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一種用污泥制造燃料油的裝置、制備方法及產品.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510940075.2

申請日:

2015.12.11

公開號:

CN105314805A

公開日:

2016.02.10

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授權

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有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):C02F 11/00變更事項:發明人變更前:姚立明 張曉臣 任立偉 魏劍 李大尉 趙孟石變更后:張偉君 姚立明 張曉臣 任立偉 魏劍 李大尉 趙孟石 姚鴻賓 裴禹 徐志遠|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 11/00申請日:20151211|||公開
IPC分類號: C02F11/00; C10L1/00 主分類號: C02F11/00
申請人: 黑龍江省科學院高技術研究院; 哈爾濱睿合環保科技開發有限公司
發明人: 姚立明; 張曉臣; 任立偉; 魏劍; 李大尉; 趙孟石
地址: 150020黑龍江省哈爾濱市道外區南馬路135號
優先權:
專利代理機構: 北京國智京通知識產權代理有限公司11501 代理人: 孫文彬
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510940075.2

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2017.11.10|||2017.10.27|||2016.03.09|||2016.02.10

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種用污泥制造燃料油的裝置、制備方法及產品,包括:污泥存放器;廢油存放器;用于將污泥及有機廢油進行加熱預混合的混合加熱器,其與污泥存放器、廢油存放器的連通管道上分別設有第一泵;用于將加熱預混合后的混合物進行水力空化處理的水力空化處理裝置,其與混合加熱器的連通管道上設有第二泵;用于使水力空化處理裝置產生負壓區的真空泵;用于將汽化后的水蒸氣進行冷卻的換熱器,其通過管道連接有污水存儲罐,該污水存儲罐與換熱器的連接管道上設有第三泵;與水力空化處理裝置中部通過管道連通的燃料油儲蓄罐。本發明具有污泥滅菌率高的優點,且污泥在處理過程中溫升較低,能量消耗小,有機揮發分損失少,產生的液體燃料油具有較高的熱值。

權利要求書

1.一種用污泥制造燃料油的裝置,其特征在于,包括:
用于盛放污泥的污泥存放器(1);
用于盛放有機廢油的廢油存放器(2);
用于將污泥及有機廢油進行加熱預混合的混合加熱器(3),其與污泥
存放器(1)、廢油存放器(1)的連通管道上分別設有第一泵(4);
用于將加熱預混合后的混合物進行水力空化處理形成油、微粒、水懸
濁液的水力空化處理裝置(5),其與混合加熱器(3)的連通管道上設有第
二泵(6);
用于使水力空化處理裝置(5)產生負壓區、而使懸濁液中水汽化的真
空泵(7);
設于水力空化處理裝置(5)頂部、用于將汽化后的水蒸氣進行冷卻的
換熱器(8),其通過管道連接有污水存儲罐(9),該污水存儲罐(9)與換
熱器(8)的連接管道上設有第三泵(10);
與水力空化處理裝置(5)中部通過管道連通的燃料油儲蓄罐(11),
其與水力空化處理裝置(5)的連通管道上設有油泵(12)。
2.根據權利要求1所述的一種用污泥制造燃料油的制備裝置,其特征
在于,所述水力空化處理裝置(5)包括:
用于形成真空區、在真空作用下將懸濁液中水汽化的空化反應罐(51),
其頂部通過管道與混合加熱器(3)連通,所述第三泵(10)設于空化反應
罐(51)與混合加熱器(3)的連通管道上;
用于將混合物破碎成微米級微粒并形成油、微粒、水懸濁液的空化器
(52),其進口端與空化反應罐(51)底部通過管道連通、出口端與空化反
應罐(51)中部通過管道連通。
3.根據權利要求1所述的一種用污泥制造燃料油的制備裝置,其特征
在于,所述真空泵(7)設于換熱器(8)與第三泵(10)連通的管道上。
4.一種用污泥制造燃料油的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1將污泥與有機廢油進行加熱預混合,獲得混合物;
S2將混合物進行水力空化處理,使混合物中的污泥顆粒、病菌破碎成
微米級微粒,并形成油、微粒、水的懸濁液;
S3使懸濁液中所含的水在真空作用下汽化,形成水蒸氣排出,油位于
微粒上方,將油沿管道排出即獲得燃料油。
5.根據權利要求4所述的一種用污泥制造燃料油的制備方法,其特征
在于,所述步驟S1中污泥與有機廢油按(1-1.2):1的比例加熱預混合。
6.根據權利要求4所述的一種用污泥制造燃料油的制備方法,其特征
在于,所述步驟S3中的真空度為47Kpa-58Kpa,該真空度下的溫度為
80-85℃。
7.根據權利要求4所述的一種用污泥制造燃料油的制備方法,其特征
在于,所述步驟S2中需將混合物循環進行水力空化處理,使混合物形成
0.5-250微米的顆粒固態分散相的復合替代燃料,顆粒外面包覆水膜。
8.根據權利要求4所述的一種用污泥制造燃料油的制備方法,其特征
在于,所述步驟S1中需對污泥進行干燥處理,使污泥的含水率為80%。
9.根據權利要求4所述的一種用污泥制造燃料油的制備方法,其特征
在于,所述污泥為生活或工業廢水凈化設施中的淤泥沉積物,所述有機廢
油為餐廚廢油、廢機油、高濃度有機廢液、屠宰場有機廢料中的一種或混
合物。
10.一種根據權利要求4-9任一所述制備方法制得的燃料油。

說明書

一種用污泥制造燃料油的裝置、制備方法及產品

【技術領域】

本發明屬于燃料能源領域,涉及一種用污泥制造燃料油的裝置,具體
涉及一種用污泥制造燃料油的裝置、制備方法及產品。

【背景技術】

污泥是污水處理后的產物,主要特性是含水率高(可高達99%以上),
有機物含量高,容易腐化發臭,并且顆粒較細,比重較小,呈膠狀液態。
由于污泥中除含有大量有機污染物,同時還含有病原菌、重金屬、致癌化
學物質等潛在的有毒有害成分。未經處理的污泥直接外運、簡單填埋或堆
放,會對環境造成二次污染。有機廢油包括餐廚廢油、廢機油、高濃度有
機廢液、屠宰場有機廢料等,若處理不當,同樣會對環境造成二次污染。

【發明內容】

針對上述問題,本發明提供一種用污泥制造燃料油的裝置、制備方法
及產品,以污泥及有機廢油為原料制備成燃料油,在制備過程中產生的廢
水達到排放標準,且具有污泥滅菌率高的優點,排放后不會對環境造成二
次污染。

本發明是通過以下技術方案實現的,提供一種用污泥制造燃料油的裝
置,包括:

用于盛放污泥的污泥存放器;

用于盛放有機廢油的廢油存放器;

用于將污泥及有機廢油進行加熱預混合的混合加熱器,其與污泥存放
器、廢油存放器的連通管道上分別設有第一泵;

用于將加熱預混合后的混合物進行水力空化處理形成油、微粒、水懸
濁液的水力空化處理裝置,其與混合加熱器的連通管道上設有第二泵;

用于使水力空化處理裝置產生負壓區、而使懸濁液中水汽化的真空泵;

設于水力空化處理裝置頂部、用于將汽化后的水蒸氣進行冷卻的換熱
器,其通過管道連接有污水存儲罐,該污水存儲罐與換熱器的連接管道上
設有第三泵;

與水力空化處理裝置中部通過管道連通的燃料油儲蓄罐,其與水力空
化處理裝置的連通管道上設有油泵。

特別的,所述水力空化處理裝置包括:

用于形成真空區、在真空作用下將懸濁液中水汽化的空化反應罐,其
頂部通過管道與混合加熱器連通,所述第三泵設于空化反應罐與混合加熱
器的連通管道上;

用于將混合物破碎成微米級微粒并形成油、微粒、水懸濁液的空化器,
其進口端與空化反應罐底部通過管道連通、出口端與空化反應罐中部通過
管道連通。

特別的,所述真空泵設于換熱器與第三泵連通的管道上。

本發明還提供一種用污泥制造燃料油的制備方法,包括以下步驟:

S1將污泥與有機廢油進行加熱預混合,獲得混合物;

S2將混合物進行水力空化處理,使混合物中的污泥顆粒、病菌破碎成
微米級微粒,并形成油、微粒、水的懸濁液;

S3使懸濁液中所含的水在真空作用下汽化,形成水蒸氣排出,油位于
微粒上方,將油沿管道排出即獲得燃料油。

特別的,所述步驟S1中污泥與有機廢油按(1-1.2):1的比例加熱預
混合;上述混合比例范圍內,有機廢油——廢油使用量少,可以降低處理
成本,且在此比例范圍內形成的混合物流動性最佳,污泥脫水量較少,能
耗最低,形成爐用燃料油品質最佳;若高于此混合比例,將增加有機廢油
使用量,增加處理成本;低于此混合比例,混合物流動性變差,增加輸送
難度及成本,脫水量將增大,增加能耗,同時生產的爐用燃料油量減少。

特別的,所述步驟S3中的真空度為47Kpa-58Kpa,該真空度下的溫度
為80-85℃;真空度控制在47Kp-58Kpa,是由于在此壓力下,溫度在80-85℃
之間,懸濁液中的水在80-85℃時產生汽化,且在此溫度下,混合物中的有
機揮發分較少,在減少有機成分損失的同時又保證冷卻后的水能夠到國家
排放標準;經過實驗總結出,在水力空化處理5分鐘后可在水力空化反應
罐中建立穩定汽液混合相(上段為水蒸氣、中段為汽液混合區、下段為混
合液區),從而實現爐用油燃料油的連續生產。

特別的,所述步驟S2中需將混合物循環進行水力空化處理,使混合物
形成0.5-250微米的顆粒固態分散相的復合替代燃料,顆粒外面包覆水膜。

特別的,所述步驟S1中需對污泥進行干燥處理,使污泥的含水率為80%。

特別的,所述污泥為生活或工業廢水凈化設施中的淤泥沉積物,所述
有機廢油為餐廚廢油、廢機油、高濃度有機廢液、屠宰場有機廢料中的一
種或混合物。

本發明還提供一種根據上述方法制得的燃料油。

相較于現有技術,本發明提供的一種用污泥制造燃料油的裝置、制備
方法及產品,能同時處理污泥及、各類廢油(餐廚廢油、廢機油、高濃度
有機廢液)、屠宰場有機廢料等,具有污泥滅菌率高的優點,且污泥在處理
過程中溫升較低,能量消耗小,有機揮發分損失少,產生的液體燃料油具
有較高的熱值。

【附圖說明】

圖1為本發明一種用污泥制造燃料油的裝置的結構框圖。

【具體實施方式】

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白,以下結合附圖
對本發明進一步詳細說明。

請參閱圖1,本發明提供一種用污泥制造燃料油的裝置,包括:

用于盛放污泥的污泥存放器1;

用于盛放有機廢油的廢油存放器2;

用于將污泥及有機廢油進行加熱預混合的混合加熱器3,其與污泥存放
器1、廢油存放器1的連通管道上分別設有第一泵4;

用于將加熱預混合后的混合物進行水力空化處理形成油、微粒、水懸
濁液的水力空化處理裝置5,其與混合加熱器3的連通管道上設有第二泵6,
所述水力空化處理裝置5包括:用于形成真空區、在真空作用下將懸濁液
中水汽化的空化反應罐51,其頂部通過管道與混合加熱器3連通,所述第
三泵10設于空化反應罐51與混合加熱器3的連通管道上;用于將混合物
破碎成微米級微粒并形成油、微粒、水懸濁液的空化器52,其進口端與空
化反應罐51底部通過管道連通、出口端與空化反應罐51中部通過管道連
通;

用于使水力空化處理裝置5產生負壓區、而使懸濁液中水汽化的真空
泵7,其設于換熱器8與第三泵10連通的管道上;

設于水空化反應罐51頂部、用于將汽化后的水蒸氣進行冷卻的換熱器
8,其出口端通過管道連接有污水存儲罐9,該污水存儲罐9與換熱器8的
連接管道上設有第三泵10;

與空化反應罐51中部通過管道連通的燃料油儲蓄罐11,其與水力空化
處理裝置5的連通管道上設有油泵12。

以下結合本發明提供的裝置及方法對本發明進一步解釋說明。

一種用污泥制造燃料油的制備方法,包括以下步驟:

S1將污泥與有機廢油進行加熱預混合,獲得混合物:

將含水量為80%的污泥放入污泥存放器1中,將有機廢油放入廢油存放
器2,之后通過污泥存放器1與混合加熱器3之間的第一泵4、廢油存放器
2與混合加熱器3之間的第一泵4將污泥與有機廢油按(1-1.2):1的比例
泵入混合加熱器3中加熱預混合,獲得混合物;

S2將混合物進行水力空化處理,使混合物中的污泥顆粒、病菌破碎成
微米級微粒,并形成油、微粒、水的懸濁液:

將混合物在第二泵6的作用下泵入空化反應罐51中,混合物在自身重
力作用下,下降至空化反應罐51底部,之后經過管道沿空化器52的入口
端進入空化器52中,在空化器52中經水力空化作用,將混合物中的污泥
顆粒、病菌等破碎成微米級微粒,并形成油、微粒、水的懸濁液,懸濁液
經空化器52出口端的管道由空化反應罐51中部進入空化反應罐51中,如
此往復循環,直至混合物形成0.5-250微米的顆粒固態分散相的復合替代
燃料,該顆粒外面包覆水膜;

S3使懸濁液中所含的水在真空作用下汽化,形成水蒸氣排出,油位于
微粒上方,將油沿管道排出即獲得燃料油:

空化反應罐51上部在真空泵7的作用下產生負壓區,懸濁液中的水在
80~85℃汽化,汽化后的水蒸氣經空化反應罐51頂部的管道排出,經換熱
器8冷卻后經第三泵10輸送至污水存儲罐9中;在空化反應罐51中部形
成含水率在10%-20%的燃料油懸濁液區,燃料油懸濁液經管道排出空化反應
罐51,經油泵12輸送至燃料油儲蓄罐,即為成品爐用燃料油。

特別的,所述步驟S3中的真空度為47Kpa-58Kpa,該真空度下的溫度
為80-85℃。

特別的,所述污泥為生活或工業廢水凈化設施中的淤泥沉積物,所述
有機廢油為餐廚廢油、廢機油、高濃度有機廢液、屠宰場有機廢料中的一
種或混合物。

以下結合實施例對本發明進一步解釋說明。

實施例1

將質量百分比分別為50%的污泥及有機廢油混合,之后采用本發明提供
的裝置及方法進行處理,制備得到燃料油,制得的燃料油比熱為19774千
焦/公斤。

實施例2

將質量百分比為45.45%的污泥及質量百分比為54.55%的有機廢油進行
混合,之后采用本發明提供的裝置及方法進行處理,制備得到燃料油,制
得的燃料油比熱為27382千焦/公斤。

以下為采用本發明自卑的燃料油的性能測量結果:

指標名稱
測量單位
替代生物燃料
水重量比

10-20
灰燼重量比

3-10
硫灰重量比

<0.3
在開放式熔堝中的燃點溫度

≥120
凝結溫度

-16至20
穩定性(不出現沉淀、分層)

≥30
燃燒熱能
千卡/公斤
6000-8600

本發明采用空化反應器來制備替代燃料,以確保形成有機物的固態親
水相,形成0.5-250微米顆粒的分散相;親水固相表面的水膜厚度取決于
固相的分散程度和替代燃料中水的濃度;用真空處理來調節替代燃料中水
的含量,以確保提高燃料中可燃成分的濃度,并提高其燃燒比熱。

鑒于形成細分散親水相的各種物質,其不同機械強度和結構特點也不
同,因此可能生成大于250微米的顆粒,那么分散程度就不足,這樣就必
須在水力空化反引器中通過循環處理來達到所需的分散度。

由此可見,本發明的替代燃料制取方法可確保提高最終產品的燃燒比
熱。

應當理解的是,于本領域的技術人員來說,可以根據上述說明加以改
進或變換,而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范
圍。

關 鍵 詞:
一種 污泥 制造 燃料油 裝置 制備 方法 產品
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