1.本实用新型属于废弃物能源化技术领域，具体涉及一种污泥与造纸黑液耦合处理系统。


背景技术：

2.近年来，随着人民物质生活水平逐年提升，污水处理后得到的污泥中有机质和营养成分含量也逐年增加，导致污泥中所含的热值相较于前些年也有所提高，由于污泥中含有较高的水分以及碳氢化合物，所以可将其用于生物制氢或者热解制氢，具有很好的资源化应用前景。
3.造纸工业的碱法(烧碱法和硫酸盐法)制浆工艺产生的废水中含有大量的木质素，呈黑褐色，故称作黑液。造纸黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质，直接排放到水体中会造成严重的污染。从能源角度来看，黑液也是一种十分独特的生物质资源。目前所采用的的污泥黑液热转化技术在回收制浆化学药品，为制浆过程提供蒸汽和电能的基础上，可以使黑液中低品质的生物质能源转化为富含h2和co的高品质合成气，具有较好的应用前景，但是在处理过程中存在热解气中h2和co含量偏低，焦油严重的问题；而且碱金属无机盐以熔融态存在，对设备具有严重的腐蚀性等问题。
4.考虑到污泥热解产生的产出气中co2的含量较高，造纸黑液热解处理的产出气中含有大量ch4，而co2与ch4重整后可生成可以再利用的能源气co和h2，同时减少co2的排放，且污泥与黑液气化后的半焦中含有大量的碱金属，对重整反应具有显著的催化作用，因此，急需设计一种能够对两种污染物进行耦合治理的装置。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型的目的在于，提供一种污泥与造纸黑液耦合处理系统，以解决现有技术中污泥和造纸黑液处理中存在的能源回收率不高、co2排放量大、设备腐蚀严重的技术问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种污泥与造纸黑液耦合处理系统，包括第一热解炉和第二热解炉，所述第一热解炉和第二热解炉分别依次连接流化床反应器、第一冷却器、第二冷却器、水气分离器和燃烧机；
8.所述第一热解炉用于对干燥污泥进行干燥、热解，并将热解得到的热解气、热解水、焦油和半焦送入流化床反应器；所述第二热解炉用于对造纸黑液进行干燥、热解，并将热解得到的热解气、热解水、焦油和半焦送入流化床反应器；
9.所述流化床反应器用于发生催化重整反应得到高温灰渣、富氢重整气、低温水蒸气和中温烟气，并将得到的高温灰渣排出、将中温烟气及低温水蒸气送入第一冷却器、将富氢重整气送入第二冷却器；
10.所述水气分离器对经第二冷却器冷却的富氢重整气进行气液分离得到可燃气和
冷凝水，并将得到的可燃气送入燃烧机、将冷凝水和富余的可燃气排出；
11.所述燃烧机用于燃烧来自水气分离器的可燃气得到高温烟气，并将得到的高温燃气送入所述流化床反应器。
12.本实用新型还具有以下技术特征：
13.更进一步的，所述第一热解炉和第二热解炉均通过破碎机连接流化床反应器，所述破碎机用于对分别来自所述第一热解炉与第二热解炉的半焦进行破碎研磨得到半焦颗粒，并将得到的半焦颗粒送入所述流化床反应器。
14.更进一步的，所述第一热解炉和第二热解炉还分别连接有低温水蒸气储罐，所述低温水蒸气储罐用于存储来自第一热解炉和第二热解炉的低温干燥蒸汽。
15.更进一步的，所述燃烧机通过高温烟气管道与流化床反应器连通设置，所述高温烟气管道用于将燃烧机燃烧产生的高温烟气送入流化床反应器。
16.更进一步的，所述水气分离器上还连接有可燃气存储罐。
17.更进一步的，所述半焦颗粒的粒径<0mm。
18.更进一步的，所述第二冷却器通过第一蒸汽管道分别与第一热解炉和第二热解炉连通设置。
19.本实用新型与现有技术相比具有以下技术特点：
20.本实用新型通过将污泥与造纸黑液处理系统耦合使用，将两种物料热解的产物相结合，获得合适的产物分子进入催化重整，实现了污泥和造纸黑液的高效制氢，在提高碳转化率的基础上，减少了co2的排放，充分利用了热解残渣中碱金属的催化作用，具有明显的优势。
附图说明
21.图1为本实用新型的结构示意图；
22.附图中各个标号含义：
[0023]1‑
第一热解炉，2
‑
第二热解炉，3
‑
流化床反应器，4
‑
第一冷却器， 5
‑
第二冷却器，6
‑
水气分离器，7
‑
燃烧机，8
‑
低温水蒸气储罐，9
‑ꢀ
高温烟气管道，10
‑
可燃气存储罐，11
‑
破碎机。
[0024]
以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0025]
需要说明的是，本实用新型中的所有部件，如无特殊说明，全部采用现有技术中已知的部件。
[0026]
本实用新型所用的术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，不能将上述术语理解为对本实用新型的限制。
[0027]
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的
连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0028]
以下内容是对本实用新型所涉及的术语的解释说明
[0029]
催化重整：在有催化剂作用的条件下，对汽油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程叫催化重整。
[0030]
实施例1
[0031]
遵循上述技术方案，如图1所示，一种污泥与造纸黑液耦合处理系统，包括第一热解炉1和第二热解炉2，第一热解炉1和第二热解炉2 分别依次连接流化床反应器3、第一冷却器4、第二冷却器5、水气分离器6和燃烧机7；
[0032]
第一热解炉1用于对预热后的污泥进行干燥、热解，并将热解得到的热解气、热解水、焦油和半焦送入流化床反应器3；第二热解炉2 用于对预热后的造纸黑液进行干燥、热解，并将热解得到的热解气、热解水、焦油和半焦送入流化床反应器3；
[0033]
流化床反应器3用于发生催化重整反应得到高温灰渣、富氢重整气、低温水蒸气和中温烟气，并将得到的高温灰渣排出、将中温烟气及～150℃低温水蒸气送入第一冷却器4、将富氢重整气送入第二冷却器5；本实施例中排放的高温灰渣的温度为～180℃
[0034]
水气分离器对经第二冷却器5冷却的富氢重整气进行气液分离得到可燃气和冷凝水，并将得到的可燃气送入燃烧机、将冷凝水和富余的可燃气排出；
[0035]
燃烧机用于燃烧来自水气分离器的可燃气得到高温烟气，并将得到的高温燃气送入流化床反应器3。
[0036]
作为本实施例的一种优选方案，第一热解炉1和第二热解炉2均通过破碎机连接流化床反应器3，破碎机用于对分别来自第一热解炉1与第二热解炉2的半焦进行破碎研磨得到半焦颗粒，并将得到的半焦颗粒送入流化床反应器3，在本实施例中，第一热解炉1和第二热解炉2排放出的温度在80℃左右的半焦，经过破碎机研磨粉碎至粒径<10mm，然后进入反应温度超过800℃的流化床反应器。
[0037]
作为本实施例的一种优选方案，第一热解炉1和第二热解炉2还分别连接有低温水蒸气储罐8，低温水蒸气储罐8用于存储来自第一热解炉1和第二热解炉2的低温干燥蒸汽。低温水蒸气储罐中存储的～105℃的低温干燥蒸汽可以向污泥和造纸黑液的预热处理装置输送，也可以通过管道送入第一热解炉1，以增加可燃气的产量，在本实施例中，水蒸气的添加量为干污泥重量的50％。
[0038]
作为本实施例的一种优选方案，燃烧机7通过高温烟气管道9与流化床反应器3连通设置，高温烟气管道9用于将燃烧机燃烧产生的～1200℃的高温烟气送入流化床反应器3，为流化床反应器内发生的催化重整反应提供热能。
[0039]
作为本实施例的一种优选方案，水气分离器6上还连接有可燃气存储罐10，可燃气存储罐10用于存储水气分离器6分离得到的、供燃烧机燃烧后剩余的可燃气。
[0040]
作为本实施例的一种优选方案，半焦颗粒的粒径<10mm，这样做是为了增加半焦的受热面积，提高反应速率；为了确保反应效果，颗粒在流化床反应器内的停留时间应控制在2～6s。
[0041]
作为本实施例的一种优选方案，第二冷却器5通过第一蒸汽管道分别与第一热解炉1和第二热解炉2连通设置。第二冷却器5产生的高温水蒸气通过管道分别进入第一热解
炉1和第二热解炉2提供热解所需热量。
[0042]
综上，本实用新型的污泥与造纸黑液耦合处理系统的工作情况如下：
[0043]
湿污泥与湿黑液经过预热后分别进入第一热解炉1和第二热解炉2，并分别在第一热解炉1和第二热解炉2中进行干燥、热解，热解后得到的热解气、热解水和焦油分别从第一热解炉1和第二热解炉 2顶部的排放口排出，同样作为热解产物的半焦冷却后进入破碎机，经破碎机11破碎研磨后得到半焦颗粒，再与热解气、热解水与焦油一起被送入流化床反应器3进行催化重整反应，反应后得到的重整气从流化床反应器3排出，经过第一冷却器4和第二冷却器5回收热量后送入水气分离器6进行水气分离，水气分离后得到的可燃气部分用于燃烧制备催化重整反应所需的高温烟气，剩余的部分可直接用作燃料气；从流化床反应器3排出的灰渣经冷却换热后排出，根据灰渣的特性，可将排出的灰渣用作建筑材料或用于其他领域；流化床反应器 3排放出的中温烟气经第一冷却器4换热后可用于原料预热，高温半焦冷却产生的低温水蒸气在第一冷却器4中发生换热反应，生成的中温水蒸气进入第二冷却器5；来自流化床反应器3的重整气与中温水蒸气在第二冷却器5中发生换热反应后，重整气进入水气分离器，生成可燃气和冷凝水，产生的高温水蒸气可通过管道分别送入第一热解路1和第二热解炉2为热解提供所需热量。
[0044]
本实用新型经过测试，在发生重整反应后，得到的重整气以h2和co为主，800℃时，重整气中h2和co的含量可达98％左右，而co2的含量降至0.245％，碳转化率可达98％左右。
[0045]
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。