[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

TWI381143B - Material Heat Treatment Separation and Energy Recovery System - Google Patents

Material Heat Treatment Separation and Energy Recovery System Download PDF

Info

Publication number
TWI381143B
TWI381143B TW101107009A TW101107009A TWI381143B TW I381143 B TWI381143 B TW I381143B TW 101107009 A TW101107009 A TW 101107009A TW 101107009 A TW101107009 A TW 101107009A TW I381143 B TWI381143 B TW I381143B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
heat
substance
heat treatment
gaseous substance
recovery system
Prior art date
Application number
TW101107009A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201224383A (en
Inventor
Jia Shyan Ger
Original Assignee
Taiwan Clean Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiwan Clean Energy Technology Co Ltd filed Critical Taiwan Clean Energy Technology Co Ltd
Priority to TW101107009A priority Critical patent/TWI381143B/zh
Publication of TW201224383A publication Critical patent/TW201224383A/zh
Priority to CN201210453473.8A priority patent/CN103288314B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI381143B publication Critical patent/TWI381143B/zh
Priority to US13/776,800 priority patent/US9109837B2/en
Priority to CA2808057A priority patent/CA2808057C/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02—Dust removal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/46—Recuperation of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/001—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for sludges or waste products from water treatment installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0903—Feed preparation
    • C10J2300/0909—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C10J2300/0923—Sludge, e.g. from water treatment plant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
    • C10J2300/1606—Combustion processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1687—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with steam generation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
    • C10J2300/1823—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water for synthesis gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1876—Heat exchange between at least two process streams with one stream being combustion gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/30—Pyrolysing
    • F23G2201/303—Burning pyrogases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/40—Gasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

物質熱處理分離及能源回收系統
本發明係關於一種物質經熱處理分離及能源回收系統，尤其是關於一種用於處理低熱值物質的能源回收系統。
大部分高含水率低熱值的物質在進行能源利用時因水分含量高，因此導致熱值偏低，燃燒溫度不易提高而導致燃燒不完全且衍生出燃燒汙染物。
因此大部分高含水率的物質進行能源利用前多進行乾燥前處理，利用其他能源以去除過多的水分(例如煤炭乾燥或污泥乾燥)，使物質進行燃燒時可更為方便穩定。
最普遍的乾燥是利用空氣當作熱媒，利用加熱空氣使其提高溫度後再與物質接觸加熱，使物質所含的水分蒸發以達到乾燥的目的。例如廢棄物或污泥的乾燥處理大多都是利用熱空氣進行乾燥處理。
傳統高含水率低熱值的物質的能源利用存在著一些缺點如下：
首先，若不進行乾燥而直接進行熱利用時，除物質的燃理論燃燒溫度較低易衍生汙染物外，物質所含的水分於蒸發變成水蒸氣過程，會吸收大量的蒸發熱(潛熱)，此蒸發熱不易回收(因與燃燒煙氣夾雜)，因此物質進行燃燒能源利用時，一般以低位發熱量(Low Heating Value)作為物質的有效熱值而非高未發熱量(High Heating Value)。
另外一般利用熱空氣直接加熱物質使水分蒸發而達到乾燥的方式，乾燥過程產出的高濕度氣體，也因水蒸氣與空氣夾雜，氣體中所含的水氣冷凝溫度隨水分含量而改 變，無法有效回收冷凝所釋放的潛熱。
而熱空氣乾燥的另一缺點是含有氧氣，會與被乾燥物產生氧化作用，溫度達到燃點時也會引發燃燒，因此必需犧牲熱效率將溫度控制在燃點以下並設置防火災設備。
此外，以熱空氣當熱媒乾燥所產出之廢氣，不僅量大且夾雜乾燥所產生的異味及戴奧辛等汙染物質，必需進一步地淨化處理才能排放，因此，使得製程更為繁複。
本發明之主要目的係在提供一種物質熱處理分離及能源回收系統。本發明的系統包括一熱處理反應器、一循環管路、一熱交換器、一排出管路、一潛熱回收器、一氣化爐及一燃燒爐。其中物質進行熱處理反應係在一密閉系統下進行。
被熱處理物質被導入熱處理反應器，並導入高溫氣態熱媒與之直接接觸進行熱交換。於熱處理反應器中的物質因受熱產出氣態物質與剩餘物質，氣態物質當成熱媒經一循環風機由循環管路導入熱交換器進行加熱後再次導入熱處理反應器。
物質於熱處理反應器中因受熱形成氣態物質與剩餘物質，此氣態物質與與導入之高溫熱媒成分相同，因此循環管路間的氣態物質因而增加。所增加的氣態物質則透過排出管路排出(否則會導致壓力持續上升)，氣態物質經排出管路被傳送至潛熱回收器，潛熱回收器可為一間接熱交換器。於潛熱回收器中，氣態物質進行冷凝釋放出潛熱並加熱冷流體，氣態物質經潛熱回收器後形成一冷凝物質與一 不冷凝物質。總而言之，物質經熱處理分離形成剩餘物質與氣態物質，氣態物質經潛熱回收冷凝後形成一冷凝物質與一不冷凝物質，因而達到物質分離的目的。
剩餘物質可為產品，若作為燃料使用可將其送至氣化爐進行氣化，以產生一可燃氣。接著可燃氣則被傳送到一燃燒爐與空氣混合燃燒，以產生一高溫煙氣，高溫煙氣則流經熱交換器加熱熱處理反應器之循環氣態熱媒，經熱交換器後之煙氣若仍具回收價值則可再經其他熱能回收裝置，例如鍋爐，回收熱能。
為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉具體實施例說明如下。
請參考圖1，本發明的熱能源回收系統1包括一熱處理反應器11、一循環管路111、一熱交換器12、一排出管路112、一潛熱回收器13、一氣化爐14及一燃燒爐15。
首先，低熱值物質被導入熱處理反應器11，低熱值物質可以是譬如污泥，其濕度高達60-80%，較佳者為60%。利用熱處理反應器11(例如旋轉筒乾燥器)對該低熱值物質進行熱處理，例如進行乾燥、裂解或焙燒等熱處理。在污泥的實施例中，所進行的熱處理是乾燥。以下將以污泥作為低熱值物質的例子為說明。
高含水率的濕污泥由旋轉乾燥器(即為熱處理反應器)入口導入，因筒身旋轉與傾斜會逐步往旋轉筒另一端移動，於旋轉筒另一端則設置經乾燥後之污泥出口；另於旋 轉乾燥器兩端設有熱媒的入/出口，以導入高溫熱媒(此例主要為過熱蒸汽)與污泥直接接觸進行熱交換。高溫熱媒之流動方向可依需求與污泥同向(熱媒入/出口與污泥入/出口位於相同位置)或逆向。
於旋轉乾燥器內，高含水率的污泥(例如60%)與高溫(例如400℃)的熱媒(此例中主要是過熱蒸汽)接觸後溫度升至沸點(例如於一大氣壓時水的沸點約為100℃)，污泥內部分物質因高溫而形成氣態物質(主要是水蒸氣)而達到與剩餘物質(含水率10~30%之乾污泥，較佳者20%)分離的目的。
另一方面導入之高溫熱媒(例如400℃)則因提供蒸發所需的熱能因而降低了溫度(例如降低至150℃)。污泥於熱處理反應器11產出的氣態物質與降低溫度後之熱媒則經由一循環風機21經由循環管路111送至熱交換器12再次加熱(例如加熱至400℃)。
在本實施例中，因污泥乾燥在循環管路111中，水蒸氣會不斷的增加，導致循環管路111內壓力不斷提高。本例中所增加的水蒸氣(過剩熱媒)透過排出管路112流經潛熱回收器13，排出管路112的末端則設置一真空抽氣器22(負壓操作，於正壓操作時則設置一節流閥)以控制熱處理反應器11的操作壓力。
本例中潛熱回收器13為一間接熱交換器，利用冷流體(例如25℃之燃燒空氣或鍋爐給水)與150℃之低溫過熱蒸汽(氣態物質)進行熱交換並使過熱蒸汽溫度降低，當蒸汽溫度降至露點溫度(依操作壓力而定，若為一大氣壓約為100℃)時，蒸汽會釋放出潛熱並冷凝成液態水(冷凝物質)。 本例中因排出之氣態物質成分幾乎全為水蒸氣，因此當水蒸氣冷凝時其露點溫度會維持不變，因此佔蒸汽熱焓絕大部分的潛熱可在露點溫度予以回收，冷流體可被加熱至接近露點溫度。蒸汽經冷凝成液態水後，其溫度與露點溫度相同，可進一步回收其顯熱或作為其他用途再利用(因其來源為蒸發冷凝水，汙染物低)。因此污泥所含的水份最後以冷凝水的方式排出，故其有效熱值可為高位發熱量。
由排出管路112排出之氣態物質經潛熱回收器13後，於負壓操作時其溫度可降至接近潛熱回收器13之冷流體入口溫度(例如25℃)，於此溫度下的不冷凝氣體主要成分為污泥進料所夾雜之少量空氣及由外部洩入之空氣，可由真空抽氣器22導至氣化爐14作為氣化氣體的一部分。於正壓操作時，排出管路112末端之壓力與熱處理反應器11約略相同，此時端看潛熱回收器13之回收比例，亦即熱處理反應器11所蒸發之水蒸氣部分由潛熱回收器13冷凝成水，部分則由管路末端之節流閥釋出至其他製程，故於正壓操作時不冷凝氣體仍以過熱蒸汽為主。
乾燥後之乾污泥(剩餘物質)已達到氣化爐14的進料要求(在缺氧狀態下可產出氣態可燃氣)，本例中將作為氣化爐14之進料。氣化氣體則為由周界導入經潛熱回收器13預熱之空氣為主。排出管路112之不冷凝物質亦可導入作為氣化氣體的一部分，(負壓操作時不冷凝物質以低沸點物質如空氣，正壓操作時不冷凝物質以水蒸氣為主，二者皆可作為氣化氣體)。
乾污泥在氣化爐14中，在高溫(500~1000℃)及缺氧狀 態(氣化氣體約為理論燃燒空氣量的20%~50%)進行氣化，乾污泥中的可燃成分經氣化後產出可燃氣(例如CO與H2)，不可燃的成分則由氣化爐14底部排出(底灰)或夾雜於可燃氣中(飛灰)導入至燃燒爐15。於燃燒爐15中可燃氣與外界導入之燃燒空氣充分混合後燃燒可產出高溫煙氣(800~1200℃)，高溫煙氣的溫度係藉由控制導入燃燒空氣的量來達成，本例中高溫煙氣的溫度控制在950℃。燃燒爐15排出之高溫煙氣則可由熱回收裝置回收熱能，例如作為熱交換器12所需之熱能，及利用其他如鍋爐17等熱回收裝置回收高溫煙氣中之顯熱。
請參考圖2，在較佳實施例中，熱能回收系統1’更包含一第一集塵器16(旋風集塵器)、一鍋爐17及一第二集塵器18(袋式集塵器)。高溫煙氣經第一集塵器16收集大部分的飛灰後導入熱交換器12與熱處理反應器11的熱媒進行熱交換，經熱交換器12吸收部分熱能後，高溫煙氣的溫度會因而降低，本例中降低至約650℃。降低溫度後之煙氣仍具回收價值，可將其導入其他熱回收裝置如鍋爐17回收剩餘熱能，本例中為一飽和壓力7kg/cm2之飽和蒸汽鍋爐，煙氣經鍋爐17進一步吸收熱能後於鍋爐17出口溫度已降至約180℃，本例中不再進一步回收，而將低溫煙氣經第二集塵器18除塵後，最後再透過煙囪19排出。
該潛熱回收器13包括至少一預熱器131、132及一冷凝器133。其中預熱器131、132可為串聯或並聯實施，本實施例中為串連；排出之蒸氣(氣態物質)先被傳送至預熱器131，本例中為氣化爐14氣化空氣及燃燒爐15燃燒空 氣的預熱器。然後再流經預熱器132，本例中預熱器132為鍋爐給水預熱器，最後多餘的蒸汽潛熱再經一冷凝器133冷凝後排出不冷凝氣體至氣化爐14。150℃的蒸氣流經預熱器131預熱時，因熱交換而逐步降低溫度，同時被預熱的空氣溫度則逐步升高，當蒸氣溫度降低至露點溫度(約100℃)時，因蒸汽釋放出潛熱，此時蒸汽溫度維持在露點溫度不變，因此預熱空氣可被加熱至100℃以上。接著飽和蒸汽流經預熱器132時溫度維持在露點溫度，可加熱鍋爐給水至約90℃。最後剩餘的飽和蒸汽，可加熱其他預被加熱的冷流體至約90℃(例如ORC發電的工作流體)，或不利用而使用冷凝器133，利用冷卻水(或冷卻空氣)將蒸氣(氣態物質)進一步冷卻，使氣態物質於冷凝器133所排出之不冷凝氣體其溫度僅略高於冷卻水(或冷卻空氣)之溫度，本實施案例中不冷凝氣體的排出溫度介於35~45℃，在此溫度下不冷凝物質主要為少量於濕污泥導入熱處理反應器時夾雜的空氣。
簡言之，於本實施案例中濕污泥經熱處理後可分離成乾污泥(剩餘物質)，與氣態物質(150℃過熱蒸汽)，氣態物質經潛熱回收後形成液態水排出，因此本熱處理系統不會傳統之熱空氣乾燥產出大量廢氣，實為一密閉系統，且因水蒸氣的潛熱可有效回收，濕污泥的有效熱值是高位發熱量。產出之乾污泥於本例中作為燃料，經氣化燃燒產出高溫煙氣後再做為乾燥之熱源及其他能源。
雖然上述實施例是以乾燥污泥作為例子，但其並非限制本發明，低熱值物質上可以是廢棄物，甚至蔬果穀物等 乾燥。除了乾燥之外，還可以利用本發明進行物質之焙燒(torrefaction)，包括像是食品類如咖啡豆，茶葉等之烘焙，燃料類如木材，廢棄物等的焙燒(產品為熱處理之剩餘物質為主)。此外，亦可利用本發明進行物質之熱裂解(pyrolysis)，例如廢棄物之熱裂解產製燃油(氣態物質經冷凝成冷凝物質)/燃氣(氣態物質經冷凝後剩餘之不冷凝物質)，大豆藻類等生質物之裂解產出生質燃油/生質燃氣。
由於本發明的物質在進行熱處理分離之流程實質為一密閉式系統，因此無傳統空氣乾燥之氣態物質排放(低污染)。而且，因熱媒本身即為物質熱處理過程所產出的氣態物質，可實現與被熱處理物質反向移動(counter current)的操作情況下，有效提高熱傳效率，且可使被熱處理物質達到較高的之溫度(裂解/焙燒)而不致形成火災。
綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請 貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
1、1’‧‧‧熱能源回收系統
11‧‧‧熱處理反應器
12‧‧‧熱交換器
13‧‧‧潛熱回收器
14‧‧‧氣化爐
15‧‧‧燃燒爐
21‧‧‧循環風機
22‧‧‧抽氣器
16‧‧‧第一集塵器
17‧‧‧鍋爐
18‧‧‧第二集塵器
131、132‧‧‧預熱器
133‧‧‧冷卻器
19‧‧‧煙囪
111‧‧‧循環管路
112‧‧‧排出管路
圖1係本發明之物質熱處理分離及能源回收系統示意圖。
圖2係本發明之另一較佳實施例之物質熱處理分離及能源回收系統示意圖。
1‧‧‧物質熱處理分離及能源回收系統
11‧‧‧熱處理反應器
12‧‧‧熱交換器
13‧‧‧潛熱回收器
14‧‧‧氣化爐
15‧‧‧燃燒爐
21‧‧‧循環風機
22‧‧‧抽氣器
111‧‧‧循環管路
112‧‧‧排出管路

Claims (8)

  1. 一種物質熱處理分離及能源回收系統，其包括：一熱處理反應器，其接收一物質的導入，並對該物質進行熱處理；一循環管路；一熱交換器，經過熱處理的物質產出一氣態物質，該氣態物質透過該循環管路被傳送至該熱交換器，使氣態物質與一高溫熱源進行熱交換以提升溫度，經溫度提升後的氣態物質再導入熱處理反應器，透過該循環管路使該氣態物質在該熱交換器與該熱處理反應器之間循環，且經熱處理後的物質更形成一剩餘物質；一排出管路，於其一末端設有一真空抽氣器及/或一節流閥；一潛熱回收器，該熱處理物質所產出的氣態物質透過該排出管路被傳送至該潛熱回收器，該潛熱回收器使該氣態物質冷凝，並回收該氣態物質之熱能，其中經冷凝後的氣態物質形成一冷凝物質與一不冷凝物質；一氣化爐，該剩餘物質及該不冷凝物質被傳送到該氣化爐進行氣化，以產生一可燃氣；一燃燒爐，該可燃氣被傳送到該燃燒爐與空氣一起燃燒，以產生一高溫煙氣並藉此做為該熱交換器所需之熱能；其中，透過該排出管路末端的該真空抽氣器及/或該節流閥，以控制該循環管路的壓力；經過熱處理的物質在該循環管路中會增加該氣態物質，使該循環管路內的壓力 提高，當該氣態物質增加到一定程度則流經該排出管路導入該潛熱回收器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之物質熱處理分離及能源回收系統，更包含一第一集塵器，該高溫煙氣先在該集塵器除塵後，再提供熱交換器所需的熱能。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之物質熱處理分離及能源回收系統，更包含一鍋爐，其中該高溫煙氣提供該熱交換器所需之熱能後，產生一低溫煙氣，且該低溫煙氣進一步提供該鍋爐所需的熱能。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之物質熱處理分離及能源回收系統，更包含一第二集塵器，該低溫煙氣提供該鍋爐所需的熱能後，由該第二集塵器進行清除飛灰。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之物質熱處理分離及能源回收系統，其中該潛熱回收器包括至少一預熱器，回收該氣態物質之熱能係作為對該至少一預熱器進行加熱。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之物質熱處理分離及能源回收系統，其中該潛熱回收器包括一冷凝器，該冷凝器使該氣態物質冷凝，形成該冷凝物質與該不冷凝物質。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之物質熱處理分離及能源回收系統，其中經熱處理所產出的氣態物質透過該循環管路在該熱交換器與該熱處理反應器之間循環，實質為一密閉式的循環。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之物質熱處理分離及能源回收系統，其中當該真空抽氣器被設在該排出管路的末 端，則是以負壓操作；且當該節流閥被設在該排出管路則的末端，則是以正壓操作。
TW101107009A 2012-03-02 2012-03-02 Material Heat Treatment Separation and Energy Recovery System TWI381143B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101107009A TWI381143B (zh) 2012-03-02 2012-03-02 Material Heat Treatment Separation and Energy Recovery System
CN201210453473.8A CN103288314B (zh) 2012-03-02 2012-11-13 物质热处理分离及能源回收系统
US13/776,800 US9109837B2 (en) 2012-03-02 2013-02-26 System for substance separation and energy recovery by thermal treatment
CA2808057A CA2808057C (en) 2012-03-02 2013-02-28 System for substance separation and energy recovery by thermal treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101107009A TWI381143B (zh) 2012-03-02 2012-03-02 Material Heat Treatment Separation and Energy Recovery System

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201224383A TW201224383A (en) 2012-06-16
TWI381143B true TWI381143B (zh) 2013-01-01

Family

ID=46725847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101107009A TWI381143B (zh) 2012-03-02 2012-03-02 Material Heat Treatment Separation and Energy Recovery System

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9109837B2 (zh)
CN (1) CN103288314B (zh)
CA (1) CA2808057C (zh)
TW (1) TWI381143B (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103486597A (zh) * 2013-09-27 2014-01-01 苏州展阳新能源科技有限公司 采用流化床悬浮锅炉焚烧制革污泥的工艺及设备
AT515005A1 (de) * 2013-10-17 2015-05-15 Raunegger Christian Vorrichtung und Verfahren zur Vergasung eines Rohmaterials
AT515030A1 (de) 2013-10-17 2015-05-15 Hinterecker Claus Vorrichtung und Verfahren zur vollständigen Vergasung von organischem Rohmaterial
CN103939911B (zh) * 2014-04-09 2016-03-09 湖南鹞翔科技有限公司 一种生活垃圾气化与燃烧处理及热能利用装置
CN104110972B (zh) * 2014-07-28 2016-03-09 苏州新思气体系统有限公司 一种退火炉系统的尾气回收净化循环利用装置及工艺
CN104633922A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 湛江市燊力能源有限公司 一种提升生物质热燃气燃烧后尾气产生的洁净风的温度的工艺
CN104879755A (zh) * 2015-04-23 2015-09-02 四川和鼎环保工程有限责任公司 垃圾焚烧系统
CN106402879A (zh) * 2016-10-25 2017-02-15 深圳市粤昆仑环保实业有限公司 一种综合烟气净化处理工艺方法
CN107010804A (zh) * 2017-06-12 2017-08-04 合肥铭佑高温技术有限公司 一种污泥高温热处理系统
CN107162385A (zh) * 2017-07-04 2017-09-15 合肥市大卓电力有限责任公司 一种用于河底淤泥的热处理系统
CN109812832A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 吴鲜家 高效能燃烧控制系统及其方法
ES2882090T3 (es) * 2018-09-20 2021-12-01 Carreira Germano Araujo Instalación de pirólisis
CN110280032A (zh) * 2019-07-29 2019-09-27 唐俊 一种用于高温烟气中能量、水分及粉尘的回收系统
CN110513687A (zh) * 2019-08-07 2019-11-29 广东工业大学 生物质高温气化与低氮燃烧综合利用系统
US11339337B1 (en) * 2021-08-19 2022-05-24 Aries Clean Technologies Llc Elimination of poly- and perfluoro alkyl substances (PFAS) in a wastewater biosolids gasification process using a thermal oxidizer and hydrated lime injection
CN115212820B (zh) * 2022-06-30 2024-05-03 北京京仪自动化装备技术股份有限公司 反应装置及半导体废气处理系统
CN115044398B (zh) * 2022-07-12 2023-05-23 上海克硫环保科技股份有限公司 一种焦化烟气焦油脱除系统与方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW296421B (zh) * 1995-06-07 1997-01-21 Enertech Environmental Inc
CN2463697Y (zh) * 2001-02-08 2001-12-05 安泰升有限公司 湿污泥干燥焚化装置
TW553782B (en) * 2000-07-28 2003-09-21 Ke-Cheng Tse Electrical heating process for treatment of contaminated soil and sludge
CN201014456Y (zh) * 2006-11-20 2008-01-30 上海金州环境工程有限公司 工业污泥干化与焚烧系统
TWM335637U (en) * 2005-11-07 2008-07-01 Hsin-Yi Wu Waste thermal decomposition gasification apparatus
CN101387404A (zh) * 2008-10-29 2009-03-18 中国科学院工程热物理研究所 一种湿污泥干化焚烧处理装置
CN101290121B (zh) * 2007-04-18 2011-02-09 深圳市环源科技发展有限公司 湿污泥干化焚烧处理系统与工艺

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5880417A (ja) * 1981-11-05 1983-05-14 Ebara Infilco Co Ltd 有機性汚泥の乾燥焼却方法
JPS59221512A (ja) * 1983-05-31 1984-12-13 Kurita Water Ind Ltd 汚泥処理装置
US5423891A (en) * 1993-05-06 1995-06-13 Taylor; Robert A. Method for direct gasification of solid waste materials
US8579999B2 (en) * 2004-10-12 2013-11-12 Great River Energy Method of enhancing the quality of high-moisture materials using system heat sources
US7909895B2 (en) * 2004-11-10 2011-03-22 Enertech Environmental, Inc. Slurry dewatering and conversion of biosolids to a renewable fuel
KR100685385B1 (ko) * 2005-10-26 2007-02-22 이보엠텍 주식회사 하, 폐수 슬러지의 자원 재활용 장치
CN101178178B (zh) * 2006-11-08 2010-05-12 台湾洁净能源科技股份有限公司 物质的燃烧方法及其系统
KR20070053178A (ko) * 2007-04-04 2007-05-23 박경식 하수 슬러지 건조 장치
TW200846292A (en) * 2007-05-28 2008-12-01 Wen-Bo Zhuang Sludge treatment system capable of deodorization and energy saving
KR100834690B1 (ko) * 2007-10-23 2008-06-02 이영성 약품 및 케익 발생량 저감을 위한 슬러지 처리시스템
CN101492233B (zh) * 2009-02-26 2010-12-08 大连理工大学 一种高含水率膏糊状物料干燥设备
US20110132577A1 (en) * 2009-12-03 2011-06-09 Jay Stephen Kaufman System for the use of waste heat
US8969422B2 (en) * 2010-03-13 2015-03-03 Quzhou City Guangyuan Domestic Garbage Liquefy Technology Institute Method, system and equipment for gasification-liquefaction disposal of municipal solid waste
CN101830624B (zh) * 2010-06-09 2011-09-28 山东天力干燥股份有限公司 一种污泥桨叶干燥系统及其工艺
US8881530B2 (en) * 2010-09-02 2014-11-11 General Electric Company Fuel heating system for startup of a combustion system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW296421B (zh) * 1995-06-07 1997-01-21 Enertech Environmental Inc
TW553782B (en) * 2000-07-28 2003-09-21 Ke-Cheng Tse Electrical heating process for treatment of contaminated soil and sludge
CN2463697Y (zh) * 2001-02-08 2001-12-05 安泰升有限公司 湿污泥干燥焚化装置
TWM335637U (en) * 2005-11-07 2008-07-01 Hsin-Yi Wu Waste thermal decomposition gasification apparatus
CN201014456Y (zh) * 2006-11-20 2008-01-30 上海金州环境工程有限公司 工业污泥干化与焚烧系统
CN101290121B (zh) * 2007-04-18 2011-02-09 深圳市环源科技发展有限公司 湿污泥干化焚烧处理系统与工艺
CN101387404A (zh) * 2008-10-29 2009-03-18 中国科学院工程热物理研究所 一种湿污泥干化焚烧处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103288314A (zh) 2013-09-11
US9109837B2 (en) 2015-08-18
CA2808057C (en) 2015-03-31
US20130230815A1 (en) 2013-09-05
TW201224383A (en) 2012-06-16
CA2808057A1 (en) 2013-09-02
CN103288314B (zh) 2014-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI381143B (zh) Material Heat Treatment Separation and Energy Recovery System
US20100199631A1 (en) Power production process with gas turbine from solid fuel and waste heat and the equipment for the performing of this process
NO20110041A1 (no) Fremgangsmate og apparatur for fremstilling av torrifisert lignocelluloseholdig materiale
EP1027408A1 (en) Process and apparatus for gasifying solid carbonaceous material
CN105841160B (zh) 一种有机物自供能干燥与热解、全组分资源化系统及工艺方法
CN101430094B (zh) 一种带冷凝式干燥的湿污泥焚烧处理方法
JP2009028672A (ja) 高含水廃棄物の処理方法および処理装置
JP2008201964A (ja) 固体燃料の製造方法及びシステム
CN206478648U (zh) 生活垃圾热解气化飞灰直接熔融装置
JP5729997B2 (ja) 木質タール製造装置および方法
CN206207438U (zh) 污泥两段式碳化加焚烧系统
CN110107904A (zh) 一种自产污泥干燥焚烧一体化系统及其干燥焚烧方法
JPS6261861B2 (zh)
CN206478647U (zh) 生活垃圾除湿热解气化装置
CN211976884U (zh) 一种生活垃圾干燥系统
CN104329676B (zh) 流化床污泥焚烧系统及处理方法
CN111412473A (zh) 一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统
CN111623352A (zh) 一种低热值高灰污泥自持焚烧系统及方法
CN112797396B (zh) 一种高水分生物质燃料发电系统和运行方法
JP2004358371A (ja) 水分を含む有機廃棄物の処理方法および処理システム
CN101430161A (zh) 一种冷凝式干燥方法
CN205664385U (zh) 一种有机物自供能干燥与热解、全组分资源化系统
CN209655315U (zh) 污泥隧道式直接焚烧处理系统
CN209989236U (zh) 一种污泥干化处理系统
CN211694912U (zh) 一种高温飞灰余热利用的热解焚烧装置