CN112759229A - 一种物料混合的梯级换热热水解反应装置及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料混合的梯级换热热水解反应装置及运行方法，由三个以上热水解反应器和循环泵按附图方式连接而成；其特征在于：装置设计有出液泵；每个反应器内部有过滤器，每个反应器外部有进液阀和出液阀并按附图方式连接；反应装置采用的运行方式为：将物料加入所有反应器中，保持其中一个反应器处于空间未满状态。加热一个反应器至反应完成，将其中的物料进固液分离。其液相，泵至空间未满的反应器中，利用此液体所含的热量，逐个与其他反应器进行直接混合式换热，使得热量及温度得到递级回收；其固相，出料，后进料并保持空间未满状态。然后，重复“加热一个反应器至反应完成”及其后的各个步骤，形成连续的运行。

Description

一种物料混合的梯级换热热水解反应装置及运行方法

技术领域

本发明涉及一种热水解反应设备，尤其涉及一种污泥热水解反应装置。

背景技术

专利CN 106830603B公开了一种梯级换热的方法，考虑到污泥是一种难以过滤的物料，因此，其设计了一种间接换热的装置。但间接换热，受到温差、换热面积、换热时间等因素的制约，实际工程中将会使得装置变得异常复杂，增加实现的难度。

经过资料查阅，发现，虽然原状污泥是难以过滤的物料，但经过热水解反应后，污泥的无机化程度提高，变成了一种容易过滤的物料了；同时，对污泥进行热水解，不同水解度的物料混合，并不影响反应效果。针对这一特点，本专利对专利CN 106830603B进行了改进，拟以物料混合换热的方式，实现回收热量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种物料混合的梯级换热热水解反应装置及运行方法，该装置，由三个以上热水解反应器和循环泵组成；所述热水解反应器上安装有左阀、右阀，所述左阀与左三通连接，所述右阀与右三通连接，所述左三通和右三通之间，连接有隔阀；左阀和右阀通过管道连接到热水解反应器内部；热水解反应器与循环泵按以下方式连接：循环泵出口与第一个热水解反应器上的左三通连接，第一个热水解反应器上的右三通与第二个热水解反应器上的左三通连接，第二个热水解反应器上的右三通与第三个热水解反应器上的左三通连接，如此重复，直至将全部反应器连接；最末一个热水解反应器上的右三通与所述循环泵入口连接；每个热水解反应器都带有加热装置；

其特征在于：装置设计有出液泵；每个热水解反应器内部，安装有一个进行固液分离的过滤器，并通过管道与外部出液阀连接；每个热水解反应器外部还安装有进液阀；所有出液阀通过管道与出液泵进口连接，所有进液阀通过管道与出液泵出口连接；

反应装置按以下步骤运行：

步骤一、启动：将所有热水解反应器按顺序编号，最末一个热水解反应器只加入原料不加水，使其处于空间未满状态，其余所有热水解反应器中加入原料和水，使其处于空间充满状态；将所有热水解反应器的所有阀门关闭；

步骤二、反应：对第一个热水解反应器进行加热，至设定的反应温度，并使热水解反应完成；

步骤三、出液及换热：打开第一个热水解反应器的出液阀和最末一个热水解反器的进液阀，并开启出液泵，将第一个热水解反应器内的液体泵入最末一个(空间未满状态的)热水解反应器内；同时，打开第二个热水解反应器以及最末一个热水解反应器的左阀和右阀，关闭其隔阀；其他阀门状态不变，开启循环泵，进行最末一个和第二个热水解反应器间的换热；当第二个热水解反应器至一定温度后，关闭循环泵；

关闭第二个热水解反应器左阀和右阀，开启隔阀；开启第三个热水解反应器左阀和右阀，关闭隔阀，开启循环泵，进行最末一个和第三个热水解反应器间的换热；当第三个热水解反应器至一定温度后，关闭循环泵；如此重复，进行最末一个和第四个、最末一个和第n个间的换热，直到全部换热完成；关阀循环泵、出液泵和所有阀门；

步骤四、出料、进料：打开第一个热水解反应器，出料，然后进料并使其处于空间未满状态；

步骤五、重复：按步骤二、三、四的操作方式，对第二个热水解反应器进行热水解反应，之后进行出液(将第二个热水解反应器中的液体泵入第一个)并进行第一和第三、第一和第四、第一和第n、第二和最末的热交换；第二个热水解反应器出、进料后，再对第三个热水解反应器进行操作，如此循环，形成连续生产。

与现有技术相比，本发明的一种物料混合的梯级换热热水解反应装置及运行方法的有益效果是：以直接换热的方式进行热量回收，简化了换热结构、缩短了换热时间、提高了换热效率。

附图说明

图1是本发明实施例的一种物料混合的梯级换热热水解反应装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

实施例：

如图1所示的物料混合的梯级换热热水解反应装置，由五个热水解反应器1和循环泵2组成；热水解反应器1上安装有左阀1-1、右阀1-2，左阀1-1与左三通1-3连接，右阀1-2与右三通1-4连接，左三通1-3和右三通1-4之间，连接有隔阀1-5；左阀1-1和右阀1-2通过管道连接到热水解反应器1内部；热水解反应器1与循环泵2按以下方式连接：循环泵2出口与第一个热水解反应器1上的左三通1-3连接，第一个热水解反应器上的右三通1-4与第二个热水解反应器1上的左三通1-3连接，第二个热水解反应器1上的右三通1-4与第三个热水解反应器1上的左三通1-3连接，如此重复，直至将全部反应器连接；最末一个热水解反应器1上的右三通1-4与所述循环泵2入口连接；每个热水解反应器1都带有加热装置4；

装置设计有出液泵3；每个热水解反应器1内部，安装有一个进行固液分离的过滤器1-6，并通过管道与外部出液阀1-8连接；每个热水解反应器1外部还安装有进液阀1-7；所有出液阀1-8通过管道与出液泵3进口连接，所有进液阀1-7通过管道与出液泵3出口连接；

本实施例的反应物料为脱水污泥，反应装置运行步骤及工作原理如下：

步骤一、启动：将所有热水解反应器1按顺序编号为第一、第二、第三、第四和第五，第五个热水解反应器1只加入脱水污泥，不加水，使其处于空间未满状态，其余所有热水解反应器1中加入脱水污泥和水，使其处于空间充满状态；将所有热水解反应器1的所有阀门关闭；

步骤二、反应：对第一个热水解反应器1进行加热，至设定的反应温度，并使热水解反应完成；此时，污泥中的有机物一部分被溶入液相中，一部分有机物，无机化(碳化)程度提高，此时，污泥的固液分离性能很好。

步骤三、出液及换热：打开第一个热水解反应器1的出液阀1-8和第五个热水解反器的进液阀1-7，并开启出液泵3，将第一个热水解反应器1内的液体泵入第五个热水解反应器1内；

此时，由于污泥的固液分离性能很好，因此，固体(热水解后的污泥)很容易被过滤器留1-6在反应器内，而液体则很容易通过过滤器1-6进入第五个热水解反应器1，并且，第一个和第五个之间，存在着压差和温差，也使得这一过程很易进行；

在出液的同时，打开第二个热水解反应器1以及第五个热水解反应器1的左阀1-1和右阀1-2，关闭其隔阀1-5；其他阀门状态不变，开启循环泵2，进行第五个和第二个之间的换热；当第二个至一定温度后，关闭循环泵2；

关闭第二个热水解反应器1的左阀1-1和右阀1-2，开启隔阀1-5；开启第三个热水解反应器1左阀1-1和右阀1-2，关闭隔阀1-5，开启循环泵2，进行第五个和第三个之间的换热；当第三个热水解反应器1至一定温度后，关闭循环泵2；如此重复，进行第五个和第四个之间的换热，使全部换热完成；关阀循环泵2、出液泵3和所有阀门；

在进行第五和第二、第三、第四热水解反应器1之间的换热时，由于是液相的直接混合，因此，反应物料(污泥)，也会在热水解反应器1之间进行重新分配；在第一次换热时，各个之间的污泥状态相同，而在后面的不断循环中，每个之间的污泥状态是不相同，不过，这并不影响热水解反应所要达到的效果----虽然热水解反应器1内的污泥是各种状态的混合体，但最终，这些混合污泥，都要达到设定的反应温度，并在这个温度进行最终的水解过程，因此，不影响其热水解的效果；

步骤四、出料、进料：打开第一个热水解反应器1，出料，然后进料并使其处于空间未满状态；

步骤五、重复：按步骤二、三、四的操作方式，对第二个热水解反应器1进行热水解反应，之后进行出液(将第二个热水解反应器中的液体泵入第一个)并进行第一和第三、第一和第四、第一和第五的热交换；第二个热水解反应器1出、进料后，再对第三个热水解反应器1进行操作，如此循环，形成连续生产。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种物料混合的梯级换热热水解反应装置及运行方法，由三个以上热水解反应器和循环泵组成；所述热水解反应器上安装有左阀、右阀，所述左阀与左三通连接，所述右阀与右三通连接，所述左三通和右三通之间，连接有隔阀；左阀和右阀通过管道连接到热水解反应器内部；热水解反应器与循环泵按以下方式连接：循环泵出口与第一个热水解反应器上的左三通连接，第一个热水解反应器上的右三通与第二个热水解反应器上的左三通连接，第二个热水解反应器上的右三通与第三个热水解反应器上的左三通连接，如此重复，直至将全部反应器连接；最末一个热水解反应器上的右三通与所述循环泵入口连接；每个热水解反应器都带有加热装置；

其特征在于：装置设计有出液泵；每个热水解反应器内部，安装有一个进行固液分离的过滤器，并通过管道与外部出液阀连接；每个热水解反应器外部还安装有进液阀；所有出液阀通过管道与出液泵进口连接，所有进液阀通过管道与出液泵出口连接；

反应装置按以下步骤运行：

步骤一、启动：将所有热水解反应器按顺序编号，最末一个热水解反应器只加入原料不加水，使其处于空间未满状态，其余所有热水解反应器中加入原料和水，使其处于空间充满状态；将所有热水解反应器的所有阀门关闭；

步骤二、反应：对第一个热水解反应器进行加热，至设定的反应温度，并使热水解反应完成；

步骤三、出液及换热：打开第一个热水解反应器的出液阀和最末一个热水解反器的进液阀，并开启出液泵，将第一个热水解反应器内的液体泵入最末一个(空间未满状态的)热水解反应器内；同时，打开第二个热水解反应器以及最末一个热水解反应器的左阀和右阀，关闭其隔阀；其他阀门状态不变，开启循环泵，进行最末一个和第二个热水解反应器间的换热；当第二个热水解反应器至一定温度后，关闭循环泵；

关闭第二个热水解反应器左阀和右阀，开启隔阀；开启第三个热水解反应器左阀和右阀，关闭隔阀，开启循环泵，进行最末一个和第三个热水解反应器间的换热；当第三个热水解反应器至一定温度后，关闭循环泵；如此重复，进行最末一个和第四个、最末一个和第n个间的换热，直到全部换热完成；关阀循环泵、出液泵和所有阀门；

步骤四、出料、进料：打开第一个热水解反应器，出料，然后进料并使其处于空间未满状态；

步骤五、重复：按步骤二、三、四的操作方式，对第二个热水解反应器进行热水解反应，之后进行出液(将第二个热水解反应器中的液体泵入第一个)并进行第一和第三、第一和第四、第一和第n、第二和最末的热交换；第二个热水解反应器出、进料后，再对第三个热水解反应器进行操作，如此循环，形成连续生产。

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