CN111592206A - 一种有关热水解地暖设备的余热利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，包括：主热源，主热源为沼气余热锅炉；热水解系统，热水解系统主要包括管壳式换热结构的热水解罐；污泥处理系统，污泥处理系统主要将热水解罐热水解做功后的余热蒸汽连接到污泥浆化机上；中温回收系统，中温回收系统将污泥浆化机浆化加热过的污泥利用间壁式换热结构与冷水进行换热；太阳能干化系统，有机残渣和浆化污泥搅拌后平铺于碳土干化场，在太阳能生物碳土干化场底部设置有地暖层，利用中温水罐加热地暖层进行生物碳土的干化；回流系统，回流系统将自中温热水储罐换热完成后的低温热水通过水泵吸入到回流水罐中进行储存，回流水罐中的低温热水用于给沼气余热锅炉进行低温进水。
Description
技术领域
本发明涉及一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，属于环保系统领域。
背景技术
随着社会的发展，餐厨废弃物越来越过，能否将其妥善处置，直接关系到食品卫生安全和人民群众身体健康问题；同时随着我国城镇污水处理事业的快速发展，污泥产生量日益增加。专利“一种餐厨废弃及污水厂污泥协同处理方法”（申请公布号CN106964633A，公布日2017.07.21）公开了一种餐厨废弃物及污水处理厂污泥协同处理方法，利用该方法不但可以稳定处理餐厨废弃物及生活污泥，使其无害化和减量化，同时还可以生产出可利用的沼气及园林生物碳土，变废为宝。
在该工艺中，经过高温热水解后的生活污泥和餐厨废弃物一起进入厌氧消化罐进行厌氧消化，产生沼气、沼液和沼渣。厌氧罐产生的沼气进入沼气柜暂时储存，随后经过沼气提纯系统，部分供给燃气锅炉燃烧产生蒸汽为系统供热，部分制成天然气，并入城市燃气官网，供居民使用。厌氧罐产生的沼渣，经过物理压榨脱水后，送入太阳能干化厂干化，成为生物碳土，供园林绿化使用。
值得一提的是，在该工艺中，还可以加入沼气发电设备进行系统优化和改进。沼气经过干法脱硫之后，可进入燃气发电机进行燃烧发电，为系统提供电能，余电上网，不够则由电网补充。在燃气发电机工作时会产生大量余热，包括沼气燃烧的烟气排放和机组本身散热的热量，烟气温度一般在400℃以上，通过余热锅炉回收这部分热量，产生蒸汽，为系统供热。
在上述工艺中提到的余热锅炉，往往使用常温自来水，经过软化后进入节能器升温，随后进入热力除氧器除氧，最终进入锅炉变为高温蒸汽。
在上述工艺中提到的高温热水解系统，往往使用蒸汽加污泥，完成热水解后后利用冷水将污泥降至合适温度，进入厌氧罐厌氧消化。获得高温污泥热量的冷却水，变成中温热水，往往得不到合理利用排放至下水道，造成巨大的热能、水资源浪费。
在上述工艺中提到的太阳能干化厂，内设有地暖辅热系统，可提高干化厂的生物碳土干化效率。在地暖水加热过程中，往往直接使用蒸汽进行一级换热，加地暖水罐的循环水，随后利用循环泵送入干化厂加热生物碳土，换热完的蒸汽变为高温热水，往往得不到合理利用排放至下水道，造成巨大的热能、水资源浪费。
发明内容
本发明涉及环保保护与可再生能源处理技术领域，特别是涉及一种餐厨废弃物及生活污泥协同处理工艺中的余热回收、循环利用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，
包括：主热源，沼气余热锅炉的高温蒸汽为主热源；
热水解系统，热水解系统主要包括一个管壳式换热结构的热水解罐，热水解系统的热水解罐内的反应物通过由主热源带来的高温蒸汽进行加热，随后在热水解罐内使得餐厨垃圾受热水解成水和有机残渣；
污泥处理系统，污泥处理系统主要将热水解罐热水解做功后的余热蒸汽连接到污泥浆化机上，利用污泥浆化机对污泥的搅拌加热污泥并使得污泥浆化；
中温回收系统，中温回收系统将污泥浆化机浆化加热过的污泥利用间壁式换热结构与冷水进行换热，换热后的中温水通过水泵输送到中温热水储罐进行储存；
太阳能干化系统，太阳能干化系统包括一个太阳能生物碳土干化场，有机残渣和浆化污泥搅拌后平铺于碳土干化场，在太阳能生物碳土干化场底部设置有地暖层，中温热水储罐的中温热水通过水泵输送到地暖层的地暖盘管内；
回流系统，回流系统将自中温热水储罐换热完成后的低温热水通过水泵吸入到回流水罐中进行储存，回流水罐中的低温热水用于给沼气余热锅炉进行低温进水，沼气和沼渣则进入到沼气余热锅炉内进行燃烧，加热低温进水成为临界蒸汽。
作为本发明的进一步改进，其中热水解罐包括一个搅拌罐A，搅拌罐A内设置有桨叶式搅拌机构，在搅拌罐A的壁面通过夹套实现对搅拌罐A内壁的加热，高温蒸汽连接到搅拌罐A内壁上，搅拌罐A的顶部设置有进料口、底部设置有出料口。
作为本发明的进一步改进，所述污泥浆化机包括一个搅拌罐B，搅拌外壳内设置有一个棍式搅拌机构，搅拌罐B与地面平行放置，在搅拌罐B的顶部连接有污泥输入管，在搅拌罐B的底部阵列连接有浆化污泥吸出管以及蒸汽释放管，污泥吸出管和蒸汽释放管错列布置。
作为本发明的进一步改进，所述地暖层包括若干组直线阵列布置的换热方管组，每组换热方管包括若干直线阵列固定连接的换热方管，同一组换热方管组的换热方管之间通过位于换热方管端部的U形弯管互相串联，各换热放管组之间并联接连。
作为本发明的进一步改进，所述中温回收系统包括一个污泥换热器，所述污泥换热器包括保温外壳，在所述保温外壳上直线阵列设置有若干污泥流动方管，所述污泥流动方管的中部为渐缩结构，污泥流动方管贯穿保温外壳，污泥沿污泥流动方管流动，在所述污泥流动方管的外壁上设置有若干换热板组件，换热板组件包括微水道板和盖板，盖板周围设置有一个环形密封凸起，密封凸起与微水道板外围密封连接，微水道板和盖板之间设置有流动间隙，在所述微水道板上阵列密布有若干换热凸起，换热凸起顶端与盖板接触，微水道板与污泥流动方管内壁之间互相接触固定，每个污泥流动方管的各换热板组件之间通过导管并联连接；污泥换热器采用微水道结构，在不影响污泥流动效率的同时保证了最大的换热效果。
本发明的有益效果是：
1、本发明的进水预热和除盐由软水系统处理改良为高温泥浆换热，降低了设备成本，同时充分的利用了中间能量效率更高；当水量不够时，可以直接加入自来水进行补充，不需要进行预处理，效率更高。
2、在太阳能干化系统中，针对辅热地暖，将原有的蒸汽加热循环水改为中温热水直接加热干化床，进而干化生物碳土。中温热水储罐中的中温热水，由水泵输送至地暖盘管内，以维持干化床加热生物碳土的恒定温度；加热完后的温水回流至锅炉房的回流水罐储存，以便再次进入锅炉系统循环利用。
3、在整个循环中，水只用于传递热量，属于传热介质，并不存在水污染等其他不良因素，故可直接输送至锅炉系统进行循环利用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是热水解罐的简易示意图；
图2是污泥浆化机构的简易示意图；
图3是太阳能干化场的地暖层的简易示意图；
图4是污泥换热器的简易示意图。
图中：1、搅拌罐A；2、进料口；3、出料口；4、桨叶式搅拌机构；5、搅拌罐B；6、棍式搅拌机构；7、污泥输入管；8、蒸汽释放管；9、浆化污泥吸出管；10、换热方管；11、U形弯管；12、封闭盖；14、污泥流动方管；15、微水道板；16、换热凸起；17、盖板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明为一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，
包括：主热源，沼气余热锅炉的高温蒸汽为主热源；
热水解系统，热水解系统主要包括一个管壳式换热结构的热水解罐，热水解系统的热水解罐内的反应物通过由主热源带来的高温蒸汽进行加热，随后在热水解罐内使得餐厨垃圾受热水解成水和有机残渣；
污泥处理系统，污泥处理系统主要将热水解罐热水解做功后的余热蒸汽连接到污泥浆化机上，利用污泥浆化机对污泥的搅拌加热污泥并使得污泥浆化；
中温回收系统，中温回收系统将污泥浆化机浆化加热过的污泥利用间壁式换热结构与冷水进行换热，换热后的中温水通过水泵输送到中温热水储罐进行储存；
太阳能干化系统，太阳能干化系统包括一个太阳能生物碳土干化场，有机残渣和浆化污泥搅拌后平铺于碳土干化场，在太阳能生物碳土干化场底部设置有地暖层，中温热水储罐的中温热水通过水泵输送到地暖层的地暖盘管内；
回流系统，回流系统将自中温热水储罐换热完成后的低温热水通过水泵吸入到回流水罐中进行储存，回流水罐中的低温热水用于给沼气余热锅炉进行低温进水，沼气和沼渣则进入到沼气余热锅炉内进行燃烧，加热低温进水成为临界蒸汽。
通过本系统改造后，直接利用回流温水进入沼气发电的余热锅炉系统，系统可产生160℃左右的高温蒸汽；高温蒸汽直接进入热水解系统后，先加热热水解罐，随后进入浆化机和污泥混合，最终将污泥加热至120℃左右。下一步，利用冷水和热水解污泥换热，使污泥达到40℃左右的厌氧罐进料条件，换热后的水温度在50℃左右，用水泵送至中温热水储罐储存；中温热水储罐位于厂区中心，降低了输送成本和热量损失，罐内水温在维持在50℃左右；太阳能干化厂辅热地暖系统直接从中温热水储罐取水，加热干化床，为生物碳土的干化提供热能，换热完后的温水在30-40℃左右，回流至回流储罐进行储存。回流储罐设置在锅炉房进水处，罐内水温维持在30℃左右，直接对锅炉系统进行供水。改造后节约了大量热能资源和水资源，大幅降低了运营成本。
如图1，其中热水解罐包括一个搅拌罐A，搅拌罐A内设置有桨叶式搅拌机构，在搅拌罐A的壁面通过夹套实现对搅拌罐A内壁的加热，高温蒸汽连接到搅拌罐A内壁上，搅拌罐A的顶部设置有进料口、底部设置有出料口；使用时，利用高温的夹套层，配合桨叶式搅拌机构对物料进行搅拌，通过高温另餐厨垃圾分解为水和废渣；
如图2，污泥浆化机包括一个搅拌罐B，搅拌外壳内设置有一个棍式搅拌机构，搅拌罐B与地面平行放置，在搅拌罐B的顶部连接有污泥输入管，在搅拌罐B的底部阵列连接有浆化污泥吸出管以及蒸汽释放管，污泥吸出管和蒸汽释放管错列布置；污泥浆化机构利用棍式搅拌机构对污泥进行搅拌，搅拌过程中加入蒸汽，令污泥软化稀释，并达到120°进行高温灭菌，浆化后，从底部的浆化污泥吸出管吸出；
如图3，所述地暖层包括若干组直线阵列布置的换热方管组，每组换热方管包括若干直线阵列固定连接的换热方管，同一组换热方管组的换热方管之间通过位于换热方管端部的U形弯管互相串联，各换热放管组之间并联接连；浆化后的污泥以及水解后的餐厨垃圾残渣混合后平铺到太阳能干化场，利用由中温水罐过来的中温热水进行地暖加热，以保证底层干化温度，同时配合光照实现对残渣的干化；
如图4，阿中温回收系统包括一个污泥换热器，污泥换热器包括保温外壳，在保温外壳上直线阵列设置有若干污泥流动方管，污泥流动方管的中部为渐缩结构，污泥流动方管贯穿保温外壳，污泥沿污泥流动方管流动，在污泥流动方管的外壁上设置有若干换热板组件，换热板组件包括微水道板和盖板，盖板周围设置有一个环形密封凸起，密封凸起与微水道板外围密封连接，微水道板和盖板之间设置有流动间隙，在微水道板上阵列密布有若干换热凸起，换热凸起顶端与盖板接触，微水道板与污泥流动方管内壁之间互相接触固定，每个污泥流动方管的各换热板组件之间通过导管并联连接；污泥换热器采用微水道结构，在不影响污泥流动效率的同时保证了最大的换热效果；污泥换热器中的污泥进入污泥流动方管，到缩口部分时，流量降低，同时低温流体进入到各个换热板组件内，高温污泥通过污泥流动方管到微水道板，利用微水道板密布的换热凸起实现扰流以及扩大换热面积，进而将高温污泥的人传递给微水道板，实现污泥的降温。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，其特征是：
包括：主热源，沼气余热锅炉的高温蒸汽为主热源；
热水解系统，热水解系统主要包括一个管壳式换热结构的热水解罐，热水解系统的热水解罐内的反应物通过由主热源带来的高温蒸汽进行加热，随后在热水解罐内使得餐厨垃圾受热水解成水和有机残渣；
污泥处理系统，污泥处理系统主要将热水解罐热水解做功后的余热蒸汽连接到污泥浆化机上，利用污泥浆化机对污泥的搅拌加热污泥并使得污泥浆化；
中温回收系统，中温回收系统将污泥浆化机浆化加热过的污泥利用间壁式换热结构与冷水进行换热，换热后的中温水通过水泵输送到中温热水储罐进行储存；
太阳能干化系统，太阳能干化系统包括一个太阳能生物碳土干化场，有机残渣和浆化污泥搅拌后平铺于碳土干化场，在太阳能生物碳土干化场底部设置有地暖层，中温热水储罐的中温热水通过水泵输送到地暖层的地暖盘管内；
回流系统，回流系统将自地暖盘管换热完成后的低温热水通过水泵吸入到回流水罐中进行储存，回流水罐中的低温热水用于给沼气余热锅炉进行低温进水，沼气和沼渣则进入到沼气余热锅炉内进行燃烧，加热低温进水成为临界蒸汽。
2.如权利要求1所述的一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，其特征是：其中热水解罐包括一个搅拌罐A，搅拌罐A内设置有桨叶式搅拌机构，在搅拌罐A的壁面通过夹套实现对搅拌罐A内壁的加热，高温蒸汽连接到搅拌罐A内壁上，搅拌罐A的顶部设置有进料口、底部设置有出料口。
3.如权利要求1所述的一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，其特征是：所述污泥浆化机包括一个搅拌罐B，搅拌外壳内设置有一个棍式搅拌机构，搅拌罐B与地面平行放置，在搅拌罐B的顶部连接有污泥输入管，在搅拌罐B的底部阵列连接有浆化污泥吸出管以及蒸汽释放管，污泥吸出管和蒸汽释放管错列布置。
4.如权利要求1所述的一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，其特征是：所述地暖层包括若干组直线阵列布置的换热方管组，每组换热方管包括若干直线阵列固定连接的换热方管，同一组换热方管组的换热方管之间通过位于换热方管端部的U形弯管互相串联，各换热放管组之间并联接连。
5.如权利要求1所述的一种有关热水解地暖设备的余热利用系统，其特征是：所述中温回收系统包括一个污泥换热器，所述污泥换热器包括保温外壳，在所述保温外壳上直线阵列设置有若干污泥流动方管，所述污泥流动方管的中部为渐缩结构，污泥流动方管贯穿保温外壳，污泥沿污泥流动方管流动，在所述污泥流动方管的外壁上设置有若干换热板组件，换热板组件包括微水道板和盖板，盖板周围设置有一个环形密封凸起，密封凸起与微水道板外围密封连接，微水道板和盖板之间设置有流动间隙，在所述微水道板上阵列密布有若干换热凸起，换热凸起顶端与盖板接触，微水道板与污泥流动方管内壁之间互相接触固定，每个污泥流动方管的各换热板组件之间通过导管并联连接。
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