CN110040930A - 一种污泥高温裂解反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥高温裂解反应器，包括壳体，壳体的两端固接有端盖，壳体内部沿轴向安装有搅拌轴，搅拌轴两端均穿过端盖，搅拌轴两端与端盖连接处均安装有填料密封单元，搅拌轴上间隔均匀固接有多个空心桨叶，壳体外部安装有夹套，壳体和夹套上均设有多个开口，本发明采用高温热风加热方式来保证温度要求，热效率高，采用全密封结构，减少生产过程中的粉尘外逸，减少环境污染，在较小的空间内布置较大的换热面积，提高利用率，减小设备体积和占地面积，运行成本低，安全性能高。

Description

一种污泥高温裂解反应器

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种污泥高温裂解反应器。

背景技术

随着环境问题逐渐被重视，节能、环保成为各国的发展主题，如何有效解决污泥处理是其中的一个大课题。污泥处理最终要实现减量化、无害化、资源化，变废为宝，成为新的再生资源。由于污泥的一般含水率在80％左右，因此污泥要先减量(即去除其中的水分)然后再进行裂解反应才能达到所需的工艺要求，实现污泥的有效利用。现有的污泥裂解反应器有微波裂解反应器和机械式裂解反应器两类，如下：微波裂解反应器优点是温控精度高、热效率高、物料升温迅速、适用范围广，缺点是容积小，处理量少；机械式裂解反应器目前市场上型式较多，各有优缺点，但是都还没有达到能在1400℃这么高的温度条件下使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种污泥高温裂解反应器，解决了现有技术中存在换热面积小、粉尘多的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种污泥高温裂解反应器，包括壳体，壳体的两端固接有端盖，壳体内部沿轴向安装有搅拌轴，搅拌轴两端均穿过端盖，搅拌轴两端与端盖连接处均安装有填料密封单元，搅拌轴上均匀固接有多个空心桨叶，壳体外部安装有夹套，夹套用于保温，壳体和夹套上均设有多个开口。

开口包括物料进口，壳体一端侧壁上开有物料进口，壳体另一端侧壁上开有物料出口，夹套一端侧壁上开有高温气体进口，夹套另一端侧壁上开有高温气体出口，高温气体进口位于物料出口上方，壳体上开有多个气体进口，壳体上开有尾气出口，夹套底部开设有清灰口。

搅拌轴包括主轴管，主轴管内部安装有空心管，主轴管其中一端固接有堵板，空心管一端穿过堵板位于主轴管外，空心管另一端位于主轴管内并封闭，主轴管侧壁上间隔均匀固接有多个空心桨叶。

空心桨叶与主轴管之间通过高温气体出口接管连通，空心桨叶与空心管之间通过高温气体进口接管连通，高温气体进口接管贯穿所述主轴管，空心桨叶包括圆盘式空心桨叶和扇形式空心桨叶。

圆盘式空心桨叶位于高温气体进口所在的一端，扇形式空心桨叶位于物料进口的一端，圆盘式空心桨叶的数量大于扇形式空心桨叶的数量。

圆盘式空心桨叶和扇形式空心桨叶侧面上均固接有刮料板。

填料密封单元包括填料座，填料座套接在主轴管上，填料座与填料压盖通过调节螺栓连接，调节螺栓套接有弹簧，填料座内部设置有填料，弹簧通过填料压盖对填料进行轴向压缩，填料内部安装有冷却铜环，冷却铜环连接有冷却水进出管。

壳体与夹套之间间隔均匀固接有多个导流板。

搅拌轴连接有电机。

本发明的有益效果是，采用高温热风加热方式来保证温度要求，热效率高，采用全密封结构，减少生产过程中的粉尘外逸，减少环境污染，在较小的空间内布置较大的换热面积，提高利用率，减小设备体积和占地面积，降低基建投资，设备的结构简单，操作方便，便于维修或更换部件，运行成本低，安全性能高。

附图说明

图1是本发明一种污泥高温裂解反应器的结构示意图；

图2是本发明一种污泥高温裂解反应器的搅拌轴的结构示意图；

图3是本发明一种污泥高温裂解反应器的结构简图；

图4是本发明一种污泥高温裂解反应器的空心桨叶的结构示意图；

图5是本发明一种污泥高温裂解反应器的填料密封单元的结构示意图。

图中，1.壳体，2.端盖，3.夹套，4.搅拌轴，5.主轴管，6.空心管，7.圆盘式空心桨叶，8.扇形式空心桨叶，9.高温气体进口接管，10.高温气体出口接管，11.物料进口，12.物料出口，13.气体进口，14.填料座，15.填料压盖，16. 调节螺栓，17.弹簧，18.填料，19.冷却水进出管，20.冷却铜环，21.高温气体进口，22.高温气体出口，23.清灰口，24.导流板，25.尾气出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种污泥高温裂解反应器，如图1、图2和图3所示，包括壳体 1，壳体1的两端固接有端盖2，壳体1内部沿轴向安装有搅拌轴4，搅拌轴 4两端均穿过端盖2，搅拌轴4两端与端盖2连接处均安装有填料密封单元，搅拌轴4上均匀固接有多个空心桨叶，壳体1外部安装有夹套3，夹套3用于保温，壳体1和夹套3上均设有多个开口。

开口包括物料进口11，壳体1一端侧壁上开有物料进口11，壳体1另一端侧壁上开有物料出口12，夹套3一端侧壁上开有高温气体进口21，夹套3另一端侧壁上开有高温气体出口22，高温气体进口21位于物料出口12 上方，壳体1上设有多个气体进口13，壳体1上开有尾气出口25，夹套3 底部开设有清灰口23，夹套3底部连接支座，用于支撑整个反应器。

搅拌轴4包括主轴管5，主轴管5内部安装有空心管6，主轴管5一端固接有堵板，空心管6一端穿过堵板位于主轴管5外，高温气体从空心管6 位于主轴管5外的这一端进入，空心管6另一端位于主轴管5内并封闭，主轴管5另一端未封闭，高温气体从主轴管5未封闭的这一段排出，主轴管5 侧壁上间隔均匀固接有多个空心桨叶。

如图4所示，空心桨叶与主轴管5之间通过高温气体出口接管10连通，空心桨叶与空心管6之间通过高温气体进口接管9连通，高温气体进口接管 9贯穿所述主轴管5，空心桨叶包括圆盘式空心桨叶7和扇形式空心桨叶8。

圆盘式空心桨叶7位于高温气体进口21所在的一端，扇形式空心桨叶8 位于物料进口11的一端，圆盘式空心桨叶7的数量大于扇形式空心桨叶8 的数量。

圆盘式空心桨叶7和扇形式空心桨叶8侧面上均固接有刮料板10，刮料板10与壳体1内壁间距为5～10mm。

如图5所示，填料密封单元包括填料座14，填料座14套接在主轴管5 上，填料座14与填料压盖15通过调节螺栓16连接，调节螺栓16套接有弹簧17，填料座14内部设置有填料18，弹簧17通过填料压盖15对填料进行轴向压缩，填料18内部安装有冷却铜环20，冷却铜环20连接有冷却水进出管19。

壳体1与夹套3之间间隔均匀固接有多个导流板24。

搅拌轴4连接有电机。

本发明一种污泥高温裂解反应器的工作原理是，需要工作时，高温气体从空心管6一端进入，一部分高温气体沿着空心管6向前运动，另一部分高温气体通过高温气体进口接管9进入空心桨叶内部加热叶片，然后通过高温气体出口接管10进入主轴管5内部加热主轴管5，随着流经的空心桨叶数量增加，高温气体逐渐进入主轴管5中，加热主轴管5，由于主轴管5和空心管6一端均固接有堵板，故高温气体最后从主轴管5未封闭的一端排出，此外，高温气体还通过夹套3上的高温气体进口21进入夹套3，加热壳体1，壳体1和夹套3之间间隔均匀固接有多个导流板24，高温气体随着导流板 24填充满夹套内的空间，导流板24可选择螺旋形导流板，热利用率更高。

反应器预热完成后，继续通入高温气体，同时湿物料通过壳体1上的物料进口11进入壳体内，且湿物料与高温气体的流动方向相反，开动电机，搅拌轴4开始旋转，带动搅拌轴4上的空心桨叶旋转，搅拌并加热湿物料，此时壳体1、主轴管5和空心桨叶同时加热湿物料，空心桨叶的边缘处均固接有刮料板10，刮料板把湿物料扬起，使得湿物料与热源充分接触加快水分蒸发，达到所需的温度，物料在高温下裂解反应。

物料在干燥后期会产生粉尘，而壳体1和端盖2是密封结构，减少了粉尘外逸，但是搅拌轴4旋转时，搅拌轴4与端盖2之间会产生间隙，故搅拌轴4的两端安装了填料密封单元，填料座14中充满填料，填料压盖15在弹簧的作用下压紧填料，消除间隙，避免了粉尘外逸，同时，在搅拌轴4旋转时，冷却水通过冷却水管进入冷却铜环，再由冷却铜环进入填料中间，对填料进行冷却，消除了填料由于高温而产生的氧化、变硬现象，进一步保证了密封效果。

在反应过程中，氮气通过气体进口13进入壳体1内，起到密封作用，最后通过尾气出口25排出，同时夹套3起保温作用，由于高温气体中夹带有灰尘，为避免灰尘堆积，影响传热效果，夹套3底部设置了清灰口，堆积在夹套内的灰尘及时清理。

在靠近物料进口的一侧，由于物料含水率较高，此时物料的工艺要求主要为加热、去除水分，故选择扇形式桨叶，扇形式桨叶是一个扇形，一般成对使用，即在圆形截面上左右180°对称各布置一个，扇形式桨叶一般为成对使用，搅拌效果更强大，且具有自清理功能，能够把物料快速抄起且不粘结在桨叶上。在靠近高温气体进口的一侧，物料要在高温条件下完成裂解反应，所需要的温度更高，且此时由于物料含水率低，不会在桨叶上粘结，故选择圆盘式桨叶，圆盘式桨叶一般是一个整圆，内部还要设置两个隔板，将内部分隔成两个不连通的内腔，且圆盘式桨叶的数量要超过整个桨叶数量的一半稍多一点，可以提供更多地加热面积，保证污泥裂解反应所需的温度要求。

为满足物料裂解反应所需要的温度，采用高温炉燃烧产生的气体，即高温热风作为热载体，同时采用间接传导加热方式。间接传导加热方式的热效率高，一方面避免了热源浪费，提高了热效率；另一方面物料运动方向与高温气体运动方向相反，且高温气体不与物料直接接触，防止物料发生变性。

电机采用无级调速的形式，根据物料的含水率不同情况，无级变换电机的转速，满足物料在不同条件下的工艺需求，反应器可以连接动力系统。

本发明一种污泥高温裂解反应器，采用高温热风加热方式来保证温度要求，热效率高，采用全密封结构，减少生产过程中的粉尘外逸，减少环境污染，在较小的空间内布置较大的换热面积，提高利用率，减小设备体积和占地面积，降低基建投资，设备的结构简单，操作方便，便于维修或更换部件，运行成本低，安全性能高。

Claims (9)

1.一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)的两端固接有端盖(2)，所述壳体(1)内部沿轴向安装有搅拌轴(4)，所述搅拌轴(4)两端均穿过端盖(2)，所述搅拌轴(4)两端与端盖(2)连接处均安装有填料密封单元，所述搅拌轴(4)上均匀固接有多个空心桨叶，所述壳体(1)外部安装有夹套(3)，所述夹套(3)用于保温，所述壳体(1)和夹套(3)上均设有多个开口。

2.根据权利要求1所述的一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，所述开口包括物料进口(11)，所述壳体(1)一端侧壁上开有物料进口(11)，所述壳体(1)另一端侧壁上开有物料出口(12)，所述夹套(3)一端侧壁上开有高温气体进口(21)，所述夹套(3)另一端侧壁上开有高温气体出口(22)，所述高温气体进口(21)位于物料出口(12)上方，所述壳体(1)上设有多个气体进口(13)，所述壳体(1)上开有尾气出口(25)，所述夹套(3)底部开设有清灰口(23)。

3.根据权利要求2所述的一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，所述搅拌轴(4)包括主轴管(5)，所述主轴管(5)内部安装有空心管(6)，所述主轴管(5)其中一端固接有堵板，所述空心管(6)一端穿过堵板位于主轴管(5)外，所述空心管(6)另一端位于主轴管(5)内并封闭，所述主轴管(5)侧壁上间隔均匀固接有多个空心桨叶。

4.根据权利要求3所述的一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，所述空心桨叶与主轴管(5)之间通过高温气体出口接管(10)连通，所述空心桨叶与空心管(6)之间通过高温气体进口接管(9)连通，所述高温气体进口接管(9)贯穿所述主轴管(5)，所述空心桨叶包括圆盘式空心桨叶(7)和扇形式空心桨叶(8)。

5.根据权利要求4所述的一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，所述圆盘式空心桨叶(7)位于高温气体进口(21)所在的一端，所述扇形式空心桨叶(8)位于物料进口(11)的一端，所述圆盘式空心桨叶(7)的数量大于扇形式空心桨叶(8)的数量。

6.根据权利要求4所述的一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，所述圆盘式空心桨叶(7)和扇形式空心桨叶(8)侧面上均固接有刮料板(10)。

7.根据权利要求1所述的一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，所述填料密封单元包括填料座(14)，所述填料座(14)套接在主轴管(5)上，所述填料座(14)与填料压盖(15)通过调节螺栓(16)连接，所述调节螺栓(16)套接有弹簧(17)，所述填料座(14)内部设置有填料(18)，所述弹簧(17)通过填料压盖(15)对填料进行轴向压缩，所述填料(18)内部安装有冷却铜环(20)，所述冷却铜环(20)连接有冷却水进出管(19)。

8.根据权利要求1所述的一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，所述壳体(1)与夹套(3)之间间隔均匀固接有多个导流板(24)。

9.根据权利要求1所述的一种污泥高温裂解反应器，其特征在于，所述搅拌轴(4)连接有电机。