CN104864597A - 一种三相换热自保温装置 - Google Patents

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李鸣晓
席北斗
朱金龙
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胡浩
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Abstract

一种三相换热自保温装置，其包括：三相换热自保温装置的壳体内设有导热油盘管，导热油盘管的下方设有电加热盘管，三相换热自保温装置的底部设有进水阀，由导热油盘管、电加热盘管和进水阀组成三相换热区；三相换热自保温装置的上方设有换热后热水出口。本发明的三相换热自保温装置可以将餐厨废弃物资源化处理过程的余热充分回收，通过蓄热器和三项换热自保温装置实现能量的回收和循环利用，同时，利用我国北方冬季的锅炉热水作为补充热源，进一步减少后续生物发酵所需热源，降低能耗。

Description

一种三相换热自保温装置
技术领域
本发明属于固体废物处理领域，具体地涉及一种高效能三相换热自保温装置。
背景技术
随着社会经济的发展及城镇化进程加快，餐饮行业迅猛发展，我国的餐厨废弃物产量为6000万t，同时以每年10％～20％的速度增长。对我国生态环境造成严重影响。目前全球能源紧缺和气候变暖日益突出，可再生能源尤其是生物质能利用尤为重要，厌氧发酵不仅可以提供清洁、绿色的生物质燃气，还可缓解环境压力，但餐厨废弃物具有高水分、高盐高油、高有机质、组分时空差异明显等特点，危害性与资源性并存，导致资源化利用效率低、经济效益不理想。其中，餐厨废弃物高效预处理技术是突破高油高蛋白等技术瓶颈的关键。湿热水解预处理是通过高温高压作用，改善餐厨废弃物的固液、油水分离特性和理化性质，从而提高餐厨废弃物的生物可利用性和厌氧发酵效率。但是，湿热预处理技术一直存在着能耗高、能量损失大等问题，而厌氧发酵工艺的冬季保温也是限制其推广应用的难题。因此，如果能将餐厨废弃物湿热预处理后的余热回收，与厌氧发酵工艺供能保温技术相结合，就可实现餐厨废弃物处理过程的低投资、低运行能耗和高能源回收利用的目的。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种用于餐厨废弃物资源化过程的三相换热自保温装置。
为实现上述目的，本发明提供的三相换热自保温装置，主要包括：
三相换热自保温装置内设有导热油盘管，导热油盘管的下方设有电加热盘管，三相换热自保温装置的底部设有进水阀，由导热油盘管、电加热盘管和进水阀组成三相换热区；三相换热自保温装置的上方设有换热后热水出口。
所述的三相换热自保温装置中，导热油盘管的导热油入口设在三相换热自保温装置的上部，导热油盘管的导热油出口设在三相换热自保温装置的下部。
所述的三相换热自保温装置中，三相换热自保温装置的壳体为双层不锈钢结构。
所述的三相换热自保温装置中，三相换热自保温装置通过硅胶与顶盖密封连接。
所述的三相换热自保温装置中，导热油盘管为无缝不锈钢管，盘管间隔1～5cm。
所述的三相换热自保温装置中，进水阀为四通阀，四通阀与三相换热自保温装置之间设有止水阀门。
所述的三相换热自保温装置中，位于电加热盘管和进水阀之间设有布水网盘，以实现三相换热器的均匀布水。
所述的三相换热自保温装置中，电加热盘管与导热油盘管相互平行设置。
所述的三相换热自保温装置中，三相换热自保温装置的顶盖设有安全压力阀。
本发明的三相换热自保温装置可以将餐厨废弃物资源化处理过程的余热充分回收，通过蓄热器和三项换热自保温装置实现能量的回收和循环利用，同时，利用我国北方冬季的锅炉热水作为补充热源，进一步减少后续生物发酵所需热源，降低能耗。
附图说明：
图1为本发明的三相换热自保温装置的结构示意图。
图2为本发明的三相换热自保温装置的应用流程图。
附图中标记说明：
1 安全压力阀；2 导热油入口；3 导热油盘管；4 电加热盘管；5 电控开关；6 四通阀；7 硅胶；8 换热后热水出口；9 导热油出口；10 布水网盘。
具体实施方式
请参阅图1。本发明的三相换热自保温装置的壳体为双层不锈钢结构，在一个实施例中高径比2:1～3:1，壳体内设有导热油盘管3、四通阀6和电加热盘管4组成的三相换热区结构，电加热盘管4与导热油盘管3相互平行地设置。
导热油盘管3采用无缝不锈钢管，螺旋紧密盘绕于三相换热自保温装置的中心，导热油盘管3的导热油入口2设在三相换热自保温装置的上方，导热油盘管3的导热油出口9设在三相换热自保温装置的下方。在一个实施例中导热油盘管的盘管排数为2～8排，盘管间隔1～5cm，管束之间设置分程隔板，将盘管分为顺次串接的若干组，各组盘管数目大致相等，管程4～10程。三相换热自保温装置的底部设有四通阀6(自调换热进水口)，使热交换管程流体与壳程流体成逆流布置，以增强传热，保障换热效率，减少管内壁积炭，防止堵塞。
电加热盘管4由电控开关5启动或关闭。
四通阀6与三相换热自保温装置之间设有止水阀，四通阀6分别与外置的设备相连接。
三相换热自保温装置底部位于电加热盘管4和四通阀6之间设有布水网盘10，以实现三相换热器的均匀布水，提高热交换效果。三相换热自保温装置的上方设有换热后热水出口8。
三相换热自保温装置与顶盖之间设有硅胶7，以加强密封效果。顶盖上设有安全压力阀1。
在具体操作中，本发明的三相换热自保温装置可以与公知的需要换热保温的设备(比如：餐厨废弃物湿热水解预处理装置、厌氧发酵罐、蓄热器)相连接，以实现储存和输送多余的热量，便于热源的二次利用，保证供热系统平稳运行。
举例来说，三相换热自保温装置的导热油盘管3与目前公知的餐厨废弃物湿热水解预处理装置的导热油盘管相连，并形成闭合回路，利于减少热损耗，节约能耗。公知的厌氧发酵罐内部的加热盘管的冷水出口与三相换热自保温装置底端的四通阀6通过泵相连，厌氧发酵罐的加热盘管的热水入口与三相换热自保温装置的热水出口8相连通。公知的蓄热器出口与三相换热自保温装置底端的四通阀6相连，用于储存和输送多余的热量，便于热源的二次利用，保证供热系统平稳运行。
公知的蓄热器可以是蒸汽式直流蓄热器，主体为卧式圆筒形压力装置，内部安装有充热和放热设备、软化水箱，外部设有视窗、液位计、控制阀门和安全阀门。当湿热水解过程完成时，多余的热负荷以蒸汽的形式进入蓄热器内部的充热设备，形成饱和蒸汽水，并贮存在软化水箱中，完成储热。当三相换热自保温装置中热负荷不足时，蓄热器的压力控制阀开启，放热设备将饱和蒸汽水释放到三相换热自保温装置中，维持换热系统热负荷的稳定，节约能耗。
本发明的三相换热自保温装置的导热油盘管3的热源可以是外置的导热油、锅炉热水、饱和蒸汽水以及电加热，热源可以根据季节变化进行调节使用，与厌氧反应器的低温水进行三相热交换完成对三相换热自保温装置的自保温。
本发明的工作过程是：
餐厨废弃物加水，于100～150℃湿热预处理30～60min后自动除油系统同时开启，去除可浮油，湿热水解装置设定为降温余热回收工作模式。湿热水解装置的高温导热油进入三相换热自保温装置的导热油盘管3，与进入三相换热自保温装置的来自厌氧反应器的冷却水进行油水热交换，换热后的热水供厌氧反应器保温。同时湿热水解过程中产生的蒸汽热量回收储存至直流蒸汽蓄热器内，当湿热水解装置的导热油的换热温度低于厌氧发酵温度时(25～35℃)，蓄热器的压力控制阀开启饱和蒸汽水或锅炉热水阀门，通过四通阀6进入三相换热自保温装置中，完成对厌氧发酵低温水的热交换。当温度极低或缺少换热油、饱和蒸汽水、锅炉热水等其他热源的情况下，电加热的电控开关启动对其加热，三相换热区通过温度变速器进行温控和自启动，实现全过程的自保温模式。
请参阅图2，以一个具体的公知的湿热水解装置为例加以说明本发明的工作过程：
餐厨废弃物经分选处理后直接投入到湿热水解罐中，湿热水解罐为耐高温的压力容器，在一定温压条件下(温度150℃，加热时间30min，加水量50％，压力0.45Mpa)对餐厨废弃物进行湿热水解，湿热水解罐通过油浴导热，通过高温高压作用，改善餐厨废弃物的固液、油水分离特性和理化性质，提高餐厨废弃物的生物可利用性，同时可以实现灭菌的效果。
经湿热水解处理后，经由保温冷却系统导热油余热回收，当餐厨废弃物温度降至厌氧发酵体系所需温度1～2℃(预计管路散热，提高出料温度，如：厌氧发酵体系温度为35℃，则出料温度为36～37℃)时，湿热预处理罐底部出料，处理后的物料通过输送泵直接进入水解酸化罐，同时湿热水解后的导热油回流到进行到湿热水解装置中，作为所述工艺的自保温初始热源，餐厨废弃物的水解酸化速度较快，将酸化后的物料通过输送泵进入CSTR反应罐进行中温(36±1℃)厌氧发酵。
湿热水解装置中的导热油通过输送泵从三相换热自保温装置的导热油入口2进入到导热油盘管3中，同时CSTR反应罐加热层中的厌氧发酵低温水通过四通阀6经布水网盘10进入三相换热自保温装置中，完成换热过程后从换热后热水出口8通过输送泵回流到CSTR反应罐加热层中，所述换热过程通过温度指控流量阀控制，操作简单、快键。如在秋冬季节，气温较低，蓄热器的压力控制阀开启饱和蒸汽水以及采暖用水(锅炉水)通过四通阀6进入三相换热自保温装置中，二者共同完成对厌氧发酵低温水的热交换。当温度极低情况下，电加热的电控开关5启动通过电加热盘管4对其进一步加热，三相换热区根据温度变化依次自控启动，通过以上过程可以实现餐厨废弃物从湿热水解预处理到厌氧发酵产气的全过程高效节能自保温，而且根据季节变化进行合理性热源调控，使得所述工艺使用范围广、工程化成本低、经济效益高。
以上所述的实施例仅对本发明优选的实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明的设计宗旨情况下，对本发明的技术方案进行做出的各种改进或变形，均应落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种三相换热自保温装置，其包括：
三相换热自保温装置的壳体内设有导热油盘管，导热油盘管的下方设有电加热盘管，三相换热自保温装置的底部设有进水阀，由导热油盘管、电加热盘管和进水阀组成三相换热区；
三相换热自保温装置的上方设有换热后热水出口。
2.根据权利要求1所述的三相换热自保温装置，其中，导热油盘管的导热油入口设在三相换热自保温装置的上部，导热油盘管的导热油出口设在三相换热自保温装置的下部。
3.根据权利要求1或2所述的三相换热自保温装置，其中，三相换热自保温装置的壳体为双层不锈钢结构。
4.根据权利要求3所述的三相换热自保温装置，其中，三相换热自保温装置通过硅胶与顶盖密封连接。
5.根据权利要求1所述的三相换热自保温装置，其中，导热油盘管为无缝不锈钢管，盘管间隔1～5cm。
6.根据权利要求1所述的三相换热自保温装置，其中，进水阀为四通阀，进水阀与三相换热自保温装置之间设有止水阀门。
7.根据权利要求1所述的三相换热自保温装置，其中，位于电加热盘管和进水阀之间设有布水网盘，以实现三相换热器的均匀布水。
8.根据权利要求1所述的三相换热自保温装置，其中，电加热盘管与导热油盘管相互平行设置。
9.根据权利要求1所述的三相换热自保温装置，其中，三相换热自保温装置的顶盖设有安全压力阀。
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