[发明专利]一种生物质废弃物低温湿热碳化处理方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物质废弃物处理技术领域，尤其涉及一种以低温湿热碳化对生物质废弃物进行资源转化利用的工艺过程和处理系统。

背景技术

环境污染和能源紧缺已经成为21世纪中国面临的两大难题。这两个问题在很大程度上制约我国经济的持续快速发展和人民生活水平的进一步提高。如何深入实施节能减排，发展循环经济，缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾，建设可持续发展的和谐社会，生物质废弃物资源化利用为我们提供了一种新的选择。

生物质废弃物是人类在利用生物质的过程中生产和消费所产生的废弃物，主要包括生活废弃物(城市生活垃圾、餐厨垃圾、人类和动物粪便、城市污水处理厂剩余活性污泥)、工业废弃物(造纸厂、家具厂、食品加工厂有机废水等)、农业废弃物(各类秸秆、稻壳、蔗渣等)、林业废弃物(废木材、枝桠材、树皮、木屑等)和养殖场畜禽粪便。通过技术、经济手段与管理措施对上述废弃物进行有效的处理，可以在实现无害化处置和减少污染物排放的同时，回收大量有价物质，提高废弃物综合利用率，具有公益性和经济性双重特性。但是由于长期以来我国的生物质废弃物处理技术发展滞后，配套设施不足，导致大多数生物质废弃物未能得到安全有效的资源转化利用。统计资料表明我国每年可作为能源利用的生物质废弃物总量折合标准煤约4.6亿吨，但是目前已利用量仅约为2200万吨，还有近4.4亿吨没有得到有效地资源转化利用。

目前，在我国对生物质废弃物的处理处置主要还是采用传统的填埋、焚烧等技术，而资源转化技术应用的主要有：厌氧发酵、气化、固化等。通过近些年来的发展，已经在生物质废弃物资源化利用方面取得了一些成绩，但仍然还存在着很多的问题，例如规模化发展缓慢，设备落后，转换效率低等，甚至还存在二次污染的隐患。现阶段迫切需要研究设计出一种创新的生物质废弃物资源化处理方法，安全可靠、工艺简单、转化效率高、应用范围大、适合规模化推广，以代替传统的处理技术，提高生物质废弃物清洁化处置能力与消纳规模，大幅度提升废物综合利用率、资源产出水平和循环利用产品品质，推动生物质废弃物资源化更快更好地发展，以使得有效解決日益严峻的生物质废弃物处理问题的同时，为缓解能源紧缺和发展循环经济做出更大的贡献。

发明内容

本发明针对现有生物质废弃物处理技术所存在的资源转化率不高、规模化推广难等缺陷和弊端，揭示了一种对生物质废弃物进行极度减量化和高度资源化的低温湿热碳化技术和相关设备(参见附图)。该技术具有工艺简单、设备先进、资源回收利用率高、无二次污染、处理效率高、适合规模化推广的优点。

本发明采取如下技术方案解决上述技术问题。

生物质废弃物低温湿热碳化处理系统，包括带可调式泄压阀的低温湿热碳化反应釜、超高压干湿分离装置、加压输送装置、热交换器、生物炭燃烧供热装置、生物炭机械脱水装置。其具体处理步骤如下：

(1)对于组成成分复杂的城市生活垃圾、农业废弃物、林业废弃物类生物质废弃物，首先输送入工作压力达每平方厘米800至1000公斤的超高压垃圾压榨机(专利申请号201110049074.0)中实现一次性分类处理，得到干、湿两种组分。其中含水低、热值高的干组分可被直接加工制成固体燃料或通过高温热解气化进行资源利用。利用本发明揭示的低温湿热碳化技术对含水高、主要由生物质废弃物细胞内容物浆料组成的湿组分进行低温湿热碳化处理。此种技术还可以对成分相对简单的城市污水处理厂剩余活性污泥、餐厨垃圾、人类及禽畜粪便等生物质废弃物直接进行低温湿热碳化处理。

(2)将经过预处理或者其他不需要预处理的生物质废弃物和特别选择的反应催化剂通过加压输送设备输入到低温湿热碳化系统。该系统包括一台特别设计的混合装置、高效热交换器(螺旋板式或套管式)、高压反应釜(以下简称反应釜)、可调式泄压阀和板框压滤机。所述的反应催化剂可以是1％至5％的乙酸、丙酸、丁酸、柠檬酸或无机酸。

(3)输入的物料通过混合器与催化剂充分混合后，以与高压反应釜排放出的高温碳化产物料(生物炭和碳化液组成的混合物)相逆的方向进入热交换器进行热量交换预热，使生物质废弃物物料的温度由常温升至160℃。