CN112979359A - 一种连续式有机肥水热裂解系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续式有机肥水热裂解系统，包括进料装置，以及依次相连的进料缓冲罐、水热裂解管、水热裂解罐、泄压装置和卸料池。水热裂解管按照夹套式设计，并通入导热油作为热介质。水热裂解管按物料停留时间45min‑120min设置，且包括一级水热裂解管和二级水热裂解管，一级水热裂解管与进料缓冲罐之间设置有一级加压泵相连，一级水热裂解管和二级水热裂解管之间设置有二级加压泵相连。泄压装置包括泄压阀、文丘里泄压管和环管，文丘里泄压管渐扩段还设置有楔形扰流件。本发明避免了升温、降温和升压、降压的周期性过渡过程带来的金属材料疲劳、能源浪费和生产效率低的问题，显著提高了安全性、生产效率和能源效率，增加了经济性。

Description

一种连续式有机肥水热裂解系统
技术领域
本发明涉及一种连续式有机肥水热裂解系统，尤其涉及一种用于畜禽粪便、秸秆、农产品加工剩余物、林业废弃物等有机废弃物调质的连续式水热裂解系统，属于环保技术和压力容器领域。
背景技术
一方面，随着农村养殖业的发展，养殖粪便造成的农村水、气、土污染也受到关注，未经有效处理会造成病菌、激素、抗生素等有毒物质通过畜禽粪便农用的方式进入到土壤、水体中，对环境构成深层威胁的同时也会进入食物链构成食品安全问题。而秸秆就地焚化是造成大气污染的重要原因之一。另一方面，农村化肥的大量使用，导致土壤板结、肥力下降，化肥残留在危害食品安全的同时，还加剧了水土污染，浪费大量资源。随着公众对环境的重视程度越来越高，农村畜禽粪便、秸秆、农产品加工剩余物等有机废弃物不能随便丢弃或焚毁，而收集起来焚烧处理的成本相对比较高。对这些有机废弃物进行高压灭菌、水解后发酵制肥，无疑是一条有效的资源化处理途径。
高压水热裂解是制肥工艺中一个重要的环节。在这个过程中，需要把包括农村畜禽粪便、秸秆、农产品加工剩余物等有机废弃物在被水充分浸润的前提下加温加压，并在一定温度和压力下维持足够的时间以实现充分的水热裂解反应。通常由于压力维持等原因，高压水热裂解装置往往采用高压反应釜，从而使得整个系统通常为间歇式操作。间歇操作不仅大大加大了周期性热应力带来的材料疲劳进而导致可能的安全风险，还导致操作效率下降，生产率下降等不良结果。
发明内容
本发明一个方面的目的在于提供一种连续式有机肥水热裂解系统，从进料到出料压力逐渐升高，以实现从常压到额定压力的阶梯实现，从而克服间歇式系统的上述问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种连续式有机肥水热裂解系统，包括进料装置，以及依次相连的进料缓冲罐、水热裂解管、水热裂解罐、泄压装置和卸料池，所述进料缓冲罐顶部设置有进料口与所述进料装置相连，所述水热裂解管包括一级水热裂解管和二级水热裂解管，所述一级水热裂解管按照压力为0.1-0.3MPa、100-120 ℃设计，所述二级水热裂解管按照压力为1.0-2.5MPa、180-250 ℃设计；进料缓冲罐底部设置有出料口与一级水热裂解管相连，且两者之间设置有一级加压泵相连，一级水热裂解管与二级水热裂解管之间设置有二级加压泵相连；所述泄压装置设置在所述水热裂解罐与所述卸料池之间。
可选的，依据本发明一个实施例，前述技术方案中，所述水热裂解管按物料停留时间45min-120min设置。
可选的，依据本发明一个实施例，前述技术方案中，所述泄压装置包括第二泄压阀和文丘里泄压管，所述文丘里泄压管包括喉管段和渐扩段，且渐扩段出口设置在卸料池内；文丘里泄压管渐扩段还设置有楔形扰流件。
可选的，依据本发明一个实施例，前述技术方案中，所述楔形扰流件设置3个或6个，呈品字形布置。
可选的，依据本发明一个实施例，前述技术方案中，所述泄压装置还包括环管，所述环管环绕着设置在所述文丘里泄压管的喉管段外，所述环管设置有进气口，能够通入蒸汽或压缩空气，且环管和喉管段沿环向设置有能够连通彼此的喷孔。
可选的，依据本发明一个实施例，前述技术方案中，所述泄压装置还包括第一泄压阀和泄压直管段，所述第一泄压阀、泄压直管段、第二泄压阀和文丘里泄压管依次相连的设置在所述水热裂解罐与所述卸料池之间，且所述第一泄压阀和第二泄压阀按启闭状态相反设置。
可选的，依据本发明一个实施例，前述技术方案中，进料缓冲罐下部按渐缩式锥形过渡段设置，过渡段外环绕着设置有加热盘管，加热盘管内通入热介质。
本发明的优点及有益效果包括：与间歇式反应装置和半连续式反应装置相比，本发明可以让系统各部件在各自稳定的压力、温度下连续工作，避免了升温、降温和升压、降压的周期性过渡过程带来的金属材料疲劳、能源浪费和生产效率低的问题，不仅显著提高了安全性，还大大提高了生产效率和能源效率，可以显著增加工艺系统生产过程的经济性。
附图说明
图1为本发明所涉及的其中一种实施方式的连续式有机肥水热裂解系统示意图。
图2为本发明所涉及的泄压装置环管和喉管的位置示意图。
图中：1－进料装置；2－进料缓冲罐；3－一级水热裂解管；4－二级水热裂解管；5－水热裂解罐；6－泄压装置；601－第一泄压阀；602－文丘里泄压管；603－第二泄压阀；604－泄压直管段；605－环管；606－楔形扰流件；7－卸料池；8－一级加压泵；9－二级加压泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示，一种连续式有机肥水热裂解系统，包括进料装置1，以及依次相连的进料缓冲罐2、水热裂解管、水热裂解罐5、泄压装置6和卸料池7。
进料缓冲罐2顶部设置有进料口与进料装置1相连，底部设置有出料口。进料装置包括粪污进料装置、秸秆进料装置、清液罐及清液泵等。物料（粪污、秸秆等）通过进料装置进入到进料缓冲罐2中，清液作为浸润调质液也同时进入到进料缓冲罐2中。进料缓冲罐2顶部为常温状态。进料缓冲罐2下部按非凹面的渐缩式锥形过渡段设置，其外贴近外壁面环绕着设置有加热盘管，加热盘管内通入导热油作为热介质，导热油逆流式加热，能够将进入到进料缓冲罐2的物料加热到80-90℃。
水热裂解管按物料总停留时间45min-120min设置，使得物料能够充分发生水热裂解反应。水热裂解管包括一级水热裂解管3和二级水热裂解管4，一级水热裂解管3与进料缓冲罐2出料口之间设置有一级加压泵8相连，一级水热裂解管3和二级水热裂解管4之间设置有二级加压泵9相连，使得一级水热裂解管3和二级水热裂解管4内压力分别为0.1-0.3MPa、1.0-2.5MPa。水热裂解管按夹套式设计，一级水热裂解管3和二级水热裂解管4分别通入低温导热油和高温导热油作为热介质，使得一级水热裂解管3和二级水热裂解管4内温度分别为100-120 ℃、180-250 ℃。通常，一级水热裂解段的停留时间为总停留时间的1/4—1/3，余下时间为二级水热裂解段的停留时间。
二级水热裂解管4末端与水热裂解罐5连通。
水热裂解罐5顶部采用半圆形封头设置，其内可以贴壁设置导热油加热管来进行加热。水热裂解罐5下部呈渐缩式锥体收缩至直管，直管出口设电动开关阀作为泄压阀。
泄压装置6设置在水热裂解罐5与卸料池7之间。泄压装置6包括设置在水热裂解罐5直管出口的泄压阀和文丘里泄压管602，文丘里泄压管602包括喉管段和渐扩段，且渐扩段出口设置在卸料池7顶部。
其中一种实施方式为，水热裂解罐5进口设有进口开关阀，选用进口电动开关阀，与只设置有第二泄压阀603的出口泄压阀配合使用，当泄压阀打开时，进口电动开关阀关闭，避免水热裂解罐卸料使得二级水热裂解管失压影响了系统稳定性。
另一种实施方式为，如图1所示的设置两级泄压阀，即泄压阀包括第一泄压阀601和第二泄压阀603，两者间连接有泄压直管段604，且第一泄压阀和第二泄压阀的启闭状态相反，即第一泄压阀开启时第二泄压阀关闭，反之，第二泄压阀开启时第一泄压阀关闭，从而使得水热裂解罐及二级水热裂解管能够维持稳定的压力状态，避免了因为水热裂解罐底部阀门开启而造成压力骤降，对系统造成冲击。同时，通过两个泄压阀的开启频率，可以有效调节物料水热裂解的总停留时间，从而适应不同物料的需要。
文丘里泄压管602的喉管段还设置有环管。如图2所示，环管环绕着设置在文丘里泄压管的喉管（喉管段）外，且环管外侧设有进气口，能够向环管内通入蒸汽或压缩空气。环管和喉管段沿环向设置有能够连通彼此（环管和喉管段）的喷孔，喷孔开设3~6个，便于蒸汽或压缩空气进入文丘里泄压管流道内，能够使管内物料松动/膨化。
文丘里泄压管渐扩段内还设置有楔形扰流件，楔形扰流件设1个或3个或6个。3个或6个楔形扰流件呈品字形布置。能够强化物料的均匀播撒，尽可能粒状化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连续式有机肥水热裂解系统，其特征在于，包括进料装置（1），以及依次相连的进料缓冲罐（2）、水热裂解管、水热裂解罐（5）、泄压装置（6）和卸料池（7），所述进料缓冲罐（2）顶部设置有进料口与所述进料装置（1）相连，所述水热裂解管包括一级水热裂解管（3）和二级水热裂解管（4），所述一级水热裂解管按照压力为0.1-0.3MPa、温度为100-120 ℃设置，所述二级水热裂解管按照压力为1.0-2.5MPa、温度为180-250 ℃设置；一级水热裂解管（3）与进料缓冲罐（2）之间设置有一级加压泵（8）相连，一级水热裂解管（3）和二级水热裂解管（4）之间设置有二级加压泵（9）相连；所述泄压装置（6）设置在所述水热裂解罐（5）与所述卸料池（7）之间。
2.根据权利要求1所述的连续式有机肥水热裂解系统，其特征在于，所述水热裂解管按物料停留时间45min-120min设置。
3.根据权利要求1所述的连续式有机肥水热裂解系统，其特征在于，所述泄压装置（6）包括第二泄压阀（603）和文丘里泄压管（602），所述文丘里泄压管（602）包括喉管段和渐扩段，且渐扩段出口设置在卸料池（7）内；文丘里泄压管渐扩段还设置有楔形扰流件（606）。
4.根据权利要求3所述的连续式有机肥水热裂解系统，其特征在于，所述楔形扰流件设置3个或6个，呈品字形布置。
5.根据权利要求3所述的连续式有机肥水热裂解系统，其特征在于，所述泄压装置（6）还包括环管（605），所述环管（605）环绕着设置在所述文丘里泄压管的喉管段，所述环管设置有进气口，能够通入蒸汽或压缩空气，且环管和喉管段沿环向设置有能够连通彼此的喷孔。
6.根据权利要求3至5任一项所述的连续式有机肥水热裂解系统，其特征在于，所述泄压装置（6）还包括第一泄压阀（601）和泄压直管段（604），所述第一泄压阀、泄压直管段（604）、第二泄压阀（603）和文丘里泄压管（602）依次相连的设置在所述水热裂解罐（5）与所述卸料池（7）之间，且所述第一泄压阀（601）和第二泄压阀（603）按启闭状态相反设置。
7.根据权利要求3至5任一项所述的连续式有机肥水热裂解系统，其特征在于，所述泄压装置（6）还包括设置在所述水热裂解罐（5）入口的进口开关阀，且所述第一泄压阀（601）和第二泄压阀（603）按启闭状态相反设置。
8.根据权利要求1所述的连续式有机肥水热裂解系统，其特征在于，所述进料缓冲罐（2）下部按渐缩式锥形过渡段设置，过渡段外环绕着设置有加热盘管，加热盘管内通入热介质。
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