污泥热解制油冷凝系统的研究及工程应用装置设计

《污泥热解制油冷凝系统的研究及工程应用装置设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、StudyofCondensingSystemofBio--oilPyrolysisfromSludgyandDesignofApilot·-scaleApparatusAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZhongJia-XinSupervisedbyProf．JinBao-ShengCollegeofEnergyandEnvironmentSoutheastUniversitySeptember2012东南大学硕士学位论文东南大学

2、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：了东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息形f究所、国家It4二”馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电一r文档，可以采用影日j、缩日j或其他复制手段保存论文。小人电了文档的内容和纸质论文的内容相⋯致。除

3、存保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，口J以公布(包括刊资)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊沓)授十义东南人学研究牛院办理。研究生签名：≮牢鑫短．导师签日期：摘要随着我国城市污水处理基础设施建设步伐的加快，污水处理产生的剩余污泥成为了城市中最主要的固体废弃物之一。目前在众多城市生活污泥处置方法中，污泥低温热解技术作为一种新型的处置技术越来越受到人们的关注。其中，冷凝系统的主要作用为污泥热解油的收集。由于污泥热解油收集的质量直接影响了污泥热解中资源的循环利用以及污泥无害化处理的效果，因此冷凝系统是整个污泥热解工艺中最重要的核心环节之一。本文设

4、计了一个由两级喷淋塔和除雾器组成的冷凝系统来实现热解气的冷凝与热解油的收集。两级喷淋塔的构造相同，喷淋介质为经过箱式换热器冷却后的热解油。热解气进入喷淋塔与喷淋介质发生传热与传质进而被冷凝收集，未被收集的热解油通过除雾器进行截留。本文主要工作有以下三个部分：首先是研究冷凝系统。在污泥热解制油试验台中，改造设计了一个具有三级冷凝的冷凝系统，分别分析了三级冷凝所获得的热解油组成成分，以此来确定后续冷凝系统工程应用装置的冷凝温度及其操作区间。研究发现，热解气所含的组分主要有：170℃以上的重质组分，包括带苯环类物质；70～170℃左右的中温组分，主要包括长链烃类

5、和某些羧酸与脂类物质；70℃以下的低温组分，主要包括含氮类有机物和短链烃类。热解气组分的冷凝温度基本都<203℃，其中含量最多的是凝结温度在70~l70。C的物质。为了使得热解气在进入冷凝系统之前不发生相变，并同时考虑到高温热解气的能量回收和尽量降低冷凝系统能耗，控制进入喷淋塔的热解气温度为250。C。由于第三级冷凝所获得的热解油数量很少，不足总量的5％，而第三级冷凝对应的温度很低(约10℃)，所需要消耗的能量较大，因此将冷凝系统的工程应用设计为两级喷淋塔，冷凝终温分别为70。C和40℃。其次对冷凝系统工程应用装置的喷淋情况进行数值模拟和热量平衡计算。对喷

6、淋情况的数值模拟结果表明：在塔高、塔径和喷淋角度这三个影响冈素中，塔径对喷淋塔热解气进出口的压差影响最大。当塔径为350mm时，热解气进出口的压差均明显大于其他拥有相同塔高和喷淋角度的喷淋塔。然而，当塔径达到400mm，冉继续增加塔径则对热解气进出口的压差影响不大。而在设计的范围内，塔高和喷淋角度对实际的气液分离效果的影响有限。凶此最终选择喷淋塔基本结构参数为：塔高5000mrn、塔径400mm、喷淋角度120。。热量平衡的计算结果为：第一级喷淋塔中热解气的放热量为207MJ／h，根据热解气的放热量和喷淋介质进入、离开喷淋塔的温度要求，计算得到喷淋介质的循

7、环量为6m3／h；根据喷淋介质的冷却要求和外部冷却水源条件，计算得到冷却喷淋介质的箱式换热器中换热管的面积为2×14．9m2，冷却水量为5．85m3／h；第二级喷淋塔的丁作负荷没有第一级高，但考虑在第一级喷淋塔需要检修时也能担负起大部分冷凝作用，故第二级喷淋塔的设计参数与第一级相I刊，箱式换热器。p换热管的面积为14．9rn2，冷却水晕为5．851113／h东南火学硕士学位论文最后将上述结论应用于江苏省句容市50伽城市污泥热解制备生物油和活性炭工程项日的冷凝系统，设计了相关工程应用装置。该装置的主体包括两级喷淋塔，塔高均为5000mm，塔径均为400mm，

8、喷淋塔底部设计了深度为lm的储液段，热解气进气管的下端与储液段设计