一種有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)有機質(zhì)材料連續(xù)熱水解處理的裝置和方法。該方法是將有機質(zhì)原料利用閃蒸蒸汽預熱至低于100℃，在增壓罐中采用閃蒸蒸汽增溫增壓，增壓后反應(yīng)物進入管式混合換熱與熱水解反應(yīng)兩階段反應(yīng)單元，與高溫高壓蒸汽充分換熱并發(fā)生熱水解反應(yīng)，反應(yīng)后物料連續(xù)地進行一級和二級閃蒸，所產(chǎn)生的閃蒸蒸汽分別進入增壓罐和預熱罐中作為預熱介質(zhì)，閃蒸后反應(yīng)物經(jīng)降溫混合后打入消化罐進行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣或直接干化堆肥。裝置包括預熱罐、由管式混合換熱與連續(xù)反應(yīng)罐組成的兩階段連續(xù)熱水解反應(yīng)器以及閃蒸降溫部分。本發(fā)明充分實現(xiàn)了系統(tǒng)余熱的梯級有效利用；比傳統(tǒng)的序批式反應(yīng)工藝，簡化了設(shè)備及其運行控制，實現(xiàn)了有機質(zhì)的連續(xù)熱水解反應(yīng)。
【專利說明】一種有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機質(zhì)熱水解技術(shù)，特別是涉及一種有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，污泥與餐廚垃圾等有機固體廢棄物產(chǎn)生量都急劇增長。目前剩余污泥等有機質(zhì)主要采用“預熱-厭氧消化-脫水干化”的處理工藝，然而這種傳統(tǒng)的處理方法存在消化速率低、產(chǎn)氣量小、消化周期長(停留時間長達20-30天)等缺點。
[0003]熱水解消化處理工藝是一種對污泥進行減量化、資源化、穩(wěn)定化和安全化的處理技術(shù)。熱水解反應(yīng)器是污泥熱水解-厭氧消化系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵設(shè)備，其不僅決定著產(chǎn)出的沼氣效果，而且決定著整個污泥處理裝置的耗能量。已有的熱水解反應(yīng)裝置及工藝總體上可歸納為兩種:一種是采用具有主 動動力能耗的序批方式，例如具有攪拌方式的高壓反應(yīng)釜，該方式可以保證單位時間較大的處理量，但該方式動力能耗大，序批的方式對處理量的變化適應(yīng)性不夠強、控制系統(tǒng)繁瑣；另一種是管式連續(xù)熱水解反應(yīng)器。這種連續(xù)管式處理方式由于預熱、混合加熱、保溫保壓和閃蒸冷卻在同一管內(nèi)進行，雖能實現(xiàn)連續(xù)，但缺點一是處理量增大時反應(yīng)管尺寸增大，換熱效果受到影響；二是無閃蒸過程，所以能量利用不合理，三是對初始原料濃度要求較高。
[0004]綜上，現(xiàn)有污泥等有機質(zhì)熱水解發(fā)酵處理技術(shù)存在單位時間或單位耗能換熱效率較低、熱水解周期較長、能耗比較大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利針對以上問題，目的在于提供一種被動式連續(xù)熱水解系統(tǒng)，其特征在于除輸運設(shè)備(如:泵)以外，無額外動力能耗。
[0006]此外，本發(fā)明的目的在于提供一種用于連續(xù)熱水解的系統(tǒng)，其特征在于處理有機質(zhì)(例如污泥)原料的干物質(zhì)濃度可以是污水處理廠的產(chǎn)出污泥干度范圍內(nèi)的任意濃度，例如 10%，15%，20% 等。
[0007]此外，本發(fā)明的目的在于提供一種用于連續(xù)熱水解的系統(tǒng)，其特征在于處理有機質(zhì)(例如污泥)原料的處理量可以靈活調(diào)節(jié)。
[0008]在本發(fā)明上下文中，“管式混合換熱與熱水解反應(yīng)兩階段”應(yīng)理解為這樣的工藝裝置:即將反應(yīng)物的熱水解過程分為反應(yīng)物與高溫高壓水蒸汽的混合接觸換熱和達到預定壓力和溫度后的保溫保壓反應(yīng)兩個子過程，并且該兩個過程由管式混合換熱器和保溫保壓反應(yīng)罐相結(jié)合并分別完成。
[0009]在本發(fā)明上下文中，“被動式連續(xù)熱水解”應(yīng)理解為，在整個熱水解系統(tǒng)中除對工作介質(zhì)進行輸運的泵外，沒有對物料進行混合攪拌等以強化換熱為目的的耗功。
[0010]為達到上述目的，本發(fā)明提出的一種用于有機質(zhì)連續(xù)熱水解的裝置為:一種有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理裝置包括采用來自連續(xù)閃蒸降溫單元的閃蒸蒸汽對有機質(zhì)原料進行預熱的預熱單元，采用連續(xù)加熱和熱水解反應(yīng)的連續(xù)熱水解反應(yīng)單元，熱水解反應(yīng)后高溫高壓有機質(zhì)依次進行的梯級閃蒸和降溫單元；連續(xù)熱水解反應(yīng)單元包括一個或一個以上采用管道方式使外部輸入蒸汽與所述有機質(zhì)原料熱交換的管式混合器，一個或一個以上并聯(lián)的保溫保壓熱水解反應(yīng)罐，一個或一個以上串聯(lián)的用于對經(jīng)過熱水解得到的有機質(zhì)進行閃蒸的閃蒸罐。其中，
每個熱水解反應(yīng)單元包括一個或多個管式混合器與連續(xù)熱水解反應(yīng)罐的組合，管式混合器具有一個或多個物料入口，一個或多個高溫高壓蒸汽入口，每個管式混合器具有一個或多個蒸汽噴嘴與防止反應(yīng)物倒灌的機械結(jié)構(gòu)連接的蒸汽進口，每個管式混合器可以水平或豎直或傾斜安裝。其中，
管式混合器的蒸汽噴嘴也可以是管徑明顯小于混合管道的直管道；防止反應(yīng)物倒灌的機械結(jié)構(gòu)可以采用止回閥門代替，每個蒸汽進口管道可以垂直于管式混合器軸線也可以具有管式混合器軸線分量的傾斜安裝。
[0011]每個熱水解反應(yīng)罐具有一個或多個進料口，頂部具有一個或多個蒸汽出口，具有一個或多個排料出口。所述的保溫保壓的熱水解反應(yīng)罐，進料口與出料口的距離與進料速率之間遵循以下規(guī)律:物料在其中的滯留時間等于預設(shè)的熱水解反應(yīng)時間，在20-60分鐘之間，例如30分鐘、40分鐘、60分鐘；所述的保溫保壓的熱水解反應(yīng)罐，可以豎直、水平或同時具有水平和豎直分量的傾斜安裝。
[0012]為了達到上述目的，本發(fā)明提出的第二技術(shù)方案為:
一種實現(xiàn)有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理的方法，包括如下步驟:
步驟1:將所述有機質(zhì)反應(yīng)物 連續(xù)供給預熱單元中的預熱罐，在系統(tǒng)二級閃蒸蒸汽的加熱下，加熱至低于100度非沸騰狀態(tài)；
步驟2:經(jīng)過預熱后的反應(yīng)物連續(xù)供給增壓罐，在系統(tǒng)一級閃蒸蒸汽的加熱下，增溫增壓至常壓到熱水解反應(yīng)壓力之間的中間壓力；
步驟3:增溫增壓后的反應(yīng)物供給熱水解反應(yīng)單元，在熱水解連續(xù)反應(yīng)單元的管式混合換熱區(qū)域，高溫高壓蒸汽與增壓罐排出的反應(yīng)物充分換熱，達到并略高于預設(shè)的反應(yīng)壓力和溫度；
步驟4:反應(yīng)物從管式混合換熱器中混合換熱后進入反應(yīng)罐，在反應(yīng)罐內(nèi)緩慢遷移，至反應(yīng)罐排料出口 ；
步驟5:從反應(yīng)罐出口排出的反應(yīng)物進入閃蒸降溫降壓階段，經(jīng)過一級閃蒸，使物料壓力降低至反應(yīng)壓力與常壓之間的中間壓力，該過程排出閃蒸蒸汽進入預熱單元的增壓罐，并對反應(yīng)物進行加溫加壓；
步驟6:經(jīng)過一級閃蒸后的反應(yīng)物進入二級閃蒸階段，在該過程中反應(yīng)物壓力降低至常壓左右，溫度降低至所述壓力對應(yīng)的飽和溫度，該過程排出的閃蒸蒸汽進入預熱單元的低溫預熱罐，并對反應(yīng)物料進行預熱；
步驟7:經(jīng)過二級閃蒸后的反應(yīng)物進入消化液稀釋或換熱器降溫階段，并排出熱水解系統(tǒng)；完成熱水解后的反應(yīng)物可用于厭氧發(fā)酵或干化堆肥等。
[0013]綜上，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明的優(yōu)點之一在于，通過管式換熱器與保溫保壓熱水解反應(yīng)罐的有機結(jié)合，不但實現(xiàn)熱水解過程連續(xù)進行，而且可以方便調(diào)節(jié)反應(yīng)物的處理負荷。
[0014]本發(fā)明的另一優(yōu)點在于，合理有效地利用了系統(tǒng)的余熱，例如反應(yīng)物完成熱水解反應(yīng)后，進行梯級閃蒸降溫，并且將閃蒸蒸汽分別用于對反應(yīng)物的預熱和增壓。
[0015]本發(fā)明的再一優(yōu)點在于，熱水解反應(yīng)耗能少，例如，熱水解反應(yīng)過程不需要任何強化換熱為目的的主動耗功。
[0016]本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對上下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述的一種有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理的裝置和方法的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所述的一種有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理的裝置中連續(xù)熱水解反應(yīng)單元的管式混合裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明所述的一種有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理的裝置中連續(xù)熱水解反應(yīng)單元的管式混合裝置在另一實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明所述的一種有機質(zhì)連續(xù)熱水解處理的裝置中連續(xù)熱水解反應(yīng)單元的保溫保壓反應(yīng)罐結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)`方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
[0022]在一個實施例中，如圖1所示，具有一定干物質(zhì)濃度的有機質(zhì)反應(yīng)物10經(jīng)泵輸送至預熱罐I中，與二級閃蒸罐6排出的閃蒸蒸汽22混合升溫，至低于100度的非沸騰狀態(tài)，在預熱罐底部由泵7輸送至管式混合換熱器11中，在11中與一級閃蒸罐5排出的閃蒸蒸汽21以及反應(yīng)罐4排出的余熱蒸汽20混合換熱，壓力和溫度均有所升高后的反應(yīng)物進入增壓罐2中，增溫增壓后反應(yīng)物12由泵9輸送至熱水解反應(yīng)單元，首先進入管式混合換熱器3中，與高溫高壓水蒸氣27充分混合換熱，在管式混合換熱器3出口已經(jīng)達到并略超過預設(shè)的反應(yīng)壓力和溫度的反應(yīng)物14輸入保溫保壓熱水解反應(yīng)罐4中；反應(yīng)物在熱水解反應(yīng)罐4中自下而上緩慢上升，并發(fā)生熱水解反應(yīng)，經(jīng)一定反應(yīng)時間，例如20-60分鐘，反應(yīng)物到達反應(yīng)罐4的反應(yīng)物出口 15，完成熱水解反應(yīng)，完成熱水解反應(yīng)后的反應(yīng)物進入一級閃蒸罐5中；在一級閃蒸罐中，保持反應(yīng)壓力與常壓之間的某個穩(wěn)定中間壓力，例如，0.2-0.6MPa，反應(yīng)物降溫降壓，同時放出閃蒸蒸汽21 ;經(jīng)一級閃蒸罐降溫降壓以后的反應(yīng)物16繼續(xù)進入二級閃蒸罐6中，通過泄壓閥門的作用，二級閃蒸罐6具有常壓或略高于常壓的穩(wěn)定壓力，反應(yīng)物在一級閃蒸罐6中，降溫降壓，同時放出閃蒸蒸汽22 ;該閃蒸蒸汽22與來自增壓罐頂部排出的逃逸氣體23進入分離罐24中；經(jīng)降溫降壓后的反應(yīng)物17排出閃蒸罐，與稀釋水或者與來自消化罐中的發(fā)酵液18混合降溫至中等溫度，例如45-60度，至此，反應(yīng)物19完成熱水解反應(yīng)并壓力降低至常壓，溫度降低至中等溫度，排出本發(fā)明所涉及的熱水解預處理系統(tǒng)，進入消化罐發(fā)酵或者脫水干化堆肥等后處理過程。
[0023]本實施例在具體實施中，從二級閃蒸罐排出的閃蒸蒸汽22與來自增壓罐頂部排出的逃逸氣體23進入分離罐24中，分離掉閃蒸而帶出的液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)(有機質(zhì)或者凝結(jié)水)，從分離罐排出的干飽和蒸汽25進入預熱罐中預熱反應(yīng)物，該分離器可以采用旋風分離器或者疏水器。
[0024]本實施例在具體實施中，為增強增壓罐2的換熱效果，在上下溫差超過一定設(shè)定值后，可以考慮采用循環(huán)泵8促進罐體中反應(yīng)物溫度達到均勻，或采用適用于罐體內(nèi)部強化換熱的各種形式折流板。
[0025]本實施例在具體實施中，外部高溫高壓蒸汽13進入該熱水解系統(tǒng)后分為兩個支路，即26和27，其中蒸汽26的作用是:當系統(tǒng)初始運行時，管式混合換熱器11無蒸汽來源，此時蒸汽26用于提供初始加熱工質(zhì)，一旦管道20和21中產(chǎn)生正常的閃蒸蒸汽流量，則蒸汽管道26關(guān)閉，不再向管式混合換熱器11提供高溫高壓蒸汽。
[0026]下面結(jié)合圖2說明本發(fā)明專利所述的管式混合器裝置結(jié)構(gòu)及工作方式。
[0027]如圖2所示， 本實施例的所述的管式混合器裝置主要功能是完成有機質(zhì)與高溫高壓水蒸氣的充分混合換熱。具體包括混合段33和換熱段34，混合段33外壁具有一個或多個蒸汽進口噴嘴32，如圖2中A-A剖面所示，蒸汽噴嘴在某一管道截面上可以是一個或多個，由于所述的管式混合器工作壓力較高，一般在0.6-lMPa之間，故考慮管壁承壓強度的問題，多個噴嘴可以錯位排列，即通過減少每個管道橫截面上的蒸汽噴嘴密度和個數(shù)來減少截面應(yīng)力的影響。此外，噴嘴37(38)外部應(yīng)連接止回閥(或其他防止有機質(zhì)倒灌的裝置)，以防止蒸汽壓力減小時管內(nèi)有機質(zhì)倒灌到蒸汽管道內(nèi)。所述的管式混合器混合段33和換熱段34通過法蘭連接，其中，考慮到高壓蒸汽進入管式混合器，會產(chǎn)生振動，故混合段33應(yīng)采取減震措施。
[0028]本發(fā)明專利中所述的管式混合器蒸汽噴嘴與混合器主管道的結(jié)合方向可以是垂直于主管道中心軸，也可以具有混合器主管道內(nèi)工質(zhì)流向分量的傾斜方向。
[0029]本實施例管式混合器裝置的工作原理如下:如圖2所示，反應(yīng)物自31進入管式混合換熱器，與來自蒸汽噴嘴32 ( 一個或多個)進入管式混合換熱器的高溫高壓蒸汽在混合段33混合，在蒸汽入口噴嘴32外部設(shè)置防止污泥倒灌的結(jié)構(gòu)，如止回閥。反應(yīng)物和蒸汽隨后沿管道進入換熱段34，在換熱段內(nèi)邊向前流動邊混合換熱，在管式混合換熱器出口 36，達到充分混合，溫度趨于一致，進入保溫保壓反應(yīng)罐(圖1中的裝置4)。
[0030]以處理量30t/h為例，本實施例的混合段通徑在150-200mm，長度在500-1000mm為宜，噴嘴出口通徑在10-15mm，5-10個均勻錯位排布于混合段。換熱段34長度在1000-2000mm為宜。在換熱段管內(nèi)布置靜態(tài)/動態(tài)混合器的管內(nèi)插入式混合裝置對于充分換熱是有益的。
[0031]另外，下面結(jié)合圖3說明在具體實施例中，描述本發(fā)明所述的管式混合器另一種替代結(jié)構(gòu)及其工作方式:
如圖3所示，該管式混合器實施例同樣具有混合段138和換熱段135，不同的是混合段具有一個或多個蒸汽入口 140，蒸汽首先進入混合段的夾套結(jié)構(gòu)134中，大部分蒸汽通過蒸汽入口管道相對的內(nèi)管管壁上的進口 139進入管式混合器的混合段132，進口 139具有向管內(nèi)132開合的旋片，在管式混合器正常工作情況下，該旋片與管內(nèi)反應(yīng)物流向呈小于90度的夾角，例如30度，45度，60度。當蒸氣壓力減小時，該旋片在管內(nèi)反應(yīng)物的推動下自動閉合，防止反應(yīng)物倒灌到蒸汽管道內(nèi)。還有一部分蒸汽通過夾套中內(nèi)管管壁上的多個蒸汽孔133進入混合段，反應(yīng)物和進入混合段的蒸汽在管內(nèi)邊流動邊混合，隨后進入換熱段137，在管式混合換熱器出口 36，達到充分混合，沿管道方向溫度趨于一致，混合換熱后的反應(yīng)物進入保溫保壓反應(yīng)罐。
[0032]在具體實施例中，本發(fā)明專利所述的管式混合換熱器，其管內(nèi)設(shè)置靜態(tài)/動態(tài)管道混合器的管內(nèi)插入式混合元件對反應(yīng)物與蒸汽的充分混合換熱是有益的。
[0033]在具體實施例中，本發(fā)明專利所述的管式混合換熱器具有蒸汽夾層，即蒸汽自進口 140進入管道夾層，夾層的內(nèi)管壁上具有通氣孔133，蒸汽通過這些通氣孔進入內(nèi)管與反應(yīng)物混合，可以將所述的通氣孔內(nèi)側(cè)設(shè)置如上所述的139處的防止反應(yīng)物倒灌的機械結(jié)構(gòu)。
[0034]下面結(jié)合圖4說明本發(fā)明專利所述的熱水解單元的保溫保壓反應(yīng)罐。
[0035]經(jīng)前面所述的管式混合換熱器充分加熱加壓后的反應(yīng)物從保溫保壓反應(yīng)罐底部44進入熱水解反應(yīng)罐，在熱水解反應(yīng)罐中設(shè)置有折流板43以進一步增強反應(yīng)物與蒸汽的換熱，吸收管式換熱器中殘余的未被反應(yīng)物吸收的蒸汽，隨著進入罐體反應(yīng)物的增加，罐內(nèi)反應(yīng)物沿折流板，進一步緩慢均勻沿著罐體上行，同時在罐體穩(wěn)定的壓力和溫度下發(fā)生熱水解反應(yīng)，最終到達反應(yīng)物出口 46，液面48應(yīng)略高于反應(yīng)物出口，完成熱水解反應(yīng)的反應(yīng)物45，進入一級閃蒸罐進行 閃蒸降溫降壓單元。
[0036]本發(fā)明所述的保溫保壓熱水解反應(yīng)罐憑借底部進口反應(yīng)物熱力狀態(tài)(溫度及壓力)和罐體頂部穩(wěn)壓閥門的作用，使熱水解反應(yīng)罐內(nèi)部保持穩(wěn)定的壓力和溫度，該壓力和溫度正是所希望的熱水解反應(yīng)壓力和溫度，例如0.7MPa，165度，例如0.6MPa，158.8度，容易認識到的，在所述的熱水解反應(yīng)罐體高于排料口的空間42內(nèi)，會有該壓力下的飽和蒸汽存在，當蒸汽量增大，導致所述的反應(yīng)罐頂部壓力高于反應(yīng)壓力一定量，則反應(yīng)罐頂部穩(wěn)壓閥門自動打開，蒸汽自管道41排入增壓罐中；反之，若壓力低于設(shè)定壓力，則該穩(wěn)壓閥門自動關(guān)閉。
[0037]本發(fā)明所述的保溫保壓熱水解反應(yīng)罐，在多數(shù)的實施例中連接有多個并聯(lián)的管式混合換熱器，以通過開關(guān)并聯(lián)管式反應(yīng)器的個數(shù)方便地調(diào)節(jié)熱水解處理量。
[0038]本發(fā)明所述的保溫保壓熱水解反應(yīng)罐，在多數(shù)的實施例中具有多個不同高度(水平方向)位置的反應(yīng)物出口，如圖4中的46、47，以適應(yīng)熱水解處理量的變化。例如，在一個實施例中，若反應(yīng)罐體豎直放置，當熱水解處理量減小，則應(yīng)選取豎直方向低位出口作為排料口，關(guān)閉其他出料口。
[0039]本發(fā)明所述的保溫保壓熱水解反應(yīng)罐，應(yīng)根據(jù)以下條件確定與多個處理量對應(yīng)的豎直方向排料口的位置:
H = (t Xm/ P ) /A
其中，
H:表示自罐體底部有效容積處算起的沿反應(yīng)罐中反應(yīng)物流向至反應(yīng)罐排料口的距離，例如在一個實施例中，若反應(yīng)罐為豎直方向安裝的罐體，如圖4所示，H為罐體底部有效截面處開始的沿豎直方向的高度。其中，
所述的有效截面是在非均勻截面面積的罐體中，從罐體底部折算為平均截面積A的最低位置，單位:m。
[0040]t:表示設(shè)定的熱水解反應(yīng)時間.在多數(shù)的實施例中該時間在0.3-1小時之間。例如，在具體實施例中為0.5小時，0.6小時，單位:小時。
[0041]m:表示反應(yīng)物在熱水解反應(yīng)罐的反應(yīng)物進出口流量,單位:m3/小時。
[0042]P:表示有機質(zhì)反應(yīng)物密度,單位:kg/m3。
[0043]A:表示所述的保溫保壓熱水解反應(yīng)罐沿反應(yīng)物流動方向的截面積，單位:m2。
[0044]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種對有機質(zhì)原料進行連續(xù)熱水解的裝置，其特征在于，所述熱水解處理裝置包括采用來自連續(xù)閃蒸降溫單元的閃蒸蒸汽對有機生物質(zhì)原料進行預熱的預熱單元，采用連續(xù)混合加熱和熱水解反應(yīng)的連續(xù)熱水解反應(yīng)單元，熱水解反應(yīng)后高溫高壓有機生物質(zhì)依次進行的梯級閃蒸和降溫單元；連續(xù)熱水解反應(yīng)單元包括一個或一個以上采用管道方式使外部輸入蒸汽與所述有機質(zhì)原料熱交換的管式混合加熱器，一個或一個以上并聯(lián)的保溫保壓的熱水解反應(yīng)罐，一個或一個以上串聯(lián)的用于對經(jīng)過熱水解得到的有機質(zhì)進行閃蒸的閃蒸罐，其中，每個熱水解反應(yīng)單元包括一個或多個管式混合加熱器與連續(xù)熱水解反應(yīng)罐的組合，管式混合器具有一個或多個物料入口，一個或多個高溫高壓蒸汽入口，每個管式混合器蒸汽通過一個或多個蒸汽噴嘴進入反應(yīng)物管道并與之混合換熱，每個管式混合器可以水平或豎直或傾斜安裝； 每個熱水解反應(yīng)罐具有一個或多個進料口，頂部具有一個或多個蒸汽出口，具有一個或多個排料出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保溫保壓的熱水解反應(yīng)罐，其特征在于其進料口與出料口的距離與進料速率之間存在以下規(guī)律:物料在其中的滯留時間等于預設(shè)的熱水解反應(yīng)時間，一般在20-60分鐘之間，例如30分鐘、40分鐘、60分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的保溫保壓的熱水解反應(yīng)罐，其特征在于可以豎直、水平或傾斜安裝。
4.一種對有機質(zhì)原料進行連續(xù)熱水解的方法，通過以下步驟連續(xù)地進行: 步驟1:將所述有機質(zhì)反應(yīng)物連續(xù)供給預熱單元中的預熱罐，在系統(tǒng)二級閃蒸蒸汽的加熱下，加熱至低于100度非沸騰狀態(tài)； 步驟2:經(jīng)過預熱后的反應(yīng)物連續(xù)供給增壓罐，在系統(tǒng)一級閃蒸蒸汽的加熱下，增溫增壓至常壓到熱水解反應(yīng)壓力之間的中間壓力； 步驟3:增溫增壓后的反應(yīng) 物供給熱水解反應(yīng)單元，在熱水解連續(xù)反應(yīng)單元的管式混合換熱區(qū)域，高溫高壓蒸汽與增壓罐排出的反應(yīng)物充分換熱，達到并略高于預設(shè)的熱水解反應(yīng)壓力和溫度； 步驟4:反應(yīng)物從管式混合換熱器中換熱后進入反應(yīng)罐，在反應(yīng)罐內(nèi)緩慢遷移，至反應(yīng)罐出口，為維持反應(yīng)罐穩(wěn)定反應(yīng)壓力而排出的少量高壓蒸汽進入增壓罐，對增壓罐內(nèi)有機質(zhì)加熱； 步驟5:從反應(yīng)罐出口排出的反應(yīng)物進入閃蒸降溫降壓階段，經(jīng)過一級閃蒸，使物料壓力降低至反應(yīng)壓力與常壓之間的中間壓力，該過程排出閃蒸蒸汽進入預熱單元的增壓增溫區(qū)域，并對反應(yīng)物進行加溫加壓； 步驟6:經(jīng)過一級閃蒸后的反應(yīng)物進入二級閃蒸階段，在該過程中反應(yīng)物壓力降低至常壓左右，溫度降低至所述壓力對應(yīng)的飽和溫度，該過程排出的閃蒸蒸汽進入預熱單元的預熱區(qū)域，并對反應(yīng)物料進行預熱； 步驟7:經(jīng)過二級閃蒸后的反應(yīng)物進入消化液稀釋降溫或換熱器降溫階段，并排出熱水解系統(tǒng)； 步驟8:完成熱水解后的反應(yīng)物可用于厭氧發(fā)酵或干化堆肥等后處理。
5.依據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟4中反應(yīng)物在反應(yīng)罐內(nèi)的遷移時間要滿足根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)時間。
6.依據(jù)權(quán)利要求4-6所述的方法，其特征在于，步驟2、3、4對應(yīng)的裝置:增壓罐、管式混合加熱器、熱水解反應(yīng)罐在整個連續(xù) 反應(yīng)中分別保持各自穩(wěn)定的壓力和溫度。
【文檔編號】C02F11/10GK103449699SQ201210288259
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】王 華 申請人:焦作市開泰電力設(shè)備制造有限責任公司