公布日：2023.05.23
申請日：2023.03.09
分類號：F28D21/00(2006.01)I;C10L9/08(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F11/08(2006.01)I
摘要
本發明公開了一種有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，屬于有機固廢處理技術領域，包括一級能量回收利用單元和二級能量回收利用單元，在一級能量回收利用單元，采用導熱油介質間接熱交換回收物料中的高品位熱量，返回水熱炭化系統；在二級能量回收利用單元，采用水介質間接熱交換回收物料中的低品位熱量，用于生物炭的干化。本發明采用兩級余熱回收利用單元分別對高品味熱量和低品位熱量分別加以回收利用，一級余熱回收利用高品味熱量并回用于水熱炭化系統，降低系統處理能耗；二級余熱回收利用低品味熱量，用于生物炭的干化，進一步降低生物炭含水率。本發明能夠充分利用有機固廢水熱炭化系統的余熱，降低處理能耗和生產成本。
權利要求書
1.一種有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：包括一級能量回收利用單元和二級能量回收利用單元，在一級能量回收利用單元，采用導熱油介質間接熱交換回收物料中的高品位熱量，返回水熱炭化系統；在二級能量回收利用單元，采用水介質間接熱交換回收物料中的低品位熱量，用于生物炭的干化。
2.根據權利要求1所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述一級能量回收利用單元包括水熱炭化系統和導熱油熱交換器，所述水熱炭化系統內的物料傳輸至導熱油熱交換器冷卻降溫，物料從高溫傳輸至低溫；導熱油作為熱交換介質，在導熱油熱交換器中導熱油的傳輸方向與物料傳輸方向相反，通過導熱油降低物料溫度來回收熱量，導熱油從低溫傳輸至高溫，再返回水熱炭化系統，循環使用。
3.根據權利要求2所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述水熱炭化系統包括物料存儲倉、增壓進料泵、前端預熱管和帶有攪拌器的反應釜，所述物料存儲倉內的有機固廢通過增壓進料泵輸送至前端預熱管內進行預熱，預熱后的物料再進入反應釜內進行水熱炭化反應。
4.根據權利要求3所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述二級能量回收利用單元包括水槽、水泵、水熱交換器、生物炭漿儲存罐、固液分離器、生物炭餅破碎機、干燥器和干燥物料儲存倉，所述導熱油熱交換器排出的生物炭漿進入水熱交換器內，再經泄壓出料泵排至生物炭漿緩存罐，然后進入固液分離器固液分離，分離出的生物炭餅進入生物炭餅破碎機破碎，破碎后的生物炭進入干燥器內蒸發水分，干燥后的物料進入干燥物料儲存倉；生物炭漿從一級能量回收利用單元冷卻后傳輸至水熱交換器進一步冷卻，水作為熱交換介質從水槽內通過水泵輸送至水熱交換器，在水熱交換器內水與生物炭漿的傳輸方向相反，水回收熱量后作為供熱介質輸送至干燥器中，在干燥器中供熱介質水的傳輸方向與物料的傳輸方向一致，最后干燥器輸出的介質水又返回水槽，循環使用；所述干燥器采用真空泵抽真空，排出蒸氣水。
5.根據權利要求4所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述一級能量回收利用單元的導熱油熱交換器中導熱油的輸入溫度是60-100℃，輸出溫度是140-190℃；生物炭漿的輸入溫度是160-210℃，輸出溫度是80-120℃。
6.根據權利要求5所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述的二級能量回收利用單元的水熱交換器中水的輸入溫度是20-40℃，輸出溫度是60-100℃；生物炭漿的輸入溫度是80-120℃，輸出溫度是20-40℃；所述干燥器的熱交換夾套中水介質的輸入溫度是60-100℃，破碎生物炭的輸入溫度是20-40℃。
7.根據權利要求4所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述干燥器的工作壓力為10-50kPa。
8.根據權利要求4所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述固液分離器分離得到的生物炭餅含水率為20-40％，所述干燥器輸出物料的含水率5-15％。
9.根據權利要求4所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述生物炭餅經生物炭餅破碎機破碎后的粒徑為0.01-1cm。
10.根據權利要求1-9任一項所述的有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，其特征在于：所述有機固廢是指脫水污泥、植物秸稈或畜禽糞污。
發明內容
本發明的目的是提供一種有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，旨在解決現有技術中連續水熱炭化生產存在工藝復雜，熱回收效率低，能耗較高，處理成本較高的技術問題。
為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：
一種有機固廢水熱炭化生產余熱分級回收方法，包括一級能量回收利用單元和二級能量回收利用單元，
在一級能量回收利用單元，采用導熱油介質間接熱交換回收物料中的高品位熱量，返回水熱炭化系統；在二級能量回收利用單元，采用水介質間接熱交換回收物料中的低品位熱量，用于生物炭的干化。
優選的，所述一級能量回收利用單元包括水熱炭化系統和導熱油熱交換器，所述水熱炭化系統內的物料傳輸至導熱油熱交換器冷卻降溫，物料從高溫傳輸至低溫；導熱油作為熱交換介質，在導熱油熱交換器中導熱油的傳輸方向與物料傳輸方向相反，通過導熱油降低物料溫度來回收熱量，導熱油從低溫傳輸至高溫，再返回水熱炭化系統，循環使用。
優選的，所述水熱炭化系統包括物料存儲倉、增壓進料泵、前端預熱管和帶有攪拌器的反應釜，所述物料存儲倉內的有機固廢通過增壓進料泵輸送至前端預熱管內進行預熱，預熱后的物料再進入反應釜內進行水熱炭化反應。
優選的，所述二級能量回收利用單元包括水槽、水泵、水熱交換器、生物炭漿儲存罐、固液分離器、生物炭餅破碎機、干燥器和干燥物料儲存倉，所述導熱油熱交換器排出的生物炭漿進入水熱交換器內，再經泄壓出料泵排至生物炭漿緩存罐，然后進入固液分離器固液分離，分離出的生物炭餅進入生物炭餅破碎機破碎，破碎后的生物炭進入干燥器內蒸發水分，干燥后的物料進入干燥物料儲存倉；
生物炭漿從一級能量回收利用單元冷卻后傳輸至水熱交換器進一步冷卻，水作為熱交換介質從水槽內通過水泵輸送至水熱交換器，在水熱交換器內水與生物炭漿的傳輸方向相反，水回收熱量后作為供熱介質輸送至干燥器中，在干燥器中供熱介質水的傳輸方向與物料的傳輸方向一致，最后干燥器輸出的介質水又返回水槽，循環使用；所述干燥器采用真空泵抽真空，排出蒸氣水。
優選的，所述一級能量回收利用單元的導熱油熱交換器中導熱油的輸入溫度是60-100℃，輸出溫度是140-190℃；生物炭漿的輸入溫度是160-210℃，輸出溫度是80-120℃。
優選的，所述的二級能量回收利用單元的水熱交換器中水的輸入溫度是20-40℃，輸出溫度是60-100℃；生物炭漿的輸入溫度是80-120℃，輸出溫度是20-40℃；所述干燥器的熱交換夾套中水介質的輸入溫度是60-100℃，破碎生物炭的輸入溫度是20-40℃。
優選的，所述干燥器的工作壓力為10-50kPa。
優選的，所述固液分離器分離得到的生物炭餅含水率為20-40％，所述干燥器輸出物料的含水率5-15％。
優選的，所述生物炭餅經生物炭餅破碎機破碎后的粒徑為0.01-1cm。
優選的，所述有機固廢是指脫水污泥、植物秸稈或畜禽糞污。
采用上述技術方案所產生的有益效果在于：與現有技術相比，本發明采用兩級余熱回收利用單元分別對高品味熱量和低品位熱量分別加以回收利用，一級余熱的回收利用是高品味熱量回收，采用導熱油回收直接回用于水熱炭化系統，對水熱炭化反應補充熱量，降低系統處理能耗；二級余熱的回收利用是采用水回收低品味熱量，用于生物炭的干化，進一步降低生物炭含水率。本發明能夠充分利用有機固廢水熱炭化系統的余熱，降低處理能耗和生產成本。
（發明人：高衛民;程寒飛;張哲;張彪;冉景;朱巧紅;徐馳;李傳松;周業劍;張鐳）
