本實用新型涉及一種市政污泥干餾碳化試驗系統(tǒng)，屬于環(huán)境工程技術領域。

背景技術：

隨著我國城市化進程的加快，市政污水處理率逐年提高，市政污泥產(chǎn)量也急劇增加，2015年污泥年產(chǎn)生量突破6000萬噸，污泥年均增長率大于18％。據(jù)統(tǒng)計全國污泥每年有80％沒得到妥善處理，污泥偷排入農(nóng)田、河流、礦坑和海洋等事件屢禁不止，污泥的重金屬、持久性有機污染物和揮發(fā)性有機化合物等對土壤、地下水和大氣造成嚴重污染，嚴重威脅環(huán)境安全。

市政污泥中含有可燃物質，發(fā)熱量約為2200－3300大卡/噸干物質。采用干餾碳化將釋放污泥中的水分、生產(chǎn)可燃性氣體和液體、同時又最大限度地保留污泥中的碳質?？扇夹詺怏w和液體可作為燃料，碳化污泥可用于活性碳、污泥碳、蚊香原料碳，在工業(yè)民用顆粒燃料、油墨、油漆和涂料中使用。

但污泥成分復雜，泥質多變，不同的溫度控制條件對干餾碳化產(chǎn)物和效率有重要的影響。如何根據(jù)污泥性質，設定合適的參數(shù)，是污泥干餾碳化需要解決的關鍵問題。因此，在現(xiàn)有技術基礎上，集成已有技術，開發(fā)能優(yōu)化污泥干餾碳化參數(shù)的試驗系統(tǒng)是亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種綜合干餾、生成物收集、除塵和尾氣處理的，優(yōu)化過程參數(shù)的市政污泥干餾碳化試驗系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，其技術解決方案為：

一種市政污泥干餾碳化試驗系統(tǒng)，所述的試驗系統(tǒng)由干餾反應裝置、氣液收集裝置、氣體處理裝置和控制裝置組成，干餾反應裝置由第一氣體控制閥、鎖緊扣、反應釜蓋、電動機、氣壓計、加熱裝置、反應釜、攪拌器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和真空泵組成，反應釜呈夾層狀，反應釜的夾層中設置有加熱裝置和隔熱層，隔熱層位于加熱裝置和反應釜的外夾層之間，反應釜的壁面上部設置有第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和氣壓計，第一溫度傳感器位于反應釜的壁面下端，第二溫度傳感器和氣壓計位于反應釜的壁面上端，反應釜的壁面還設置有抽氣口，抽氣口位于第二溫度傳感器的上方，抽氣口通過管道與真空泵連接，管道上設置有第一氣體控制閥，反應釜蓋與反應釜之間鎖緊扣連接，反應釜蓋與反應釜的結合處設置有密封圈，反應釜蓋呈夾層狀，夾層中間設置有隔熱層，反應釜蓋上開有出氣口，反應釜內設置有攪拌器，攪拌器的軸穿過反應釜蓋與電動機連接，軸與反應釜蓋的結合處設置有密封圈，氣液收集裝置由第三溫度傳感器、冷凝器、第二氣體控制閥、除塵器、第一液體控制閥、冷水機、第四溫度傳感器、液體收集器和第二液體控制閥組成，冷凝器下端的進氣口通過管道與反應釜蓋的出氣口連接，管道上設置有單向閥，液體收集器位于冷凝器的下方，冷凝器的出液口與液體收集器的進液口連接，第二液體控制閥設置在冷凝器底部的排液管道上，冷水機的出水口通過管道與冷凝器上部的進水口連接，冷水機的進水口通過管道與冷凝器下部的出水口連接，除塵器的進氣口通過管道與冷凝器頂部的出氣口連接，第一液體控制閥設置在除塵器底部的排液管道上，氣體處理裝置由氣體燃燒器、氣體減壓閥和氣罐組成，氣體燃燒器的進氣口通過管道與除塵器的出氣口連接，連接管道上依次設置有第五溫度傳感器和氣體流量計，氣體流量計靠近氣體燃燒器的一側，在除塵器出氣口和第五溫度傳感器之間的管道上設置有支管，支管上設置有第二氣體控制閥，氣體燃燒器頂部設置有排氣管道，氣罐通過管道與氣體燃燒器底部的燃氣進口連接，管道上設置有氣體減壓閥，第一氣體控制閥、電動機、第三溫度傳感器、第二氣體控制閥、第五溫度傳感器、氣體流量計、氣體燃燒器、氣體減壓閥、第一液體控制閥、冷水機、第四溫度傳感器、第二液體控制閥、氣壓計、加熱裝置、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和真空泵通過導線與控制裝置連接。

由于采用了以上技術方案，本實用新型的一種市政污泥干餾碳化試驗系統(tǒng)采用的真空泵和設置的單向閥，在污泥干餾前抽空反應釜中的空氣，防止干餾過程中產(chǎn)生的粉塵和可燃氣氣體在反應釜發(fā)生爆炸，單向閥的流向為反應釜蓋的出氣口流向冷凝器下端的進氣口，單向閥能防止真空泵工作時除塵器中的液體被倒吸進入反應釜中，確保了系統(tǒng)的安全性；反應釜中設置攪拌器能加速污泥的碳化速度，同時攪拌器速度可調，有較好控制污泥碳化后的粒度；反應釜與反應釜蓋采用鎖緊扣連接，保證了操作的便捷性；反應釜及反應釜蓋采用夾層結構，夾層中設置了保溫層，保證了反應釜內的溫度，降低了熱損耗；冷凝器及冷水機有效保證了氣體中水蒸氣和部分氣化的干餾產(chǎn)物冷凝分離效果，有效防止可冷凝干餾產(chǎn)物進入除塵器中，降低除塵器中水的更換頻率；干餾的氣體進入氣體燃燒器進行了除塵處理，且在氣體燃燒器中經(jīng)過氣罐補充的燃氣進行充分燃燒，確保了尾氣達標；第二液體控制閥和第二氣體控制閥，便于隨時取樣分析；系列溫度傳感器確對各個環(huán)節(jié)的溫度進行實時監(jiān)控，便于優(yōu)化干餾參數(shù)，提高干餾效果和控制能耗；系統(tǒng)參數(shù)在控制裝置上設置，數(shù)據(jù)控制裝置處理，大大提高了系統(tǒng)效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行進一步詳細描述，見附圖。

一種市政污泥干餾碳化試驗系統(tǒng)，試驗系統(tǒng)由干餾反應裝置、氣液收集裝置、氣體處理裝置和控制裝置組成，干餾反應裝置由第一氣體控制閥1、鎖緊扣2、反應釜蓋3、電動機4、氣壓計19、加熱裝置20、反應釜21、攪拌器22、第一溫度傳感器23、第二溫度傳感器24和真空泵25組成，反應釜21呈夾層狀，反應釜21的夾層中設置有加熱裝置20和隔熱層，隔熱層位于加熱裝置20和反應釜21的外夾層之間，反應釜21的壁面上部設置有第一溫度傳感器23、第二溫度傳感器24和氣壓計19，第一溫度傳感器23位于反應釜21的壁面下端，第二溫度傳感器24和氣壓計19位于反應釜21的壁面上端，反應釜21的壁面還設置有抽氣口，抽氣口位于第二溫度傳感器24的上方，抽氣口通過管道與真空泵25連接，管道上設置有第一氣體控制閥1，反應釜蓋3與反應釜21之間鎖緊扣2連接，反應釜蓋3與反應釜21的結合處設置有密封圈，反應釜蓋3呈夾層狀，夾層中間設置有隔熱層，反應釜蓋3上開有出氣口，反應釜21內設置有攪拌器22，攪拌器22的軸穿過反應釜蓋3與電動機4連接，軸與反應釜蓋3的結合處設置有密封圈，密封圈保證軸轉動，同時能起密封作用，氣液收集裝置由第三溫度傳感器5、冷凝器6、第二氣體控制閥7、除塵器13、第一液體控制閥14、冷水機15、第四溫度傳感器16、液體收集器17和第二液體控制閥18組成，冷凝器6下端的進氣口通過管道與反應釜蓋3的出氣口連接，管道上設置有單向閥，單向閥的流向為反應釜蓋3的出氣口流向冷凝器6下端的進氣口，單向閥能防止真空泵25工作時除塵器13中的液體被倒吸進入反應釜21中，液體收集器17位于冷凝器6的下方，冷凝器6的出液口與液體收集器17的進液口連接，第二液體控制閥18設置在冷凝器6底部的排液管道上，冷水機15的出水口通過管道與冷凝器6上部的進水口連接，冷水機15的進水口通過管道與冷凝器6下部的出水口連接，除塵器13的進氣口通過管道與冷凝器6頂部的出氣口連接，除塵器13的進氣管道沒于液體中，第一液體控制閥14設置在除塵器13底部的排液管道上，氣體處理裝置由氣體燃燒器10、氣體減壓閥11和氣罐12組成，氣體燃燒器10的進氣口通過管道與除塵器13的出氣口連接，連接管道上依次設置有第五溫度傳感器8和氣體流量計9，氣體流量計9靠近氣體燃燒器10的一側，在除塵器13出氣口和第五溫度傳感器8之間的管道上設置有支管，支管上設置有第二氣體控制閥7，氣體燃燒器10頂部設置有排氣管道，氣罐12通過管道與氣體燃燒器10底部的燃氣進口連接，氣罐12中的燃氣為天然氣，管道上設置有氣體減壓閥11，第一氣體控制閥1、電動機4、第三溫度傳感器5、第二氣體控制閥7、第五溫度傳感器8、氣體流量計9、氣體燃燒器10、氣體減壓閥11、第一液體控制閥14、冷水機15、第四溫度傳感器16、第二液體控制閥18、氣壓計19、加熱裝置20、第一溫度傳感器23、第二溫度傳感器24和真空泵25通過導線與控制裝置連接。

本實用新型試驗裝置的工作原理：

試驗系統(tǒng)運行時，通過控制裝置設定好參數(shù)并確保系統(tǒng)處于關閉狀態(tài)；將電動機4、冷水機15、真空泵25和加熱裝置20連接電源；將水源連接到除塵器13底部的排液管道上，打開第一液體控制閥14，向除塵器13注水到除塵器13體積的3/4處，然后關閉第一液體控制閥14；向冷水機15中注入純水；向氣罐12中沖入可燃性氣體，可燃性氣體為天然氣；準備好待干餾炭化的市政污泥，測定含水率、有機質、pH、熱值、含沙量和重金屬等基本參數(shù)，為了保證干餾碳化效果和效率，市政污泥的含水率控制在20-25％，根據(jù)設定量將市政污泥加入到反應釜21中，蓋上反應釜蓋3(在反應釜蓋3與反應釜21之間置上密封圈)將反應釜蓋3與反應釜21用鎖緊扣2連接。打開第一氣體控制閥1并啟動真空泵25，在真空泵25抽出反應釜21中空氣時，冷凝器6下端的進氣口與反應釜蓋3的出氣口連接管道上的單向閥，單向閥流向為反應釜蓋3的出氣口流向冷凝器6下端的進氣口，在逆向氣流作用下處于關閉狀態(tài)，防止真空泵25工作時除塵器13中的液體被倒吸進入反應釜21中，當氣壓計19顯示為零時，關閉第一氣體控制閥1和真空泵25，抽真空的作用是避免反應釜21中存在的氧氣誘發(fā)爆炸，然后開啟電動機4、冷水機15和加熱裝置20，攪拌器22的轉速設定為30-60r/min，加熱裝置20根據(jù)設定的溫度對反應釜21進行加熱。市政污泥在反應釜21中進行干餾反應，產(chǎn)生的氣體經(jīng)過冷凝器6，水蒸氣和部分氣化的干餾產(chǎn)物冷凝后進入液體收集器17中，可以通過第二液體控制閥18對液體進行取樣分析，進過冷凝后的氣體進入到除塵器13中進行除塵，除塵后的氣體進入到氣體燃燒器10進行燃燒處理，該部分氣體含有部分可燃性氣體，在可燃性氣體無法維持自燃的情況下由氣罐12中的燃氣進過氣體減壓閥11減壓后補充，確保氣體完全充分燃燒，過程中可以通過打開第二氣體控制閥7和氣體燃燒器10的排氣管道進行取樣分析。

試驗系統(tǒng)運行結束時，關閉電動機4和加熱裝置20連接電源，待氣體流量計9顯示為零時，關閉冷水機15和氣體減壓閥11；打開第二液體控制閥18排出液體并妥善處理，打開第一液體控制閥14排空除塵器13并妥善處理除塵器13的固液混合物，如果運行完一下后，長期不適用該系統(tǒng)，應放空冷水機15中的純水；待第一溫度傳感器23和第二溫度傳感器24溫度顯示低于40℃時，打開鎖緊扣2，取出碳化污泥，稱量質量并檢查有機質、熱值、重金屬、pH等參數(shù)，并清潔反應釜21和攪拌器22。

根據(jù)干餾液體、氣體、燃燒后氣體和碳化后污泥的分析結果，以及各個溫度傳感器實時監(jiān)測到的溫度變化，優(yōu)化干餾過程的控制溫度，確保市政污泥得到最大程度和最有效的干餾，同時確保排出的尾氣達到相關標準。

定期檢查試驗系統(tǒng)各裝置，及時更換不符合系統(tǒng)要求和已有安全隱患的設備，確保系統(tǒng)安全運行，系統(tǒng)停運后要及時清洗和保養(yǎng)，確保系統(tǒng)下一次順利運行及使用壽命。