一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法与流程

一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法
1.技术领域：本发明属于固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法。
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背景技术：
浒苔是一种大型海洋绿藻，且极易生长繁殖。全球气候变暖导致海水温度上升及日趋严重的海水富营养化问题为浒苔暴发提供了适合条件。我国北部沿海城市每年都会打捞巨量的浒苔。浒苔的频繁爆发会破坏海洋生态系统，对海洋运输、旅游业产生严重的负面影响。现阶段处理浒苔的方式主要为露天堆放或者填埋，处理不当容易产生二次污染。目前有人将浒苔转化为食品或者饲料添加剂，处理工艺复杂、成本高，且能够消化的浒苔量占比较小。因此，如何高效、清洁处理浒苔迫在眉睫。如果能够通过热解方式将浒苔转化为能源材料，对于开发海洋生物质应对全球气候变化等国家重大战略实施具有重要意义。
3.与此同时，污泥是污水处理厂的主要副产物。污泥中有机质含量达60%以上，具有较高的碳、氮、硫含量。热解是污泥目前较为有效的处理手段，不仅实现了污泥的减量化，而且其副产物热解炭可作为活性炭使用，进一步提高了污泥产物的附加值。污泥热解过程产生的热解炭相对其他来源的炭具有高含量重金属，且制备的热解炭存在转化效率低、炭孔结构差、比表面积低等的问题。
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技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法。可以实现浒苔和污泥资源化处理的目标，解决了污泥热解技术存在的转化率低、碳孔结构差、比表面积低等问题。本发明基于绿藻类生物质——浒苔的共热解协同作用，提出采用污泥
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浒苔共热解的协同反应改善热解生物质炭的孔结构，弥补污泥单独热解碳孔结构差的缺陷，同时弥补浒苔热解碳强度低的缺陷。污泥中含有多种cr、pb、ni等多种重金属，这些金属的氧化物均是传统生物质热解过程的催化剂。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法，包括干燥机、破碎机、混料罐、对辊压球机、热解炉、成型机等装置及其附属设备。其中：所述干燥机、破碎机、混料罐、对辊压球机、热解炉及成型机依次连接。一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法主要包括以下步骤：(1) 在干燥机内，浒苔和污泥分别快速加热至150~200℃，浒苔和污泥的自由水被充分干燥；(2) 破碎机将干燥后的浒苔和污泥分别进行机械破碎至粒径在1mm之内；(3) 在混料罐内，浒苔和污泥碎屑进行充分搅拌混合均匀，浒苔与污泥二者混合质量比为1：0.2~1：2；(4) 混合好的污泥和浒苔粉末进入对辊压球机，生物质粉末与脲醛树脂粉末在一定压力下压制成球，使两种粉末紧密接触。混合球团的制球压力为5~30mpa，混合球团直径为2~10mm；
(5) 混合球团在热解炉中被加热至400
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600℃，升温速率为2~40℃/min。混合球团中的污泥和浒苔二者发生共热解反应，球团在热解炉反应后产生生物质碳及热解气。当温度在400~500℃时，浒苔中碳可全部转化为热解碳，热解碳主要组成为浒苔碳和污泥半焦；当温度为500~600℃时，污泥和浒苔中碳可全部转化为热解碳，热解碳主要组成为浒苔碳和污泥碳，污泥中的无机成分对浒苔的裂解具有一定的催化作用，同时浒苔对污泥中的大分子挥发物起到一定的吸附作用；(6) 热解后产生的热解炭进入成型机，在成型机内，热解炭通过进一步挤压成型，成型机压力为5~30mpa。
6.所述步骤(1)中浒苔为海洋绿藻一种或多种组成的混合物；所述步骤(1)中污泥为城市污水处理厂产生的一种或多种组成的混合物；所述步骤(1)中干燥机为电加热炉或燃气炉；所述步骤(2)中破碎机为机械破碎机，如颚式破碎机或反击式破碎机或液压圆锥式破碎机或箱式破碎机或离心反击式破碎机等；所述步骤(5)中热解炉为竖炉或回转窑或转底炉等；所述步骤(6)中热解碳经成型机挤压成型后形状为棒状或球状或蜂窝状等。
7.本发明的有益效果：(1) 利用所述工艺系统装置及方法可高效、清洁处理浒苔这类海洋污染物和污泥这类市政固体废弃物污染物，获得具有较高产品附加值的热解炭；(2) 利用该方法制备的具有吸附作用的热解炭碳含量大于30%，热值大于3000kj/kg，比表面积大于200m2/g，抗压强度大于100n。
8.附图说明：图1为本发明实施例1的一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法流程图；图2为本发明实施例1的一种浒苔与污泥制备冷固结混合球团及共热解技术工艺装置系统图；其中：1
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干燥机，2
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破碎机，3
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混料罐，4
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传送带，5
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对辊压球机，6
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热解炉，7
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成型机，8
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储气罐。
9.具体实施方式：下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
10.实施例1一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法流程图，如图1所示，一种浒苔与污泥制备冷固结混合球团及共热解技术工艺装置系统，如图2所示，包括：干燥机1，破碎机2，混料罐3，传送带4，对辊压球机5，热解炉6，成型机7，储气罐8。
11.所述干燥机1，破碎机2，混料罐3，对辊压球机5，热解炉6及成型机7通过传送带4顺次连接。
12.(1) 干燥机1将浒苔和污泥分别快速加热至150℃，浒苔和污泥的自由水分别被充分干燥至5%及10%以下。
13.(2) 破碎机2将两种物料分别进行机械破碎至粒径<1mm；(3) 在混料罐3内，浒苔和污泥进行充分搅拌混合均匀，浒苔与污泥的质量比为1：
0.2。
14.(3) 在对辊压球机5的模具中，污泥和浒苔物料在一定压力下压制成球，使两种粉末紧密接触。造球压力为20mpa，球团直径为10mm。
15.(4) 球团在热解炉6中被加热至500℃，球团在热解炉6反应后产生生物质碳及热解气。污泥与浒苔热解反应同时发生。且污泥与浒苔之间存在互相催化作用，浒苔对污泥大分子挥发物具有吸附作用。
16.(5) 从热解炉6中产生的热解炭经过成型机8，在30mpa压力下进一步压制成型后形成热解炭成型产品。
17.(6) 净化后的热解气进入储气罐8进行存储。
18.利用本实施例，可有效、清洁处理污泥和浒苔固体废弃物，制备的热解炭中碳含量c%>50%，比表面积>400m2/g，热值大于5000kj/kg，抗压强度大于200n。
19.实施例2一种浒苔与污泥制备混合球团及共热解技术工艺和方法流程图，如图1所示，一种浒苔与污泥制备冷固结混合球团及共热解技术工艺装置系统，如图2所示，具体工作步骤如下。
20.(1) 干燥机1将浒苔和污泥分别快速加热至150℃，浒苔和污泥的自由水分别被充分干燥至5%及10%以下。
21.(2) 破碎机2将两种物料分别进行机械破碎至粒径<1mm；(3) 在混料罐3内，浒苔和污泥进行充分搅拌混合均匀，浒苔与污泥的质量比为1：2。
22.(3) 在对辊压球机5的模具中，污泥和浒苔物料在一定压力下压制成球，使两种粉末紧密接触。造球压力为30mpa，球团直径为5mm。
23.(4) 球团在热解炉6中被加热至600℃，球团在热解炉6反应后产生生物质碳及热解气。污泥与浒苔热解反应同时发生。且污泥与浒苔之间存在互相催化作用。
24.(5) 从热解炉6中产生的热解炭经过成型机8，在30mpa压力下进一步压制成型后形成热解炭成型产品。
25.(6) 净化后的热解气进入储气罐8进行存储。
26.利用本实施例，可有效、清洁处理污泥和浒苔固体废弃物，制备的热解炭中碳含量c%>30%，比表面积>200m2/g，热值大于3000kj/kg，抗压强度大于100n。