CN202016939U - 一种高效节能的污泥水热闪蒸设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高效节能的污泥水热闪蒸设备，包括反应罐体，在所述反应罐体内设置有进汽口；在所述反应罐体内设置有至少两个搅拌器；所述反应罐体内部分成至少两个腔体：反应腔体和所述反应腔体上方的循环腔体；所述反应腔体和循环腔体连通，所述反应腔体和循环腔体内分别设置有所述搅拌器，所述进汽口设置在所述反应腔体内。本实用新型解决了现有污泥水热设备存在的水热反应效率低的问题，效果明显，具有良好的应用前景。

Description

一种高效节能的污泥水热闪蒸设备

技术领域

本实用新型涉及一种污泥处理设备，特别是用于污泥的蒸汽加热和降压闪蒸的设备。

背景技术

现阶段，生产、生活中产生的废弃物大量增加，已经对环境产生了相当大的负面影响。各种废弃物中污泥的有效处理也成为亟待解决的问题。

在对污泥进行有效处理的过程中，脱除其中的水分是关键的一个步骤。由于污泥具有胶体结构，即有机物被微生物细胞包裹形成菌胶团，因此，污泥很难脱水。为了对污泥进行有效脱水，水热处理污泥技术应运而生。水热处理的主要原理是利用水热反应加热污泥，以破坏污泥中的胶体结构，从而提高污泥的脱水率。

实施污泥水热处理的主要设备是一个封闭的罐体，罐体内设置搅拌器。向罐体内注入污泥和具有一定压力的水蒸汽，同时搅拌器搅动污泥，以加速水蒸汽与污泥的水热反应，水热反应完成后，降压闪蒸。

现有的实施污泥水热处理的设备存在如下问题：在整个罐体内部空间使污泥进行流动与加热，即水热反应的空间是整个罐体内部空间，由于水蒸汽进入罐体后会快速上升，很快会溢出污泥表面，而水蒸汽到达污泥表面上方后与污泥的水热反应速度会急剧降低。而当反应罐体内部的压力达到一定值后，也不能再补充更多的水蒸汽，此时反应罐体内的水蒸汽大部分位于污泥上方，水热反应效率低。

实用新型内容

为了解决前述水热设备存在的水热反应效率低的问题，本实用新型提供了一种高效节能的污泥水热闪蒸设备。

本实用新型的技术方案如下：

一种高效节能的污泥水热闪蒸设备，包括反应罐体，在所述反应罐体内设置有进汽口；在所述反应罐体内设置有至少两个搅拌器；所述反应罐体内部分成至少两个腔体：反应腔体和所述反应腔体上方的循环腔体；所述反应腔体和循环腔体连通，所述反应腔体和循环腔体内分别设置有所述搅拌器，所述进汽口设置在所述反应腔体内。

优选的，在所述反应罐体内壁上设置有分隔壁，所述分隔壁将所述反应罐体内部分成反应腔体和循环腔体。

优选的，所述搅拌器同轴设置于搅拌轴上。

优选的，在所述搅拌轴上设置有分隔盘，所述分隔盘将所述反应罐体内部分成反应腔体和循环腔体。

优选的，至少一个所述搅拌器为圆盘涡轮式搅拌器，所述圆盘涡轮式搅拌器的圆盘将所述反应罐体内部分成反应腔体和循环腔体。

优选的，所述循环腔体内设置的所述搅拌器为开启涡轮式搅拌器。

优选的，所述进汽口设置在延伸进入所述反应腔体的进汽管道上。

优选的，在所述反应罐体上部设置有出汽管道，所述出汽管道与汽液分离室连通，所述汽液分离室上设置有排汽口。

优选的，在所述排汽口处设置有过滤网。

优选的，在所述反应罐体内壁上设置有扰流板。

本实用新型的技术效果：

在本实用新型的技术方案中，将进行水热反应的反应罐体内部空间分隔成反应腔体和所述反应腔体上方的循环腔体，反应腔体内单独设置有搅拌器和进汽口。由于反应腔体和循环腔体之间存在着分隔两个腔体的分隔结构，率先进入到反应腔体的水蒸汽受到分隔结构的阻挡，延长了水蒸汽在反应腔体内的滞留时间。由于重力的作用，反应腔体内充满了污泥，这些污泥可以与长时间滞留的水蒸汽充分混合与反应，形成均相物质。循环空间的搅拌器促动反应罐体内的全部污泥进行大范围的循环，使得反应腔体内不断补充尚未反应的污泥，同时带走所述均相物质。由于水蒸汽在污泥内时相应的水热反应效率高，因此，本实用新型较好地解决了现有水热设备存在的水热反应效率低的问题，同时还能节省能源。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例。

图2为本实用新型的另一个实施例。

图3为本实用新型的第三个实施例。

图4为图3中圆盘涡轮式搅拌器的正视图。

图5为图3中圆盘涡轮式搅拌器的俯视图。

图6为图3中开启涡轮式搅拌器的正视图。

图7为图3中开启涡轮式搅拌器的俯视图。

图中标识说明如下：

1、排汽口；2、过滤网；3、汽液分离室；4、回液管道；5、出汽管道；6、进料口；7、循环腔体；8、反应腔体；9、进汽管道；10、减速电机；11、减速机架；12、联轴器；13、密封件；14、搅拌轴；15、反应罐体；16、第一搅拌器；17、分隔壁；18、第二搅拌器；19、出料口；20、分隔盘；21、开启涡轮式搅拌器；22、圆盘涡轮式搅拌器。

具体实施方式

在本部分结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。

图1显示了本实用新型污泥水热闪蒸设备的一个实例。污泥水热闪蒸设备包括反应罐体15，反应罐体15为密闭的反应容器，污泥和水蒸汽在其中进行水热反应。反应罐体15内部的腔体被分隔壁17分隔成两个腔体：在下方的反应腔体8和其上方的循环腔体7。这里所说的上方和下方是在重力方向上的上方与下方(同时也是图1中的上方与下方，以下对图1、图2和图3的描述中所指的上方与下方均遵从这一参照系)。分隔壁17是设置在反应罐体15内壁上向反应罐体15的轴线延伸的若干块板，分隔壁17并不是绝对隔绝了反应腔体8和循环腔体7，事实上反应腔体8和循环腔体7之间是可以通过分隔壁17的板的空隙连通的。分隔壁17的作用在于阻挡进入到反应腔体8的水蒸汽快速上升，延长水蒸汽在反应腔体8的滞留时间，使得水热反应更充分，效率更高。第一搅拌器16和第二搅拌器18共同设置在搅拌轴14上，第一搅拌器16位于循环腔体7内，第二搅拌器18位于反应腔体8内。当然，在图1这个实施例中，第一搅拌器16和第二搅拌器18也可以不必同轴设置。

进汽管道9用于从外部向反应罐体15内引入水蒸汽，进汽管道9设置在整个反应罐体15内部的下方，具体的说是设置在反应腔体8内。进汽管道9上开有进汽口(用于水蒸汽溢出，图中未示出)。这样的设计有利于水蒸汽快速分布到反应腔体8内。所述进汽口采用小孔径大阻力的布汽方式，所产生的蒸汽气泡的颗粒小，射速快，有利于在污泥中形成局部强烈湍流，增加污泥对蒸汽的吸收效率。

在反应罐体15的上部设置有出汽管道5，用于将汽体排出。出汽管道5将反应罐体15和汽液分离室3连通。汽液分离室3的作用是将出汽管道5传来的汽体中的水分分离出来，可以采用现有技术实现。出汽管道5上设置有出汽阀，用于适时开启，将出汽管道5导通，由于出汽阀的设置可利用现有技术，为此在图中没有详细描绘，也不再具体说明。汽液分离室3上设置有排汽口1，排汽口1用于将汽液分离室3分离出的汽体排出。在排汽口1处还设置有过滤网2，过滤网2可滤除汽液分离室3分离出汽体中的浆状物、固体颗粒和泡沫。回液管道4用于反应罐体15中的气压降低后将汽液分离室3中分离的液体回流到反应罐体15中。同样，回液管道4上也设置有回液阀，用于适时导通回液管道4，由于回液阀的设置可利用现有技术，为此在图中没有详细描绘，也不再具体说明。

在反应罐体15的上端设置有减速机架11，在减速机架11上设置有减速电机10。减速电机10的输出轴通过联轴器12与搅拌轴14连接，带动搅拌轴14转动。密封件13用于密封搅拌轴14穿透反应罐体15处。

在反应罐体15的内壁上可设置扰流板，可使污泥的流态多样化，便于污泥与水蒸汽的充分混合。扰流板的设置属于本领域技术人员的常识，在此不进行过多说明。

在反应罐体15的内壁上还可设置温度传感器，用于测量反应罐体15内的温度。还可以在反应罐体15的内壁上设置液位计，以测量反应罐体15内部的液位。

本领域技术人员能够知晓，在反应罐体15的顶部还可以设置安全阀，当反应罐体15内的压力超过预定值时，该安全阀开启，降低压力。

图2显示了本实用新型污泥水热闪蒸设备的另一个实例。与图1所示实例相比，图2所示实例的区别在于：取消了分隔壁17；在搅拌轴14上设置有分隔盘20，分隔盘20的具体位置是在第一搅拌器16和第二搅拌器18之间。分隔盘20与搅拌轴同步旋转，与图1中的分隔壁17的作用相同，将反应罐体15的内部分隔成循环腔体7和反应腔体8两个空间，有效阻挡进入到反应腔体8的水蒸汽快速上升，延长水蒸汽在反应腔体8的滞留时间，使得水热反应更充分，效率更高。同时分隔盘20分隔的循环腔体7和反应腔体8之间能够有效连通，进行传质、传热。

图3显示了本实用新型污泥水热闪蒸设备的第三个实例。与图1所示实例相比，图3所示实例的区别在于：取消了分隔壁17；对应于图1中第一搅拌器16位置设置的搅拌器为开启涡轮式搅拌器21；对应于图1中第二搅拌器18位置设置的搅拌器为圆盘涡轮式搅拌器22。开启涡轮式搅拌器21可采用中华人民共和国化工行业标准HG/T3796.4-2005中的标准件；圆盘涡轮式搅拌器22可采用中华人民共和国化工行业标准HG/T3796.5-2005中的标准件。圆盘涡轮式搅拌器22的圆盘在这里还起到图2中分隔盘20的作用，将反应罐体15内部腔体分隔成循环腔体7和反应腔体8，有效阻挡进入到反应腔体8的水蒸汽快速上升，延长水蒸汽在反应腔体8的滞留时间，使得水热反应更充分，效率更高。同时圆盘涡轮式搅拌器22的圆盘分隔的循环腔体7和反应腔体8之间能够有效连通，进行传质、传热。

图4和图5显示了图3中圆盘涡轮式搅拌器22的具体结构。圆盘涡轮式搅拌器22的桨叶数为6个，采用弯叶式，其后弯角为45°，桨叶宽度与桨叶直径之比为1/5，桨叶直径与搅拌槽内径之比为1/3。

图6和图7显示了图3中开启涡轮式搅拌器21的结构。开启涡轮式搅拌器21的桨叶与水平面所形成的角度为45°，能耗小。该桨叶宽度与桨叶直径之比介于1/5～1/8之间，桨叶直径与搅拌槽内径之比为1/3。

以下通过对图3所示污泥水热闪蒸设备的工作过程对本实用新型的技术方案进行进一步说明。

将待处理的污泥从进料口6注入到反应罐体15内，在重力作用下，污泥充满反应腔体8和部分循环腔体7的空间。完成注入污泥的步骤后，启动减速电机10，使搅拌轴14转动，带动开启涡轮式搅拌器21和圆盘涡轮式搅拌器22转动。此时，水蒸汽(具有一定压力)由进汽管道9上的进汽口进入到反应罐体15内，并与反应腔体8内流动的污泥充分混合。

圆盘涡轮式搅拌器22的圆盘阻挡了大部分水蒸汽的进一步上升，因此，圆盘涡轮式搅拌器22的圆盘构成了分隔结构，使得在反应腔体8内形成一个强烈的混合换热区域，过热蒸汽在此区域内迅速的与污泥进行传热并液化，少量未液化蒸汽穿过此换热区域上升至循环腔体7内，与循环腔体内的污泥继续进行换热和液化。另外，圆盘涡轮式搅拌器22具有较高的容积循环速率和剪切率，从而有利于反应腔体8中气泡的粉碎。

开启涡轮式搅拌器21是一种径流型搅拌器，其桨叶所产生的剪切力虽然稍小一些，但其能使流体产生轴向流动分量，改善反应罐体15内流体的流动状态。因此，开启涡轮式搅拌器21使得循环腔体7内的流体循环流动，使循环腔体7与反应腔体8之间进行传质与传热。

待水热反应完成后，开通出汽管道5，使反应罐体15内的高压汽体进入到汽液分离室3，这起到了将反应罐体15内压力急速降低的作用(即闪蒸反应)。通过出汽管道5的汽体中会掺杂有液态物料和固体颗粒，该汽体被汽液分离室3进行汽液分离处理，分离出的液态物料通过回液管道进入到反应罐体15内。过滤网2可以破碎汽体中的泡沫，以及进一步滤除汽体中的杂质。汽液分离室3分离出的汽体通过排汽口1排出，送至其他低品位需求蒸汽的设备，实现回收利用，达到节能降耗的功效。

当完成闪蒸反应后，可以通过出料口19将处理完的污泥排出反应罐体15。

本实用新型经过实际检验具有良好的效果，总结如下：

(1)采用蒸汽加热的方式，蒸汽与污泥直接接触进行热交换，换热效率高，且不存在其他换热方式的结垢、堵塞等问题。

(2)采用开启涡轮式搅拌器和圆盘涡轮式搅拌器联合的双层搅拌方式，发挥了它们各自的优势，有效的实现高效率的均质和传热。

(3)本实用新型使物料在一个罐体进行水热和闪蒸两种反应，结构简单。从工程应用的角度来讲，节省了占地空间。

(4)采用气相闪蒸泄压的方法，可避免对闪蒸管道和闪蒸阀门的气蚀和磨损，增强了设备的可靠性。

(5)本实用新型能有效提高污泥的脱水性能及消化性能，使用效果明显。

值得注意的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新型的专利保护范围，本实用新型还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本实用新型所涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种高效节能的污泥水热闪蒸设备，包括反应罐体，在所述反应罐体内设置有进汽口；其特征在于在所述反应罐体内设置有至少两个搅拌器；所述反应罐体内部分成至少两个腔体：反应腔体和所述反应腔体上方的循环腔体；所述反应腔体和循环腔体连通，所述反应腔体和循环腔体内分别设置有所述搅拌器；所述进汽口设置在所述反应腔体内。

2.根据权利要求1所述水热闪蒸设备，其特征在于在所述反应罐体内壁上设置有分隔壁，所述分隔壁将所述反应罐体内部分成反应腔体和循环腔体。

3.根据权利要求1所述水热闪蒸设备，其特征在于所述搅拌器同轴设置于搅拌轴上。

4.根据权利要求3所述水热闪蒸设备，其特征在于在所述搅拌轴上设置有分隔盘，所述分隔盘将所述反应罐体内部分成反应腔体和循环腔体。

5.根据权利要求3所述水热闪蒸设备，其特征在于至少一个所述搅拌器为圆盘涡轮式搅拌器，所述圆盘涡轮式搅拌器的圆盘将所述反应罐体内部分成反应腔体和循环腔体。

6.根据权利要求5所述水热闪蒸设备，其特征在于所述循环腔体内设置的所述搅拌器为开启涡轮式搅拌器。

7.根据权利要求1至6之一所述水热闪蒸设备，其特征在于所述进汽口设置在延伸进入所述反应腔体的进汽管道上。

8.根据权利要求7所述水热闪蒸设备，其特征在于在所述反应罐体上部设置有出汽管道，所述出汽管道与汽液分离室连通，所述汽液分离室上设置有排汽口。

9.根据权利要求8所述水热闪蒸设备，其特征在于在所述排汽口处设置有过滤网。

10.根据权利要求9所述水热闪蒸设备，其特征在于在所述反应罐体内壁上设置有扰流板。

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