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一种用污泥制造燃料油的装置、制备方法及产品.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510940075.2

申请日:

2015.12.11

公开号:

太阳城集团CN105314805A

公开日:

2016.02.10

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):C02F 11/00变更事项:发明人变更前:姚立明 张晓臣 任立伟 魏剑 李大尉 赵孟石变更后:张伟君 姚立明 张晓臣 任立伟 魏剑 李大尉 赵孟石 姚鸿宾 裴禹 徐志远|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 11/00申请日:20151211|||公开
IPC分类号: C02F11/00; C10L1/00 主分类号: C02F11/00
申请人: 黑龙江省科学院高技术研究院; 哈尔滨睿合环保科技开发有限公司
发明人: 姚立明; 张晓臣; 任立伟; 魏剑; 李大尉; 赵孟石
地址: 150020黑龙江省哈尔滨市道外区南马路135号
优先权:
专利代理机构: 北京国智京通知识产权代理有限公司11501 代理人: 孙文彬
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201510940075.2

授权太阳城集团号:

|||||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.11.10|||2017.10.27|||2016.03.09|||2016.02.10

法律状态类型:

授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种用污泥制造燃料油的装置、制备方法及产品,包括:污泥存放器;废油存放器;用于将污泥及有机废油进行加热预混合的混合加热器,其与污泥存放器、废油存放器的连通管道上分别设有第一泵;用于将加热预混合后的混合物进行水力空化处理的水力空化处理装置,其与混合加热器的连通管道上设有第二泵;用于使水力空化处理装置产生负压区的真空泵;用于将汽化后的水蒸气进行冷却的换热器,其通过管道连接有污水存储罐,该污水存储罐与换热器的连接管道上设有第三泵;与水力空化处理装置中部通过管道连通的燃料油储蓄罐。本发明具有污泥灭菌率高的优点,且污泥在处理过程中温升较低,能量消耗小,有机挥发分损失少,产生的液体燃料油具有较高的热值。

权利要求书

1.一种用污泥制造燃料油的装置,其特征在于,包括:
用于盛放污泥的污泥存放器(1);
用于盛放有机废油的废油存放器(2);
用于将污泥及有机废油进行加热预混合的混合加热器(3),其与污泥
存放器(1)、废油存放器(1)的连通管道上分别设有第一泵(4);
用于将加热预混合后的混合物进行水力空化处理形成油、微粒、水悬
浊液的水力空化处理装置(5),其与混合加热器(3)的连通管道上设有第
二泵(6);
用于使水力空化处理装置(5)产生负压区、而使悬浊液中水汽化的真
空泵(7);
设于水力空化处理装置(5)顶部、用于将汽化后的水蒸气进行冷却的
换热器(8),其通过管道连接有污水存储罐(9),该污水存储罐(9)与换
热器(8)的连接管道上设有第三泵(10);
与水力空化处理装置(5)中部通过管道连通的燃料油储蓄罐(11),
其与水力空化处理装置(5)的连通管道上设有油泵(12)。
2.根据权利要求1所述的一种用污泥制造燃料油的制备装置,其特征
在于,所述水力空化处理装置(5)包括:
用于形成真空区、在真空作用下将悬浊液中水汽化的空化反应罐(51),
其顶部通过管道与混合加热器(3)连通,所述第三泵(10)设于空化反应
罐(51)与混合加热器(3)的连通管道上;
用于将混合物破碎成微米级微粒并形成油、微粒、水悬浊液的空化器
(52),其进口端与空化反应罐(51)底部通过管道连通、出口端与空化反
应罐(51)中部通过管道连通。
3.根据权利要求1所述的一种用污泥制造燃料油的制备装置,其特征
在于,所述真空泵(7)设于换热器(8)与第三泵(10)连通的管道上。
4.一种用污泥制造燃料油的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1将污泥与有机废油进行加热预混合,获得混合物;
S2将混合物进行水力空化处理,使混合物中的污泥颗粒、病菌破碎成
微米级微粒,并形成油、微粒、水的悬浊液;
S3使悬浊液中所含的水在真空作用下汽化,形成水蒸气排出,油位于
微粒上方,将油沿管道排出即获得燃料油。
5.根据权利要求4所述的一种用污泥制造燃料油的制备方法,其特征
在于,所述步骤S1中污泥与有机废油按(1-1.2):1的比例加热预混合。
6.根据权利要求4所述的一种用污泥制造燃料油的制备方法,其特征
在于,所述步骤S3中的真空度为47Kpa-58Kpa,该真空度下的温度为
80-85℃。
7.根据权利要求4所述的一种用污泥制造燃料油的制备方法,其特征
在于,所述步骤S2中需将混合物循环进行水力空化处理,使混合物形成
0.5-250微米的颗粒固态分散相的复合替代燃料,颗粒外面包覆水膜。
8.根据权利要求4所述的一种用污泥制造燃料油的制备方法,其特征
在于,所述步骤S1中需对污泥进行干燥处理,使污泥的含水率为80%。
9.根据权利要求4所述的一种用污泥制造燃料油的制备方法,其特征
在于,所述污泥为生活或工业废水净化设施中的淤泥沉积物,所述有机废
油为餐厨废油、废机油、高浓度有机废液、屠宰场有机废料中的一种或混
合物。
10.一种根据权利要求4-9任一所述制备方法制得的燃料油。

说明书

一种用污泥制造燃料油的装置、制备方法及产品

【技术领域】

本发明属于燃料能源领域,涉及一种用污泥制造燃料油的装置,具体
涉及一种用污泥制造燃料油的装置、制备方法及产品。

【背景技术】

污泥是污水处理后的产物,主要特性是含水率高(可高达99%以上),
有机物含量高,容易腐化发臭,并且颗粒较细,比重较小,呈胶状液态。
由于污泥中除含有大量有机污染物,同时还含有病原菌、重金属、致癌化
学物质等潜在的有毒有害成分。未经处理的污泥直接外运、简单填埋或堆
放,会对环境造成二次污染。有机废油包括餐厨废油、废机油、高浓度有
机废液、屠宰场有机废料等,若处理不当,同样会对环境造成二次污染。

【发明内容】

针对上述问题,本发明提供一种用污泥制造燃料油的装置、制备方法
及产品,以污泥及有机废油为原料制备成燃料油,在制备过程中产生的废
水达到排放标准,且具有污泥灭菌率高的优点,排放后不会对环境造成二
次污染。

本发明是通过以下技术方案实现的,提供一种用污泥制造燃料油的装
置,包括:

用于盛放污泥的污泥存放器;

用于盛放有机废油的废油存放器;

用于将污泥及有机废油进行加热预混合的混合加热器,其与污泥存放
器、废油存放器的连通管道上分别设有第一泵;

用于将加热预混合后的混合物进行水力空化处理形成油、微粒、水悬
浊液的水力空化处理装置,其与混合加热器的连通管道上设有第二泵;

用于使水力空化处理装置产生负压区、而使悬浊液中水汽化的真空泵;

设于水力空化处理装置顶部、用于将汽化后的水蒸气进行冷却的换热
器,其通过管道连接有污水存储罐,该污水存储罐与换热器的连接管道上
设有第三泵;

与水力空化处理装置中部通过管道连通的燃料油储蓄罐,其与水力空
化处理装置的连通管道上设有油泵。

特别的,所述水力空化处理装置包括:

用于形成真空区、在真空作用下将悬浊液中水汽化的空化反应罐,其
顶部通过管道与混合加热器连通,所述第三泵设于空化反应罐与混合加热
器的连通管道上;

用于将混合物破碎成微米级微粒并形成油、微粒、水悬浊液的空化器,
其进口端与空化反应罐底部通过管道连通、出口端与空化反应罐中部通过
管道连通。

特别的,所述真空泵设于换热器与第三泵连通的管道上。

本发明还提供一种用污泥制造燃料油的制备方法,包括以下步骤:

S1将污泥与有机废油进行加热预混合,获得混合物;

S2将混合物进行水力空化处理,使混合物中的污泥颗粒、病菌破碎成
微米级微粒,并形成油、微粒、水的悬浊液;

S3使悬浊液中所含的水在真空作用下汽化,形成水蒸气排出,油位于
微粒上方,将油沿管道排出即获得燃料油。

特别的,所述步骤S1中污泥与有机废油按(1-1.2):1的比例加热预
混合;上述混合比例范围内,有机废油——废油使用量少,可以降低处理
成本,且在此比例范围内形成的混合物流动性最佳,污泥脱水量较少,能
耗最低,形成炉用燃料油品质最佳;若高于此混合比例,将增加有机废油
使用量,增加处理成本;低于此混合比例,混合物流动性变差,增加输送
难度及成本,脱水量将增大,增加能耗,同时生产的炉用燃料油量减少。

特别的,所述步骤S3中的真空度为47Kpa-58Kpa,该真空度下的温度
为80-85℃;真空度控制在47Kp-58Kpa,是由于在此压力下,温度在80-85℃
之间,悬浊液中的水在80-85℃时产生汽化,且在此温度下,混合物中的有
机挥发分较少,在减少有机成分损失的同时又保证冷却后的水能够到国家
排放标准;经过实验总结出,在水力空化处理5分钟后可在水力空化反应
罐中建立稳定汽液混合相(上段为水蒸气、中段为汽液混合区、下段为混
合液区),从而实现炉用油燃料油的连续生产。

特别的,所述步骤S2中需将混合物循环进行水力空化处理,使混合物
形成0.5-250微米的颗粒固态分散相的复合替代燃料,颗粒外面包覆水膜。

特别的,所述步骤S1中需对污泥进行干燥处理,使污泥的含水率为80%。

特别的,所述污泥为生活或工业废水净化设施中的淤泥沉积物,所述
有机废油为餐厨废油、废机油、高浓度有机废液、屠宰场有机废料中的一
种或混合物。

本发明还提供一种根据上述方法制得的燃料油。

相较于现有技术,本发明提供的一种用污泥制造燃料油的装置、制备
方法及产品,能同时处理污泥及、各类废油(餐厨废油、废机油、高浓度
有机废液)、屠宰场有机废料等,具有污泥灭菌率高的优点,且污泥在处理
过程中温升较低,能量消耗小,有机挥发分损失少,产生的液体燃料油具
有较高的热值。

【附图说明】

图1为本发明一种用污泥制造燃料油的装置的结构框图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图
对本发明进一步详细说明。

请参阅图1,本发明提供一种用污泥制造燃料油的装置,包括:

用于盛放污泥的污泥存放器1;

用于盛放有机废油的废油存放器2;

用于将污泥及有机废油进行加热预混合的混合加热器3,其与污泥存放
器1、废油存放器1的连通管道上分别设有第一泵4;

用于将加热预混合后的混合物进行水力空化处理形成油、微粒、水悬
浊液的水力空化处理装置5,其与混合加热器3的连通管道上设有第二泵6,
所述水力空化处理装置5包括:用于形成真空区、在真空作用下将悬浊液
中水汽化的空化反应罐51,其顶部通过管道与混合加热器3连通,所述第
三泵10设于空化反应罐51与混合加热器3的连通管道上;用于将混合物
破碎成微米级微粒并形成油、微粒、水悬浊液的空化器52,其进口端与空
化反应罐51底部通过管道连通、出口端与空化反应罐51中部通过管道连
通;

用于使水力空化处理装置5产生负压区、而使悬浊液中水汽化的真空
泵7,其设于换热器8与第三泵10连通的管道上;

设于水空化反应罐51顶部、用于将汽化后的水蒸气进行冷却的换热器
8,其出口端通过管道连接有污水存储罐9,该污水存储罐9与换热器8的
连接管道上设有第三泵10;

与空化反应罐51中部通过管道连通的燃料油储蓄罐11,其与水力空化
处理装置5的连通管道上设有油泵12。

以下结合本发明提供的装置及方法对本发明进一步解释说明。

一种用污泥制造燃料油的制备方法,包括以下步骤:

S1将污泥与有机废油进行加热预混合,获得混合物:

将含水量为80%的污泥放入污泥存放器1中,将有机废油放入废油存放
器2,之后通过污泥存放器1与混合加热器3之间的第一泵4、废油存放器
2与混合加热器3之间的第一泵4将污泥与有机废油按(1-1.2):1的比例
泵入混合加热器3中加热预混合,获得混合物;

S2将混合物进行水力空化处理,使混合物中的污泥颗粒、病菌破碎成
微米级微粒,并形成油、微粒、水的悬浊液:

将混合物在第二泵6的作用下泵入空化反应罐51中,混合物在自身重
力作用下,下降至空化反应罐51底部,之后经过管道沿空化器52的入口
端进入空化器52中,在空化器52中经水力空化作用,将混合物中的污泥
颗粒、病菌等破碎成微米级微粒,并形成油、微粒、水的悬浊液,悬浊液
经空化器52出口端的管道由空化反应罐51中部进入空化反应罐51中,如
此往复循环,直至混合物形成0.5-250微米的颗粒固态分散相的复合替代
燃料,该颗粒外面包覆水膜;

S3使悬浊液中所含的水在真空作用下汽化,形成水蒸气排出,油位于
微粒上方,将油沿管道排出即获得燃料油:

空化反应罐51上部在真空泵7的作用下产生负压区,悬浊液中的水在
80~85℃汽化,汽化后的水蒸气经空化反应罐51顶部的管道排出,经换热
器8冷却后经第三泵10输送至污水存储罐9中;在空化反应罐51中部形
成含水率在10%-20%的燃料油悬浊液区,燃料油悬浊液经管道排出空化反应
罐51,经油泵12输送至燃料油储蓄罐,即为成品炉用燃料油。

特别的,所述步骤S3中的真空度为47Kpa-58Kpa,该真空度下的温度
为80-85℃。

特别的,所述污泥为生活或工业废水净化设施中的淤泥沉积物,所述
有机废油为餐厨废油、废机油、高浓度有机废液、屠宰场有机废料中的一
种或混合物。

以下结合实施例对本发明进一步解释说明。

实施例1

将质量百分比分别为50%的污泥及有机废油混合,之后采用本发明提供
的装置及方法进行处理,制备得到燃料油,制得的燃料油比热为19774千
焦/公斤。

实施例2

将质量百分比为45.45%的污泥及质量百分比为54.55%的有机废油进行
混合,之后采用本发明提供的装置及方法进行处理,制备得到燃料油,制
得的燃料油比热为27382千焦/公斤。

以下为采用本发明自卑的燃料油的性能测量结果:

指标名称
测量单位
替代生物燃料
水重量比

10-20
灰烬重量比

3-10
硫灰重量比

<0.3
在开放式熔埚中的燃点温度

≥120
凝结温度

-16至20
稳定性(不出现沉淀、分层)

≥30
燃烧热能
千卡/公斤
6000-8600

本发明采用空化反应器来制备替代燃料,以确保形成有机物的固态亲
水相,形成0.5-250微米颗粒的分散相;亲水固相表面的水膜厚度取决于
固相的分散程度和替代燃料中水的浓度;用真空处理来调节替代燃料中水
的含量,以确保提高燃料中可燃成分的浓度,并提高其燃烧比热。

鉴于形成细分散亲水相的各种物质,其不同机械强度和结构特点也不
同,因此可能生成大于250微米的颗粒,那么分散程度就不足,这样就必
须在水力空化反引器中通过循环处理来达到所需的分散度。

由此可见,本发明的替代燃料制取方法可确保提高最终产品的燃烧比
热。

应当理解的是,于本领域的技术人员来说,可以根据上述说明加以改
进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范
围。

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