CN205192296U - 超临界氧化污泥换热器 - Google Patents
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Abstract
超临界氧化污泥换热器，包括竖直设置的筒体，筒体上部设有反应后产物进口，下部设有反应后产物出口，在筒体上端依次设有固定管板、前端管箱，筒体内侧排列有多根换热管和折流板，换热管上端连接在固定管板上；在筒体内侧下部设有与换热管下部相接的浮动管板和与浮动管板固定连接的浮动管箱，在固定管板和浮动管板的中心处连接有拉杆和套装在拉杆上的定距管；在前端管箱内腔设有“丁”字型前端管箱隔板，在前端管箱上设有与所述第一腔连通的污泥原料进口和与所述第三腔连通的污泥原料出口；在浮动管箱内腔设有浮动管箱隔板；筒体的外侧设有耳座刚性环和轮式塔箍。本换热器具有换热充分、节能的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种换热器，特别是一种超临界氧化污泥换热器。用于反应后产物与污泥之间的热量交换。
背景技术
目前，城市污泥的处理多采用加热反应方式进行，即将污泥通过高压泵泵入反应器中，在反应器中被加热至500℃左右，使其充分氧化，然后降温进行处理，形成可再次利用的水和无污染的可排至田地的泥料。常温的污泥进入反应器中升至500℃左右非常麻烦，温升梯度大，耗能多，反应后的高温产物还需要降温才能进行处理，大量的热能又不能再次利用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种利用反应后产物自身的热能对进入反应器前的污泥进行加热、提高进入反应器污泥温度的超临界氧化污泥换热器，使污泥在反应器中只有100℃温升、降低能耗的超临界氧化污泥换热器，克服现有技术的不足。
本实用新型的超临界氧化污泥换热器，包括竖直设置的筒体，筒体上部设有反应后产物进口，下部设有反应后产物出口，在筒体上端依次设有固定管板、前端管箱，筒体内侧排列有多根换热管和折流板，换热管上端连接在固定管板上；在筒体内侧下部设有与换热管下部相接的浮动管板和与浮动管板固定连接的浮动管箱，在固定管板和折流板之间设有9组拉杆和套装在拉杆上进行间隔限位的定距管，其中在换热器壳体的轴线处有1组公用的拉杆和定距管；
在前端管箱内腔设有“丁”字型前端管箱隔板，前端管箱隔板将前端管箱的内腔分隔成第一腔、第二腔、第三腔；
在前端管箱上设有与所述第一腔连通的污泥原料进口和与所述第三腔连通的污泥原料出口；
在浮动管箱内腔设有浮动管箱隔板，浮动管箱隔板将浮动管箱内腔分隔成第四腔、第五腔；
所述的第一腔通过一部分换热管与第四腔相连通，第四腔通过一部分换热管与第二腔相连通，第二腔通过一部分换热管与第五腔相连通，第五腔通过一部分换热管与第三腔相连通。
所述的折流板为螺旋折流板。
所述的前端管箱与固定管板之间、固定管板与筒体上端头之间均设有密封件。
所述的密封件为Ω密封环，在Ω密封环内侧装夹有辅助密封圈。
所述的前端管箱隔板下边插入到所述的固定箱板上面的前端管箱隔板槽内，在前端管箱隔板槽的槽底处设有密封垫；所述的浮动管箱隔板的上边插入到所述的浮动管板上的浮动管箱隔板槽内，在浮动管箱隔板槽的槽底处设有密封垫。
所述的筒体的外侧中部设有用于承重的耳座刚性环和下部配合径向定位的轮式塔箍，固定管板的外侧设有吊耳；所述的筒体内表面设有防腐并耐高温的堆焊层。
城市污泥超临界氧化项目是以城市污泥作为原料（城市污泥含水量为80%～85%，干基中有机物为41.75%），在超临界状态下使用氧气对污泥原料进行氧化，使之变成无毒无害的反应后产物。所谓超临界状态是指在温度为500℃和表压力为30MPa时，水和水蒸汽变成液态的H2和O2，对污泥具有非常强的氧化作用。本实用新型的换热器，使用时安装在高压泵和反应器之间，并可逐级串联安装，工艺过程是将污泥原料通过高压泵送入本换热器的管程，反应器出来的高温产物走本换热器的壳程，经逐级换热后污泥升温到400℃进入反应器，污泥原料在反应器中再提高100℃，然后在高温高压下充分氧化，产物带着500℃的高温流入换热器的壳程，经过充分换热后，产物降温到100℃以下，变成无毒无害的反应后产物再排出。这样即充分吸收了排出反应器的反应后产物的热能，为反应器的超临界状态提供能量支撑，又使反应后产物能冷却到100℃以下。节省了大量的能源，提高污泥处理效率。由于本换热器的前端管箱和活动管箱内设有隔板，使污泥在本换热器中可上下往复经过四个单程，换热更为充分。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式的结构示意图；
图2是图1所示的固定管板的俯视示意图；
图3是图1所示的浮动管板的仰视示意图；
图4是图1所示的前端管箱的结构示意图；
图5是图4所示的A-A断面示意图；
图6是图1所示的B部局部放大图；
图7是图6所示的I部放大示意图；
图8是图1所示的筒体的结构示意图；
图9是图1所示的固定管板、换热管、浮动和板、浮动管箱的连接结构示意图；
图10是图9所示的C-C断面示意图。
具体实施方式
如图1、8、9、10所示：4是竖直设置的筒体，筒体4上部侧面设有反应后产物进口13，下部侧面设有反应后产物出口5，反应后产物进口13和反应后产物出口5通过筒体内腔连通，形成换热器的壳程。在筒体4上端依次设有固定管板3、前端管箱2，通过前端管箱2下边的上法兰18和筒体4上边的下法兰14及螺栓紧固连接的。筒体4内侧排列有多根换热管15和折流板11，换热管15上端连接在固定管板3上。
在筒体4内侧下部设有与换热管15下端相接的浮动管板10和与浮动管板10固定连接的浮动管箱8，在固定管板3和折流板11之间设有9组拉杆和套装在拉杆上进行间隔限位的定距管，其中在换热器壳体的轴线处有1组公用的拉杆和定距管，由拉杆和定距管组成的定距组件32有效的对折流板3进行了定位。本换热器形成了可抽式管束结构。
如图2、3、4、5、9、10在前端管箱2内腔设有“丁”字型前端管箱隔板19，前端管箱隔板19将前端管箱2的内腔分隔成第一腔27、第二腔28、第三腔29。
在前端管箱2上设有与所述第一腔27连通的污泥原料进口1和与第三腔29连通的污泥原料出口20。
在浮动管箱8内腔设有浮动管箱隔板9，浮动管箱隔板9将浮动管箱8内腔分隔成第四腔30、第五腔31。
上述各腔与换热管之间的连通关系如下：第一腔27通过管头位于第一腔27内的这部分换热管15与第四腔30相连通，第四腔30通过一部分换热管15与第二腔28相连通，第二腔28通过一部分换热管15与第五腔31相连通，第五腔31通过管头位于第三腔29内的这部分换热管15与第三腔29相连通。运行时，泵入管程的污泥在本换热器中的流经轨迹如下：经污泥原料进口1、第一腔27、换热管15、第四腔30、换热管15、第二腔28、换热管15、第五腔31、换热管15、第三腔29、污泥原料出口20。
如图9所示：折流板11为螺旋折流板。折流板11采用管束轴线设拉杆和定距管的螺旋折流板，螺旋折流板在一个螺旋节距长度上由4块扇形板片按一定的安装倾角上下左右交错排列而成，再用拉杆和定距管将其定位，使其形成呈螺旋状，这种螺旋折流结构使介质以管束轴线为轴的螺旋向流动，流体的流动没有滞止死区，整个管束的换热管表面都成为有效传热面，螺旋通道的曲率均匀，流体在设备内流动没有大的换向，总的阻力小，能有效地防止流动诱导振动，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力，介质流速比弓形折流板换热器高，污垢不易沉积其中，即该种换热器有自身清洗作用；在管束的轴线上设有一个公用拉杆和定距管，一是用于减少拉杆和定距管占用有限空间内的换热面积，而且能起到阻挡介质在中心短路的挡管作用。
如图1、4、6、7所示：前端管箱2与固定管板3之间、固定管板3与筒体4上端头之间均设有密封件。密封件为Ω密封环，在Ω密封环内侧装夹有辅助密封圈25，Ω环是由两个Ω半环型密封垫组成，在两个Ω半环型密封垫的相向平面上刻有凹凸面，在凹凸面内装有耐高温的辅助密封圈25，一是用于缓解设备内腔的高温高压介质对Ω环的巨大压力，而且能使上下两个Ω半环精确对中，即保证Ω环的圆度满足强度计算的精确性，确保该处在超临界状态下的密封。
前端管箱隔板19下边插入到固定管板3上面的前端管箱隔板槽22内，在前端管箱隔板槽22的槽底处设有密封垫；浮动管箱隔板9的上边插入到浮动管板10上的浮动管箱隔板槽24内，在浮动管箱隔板槽24的槽底处设有密封垫。上述的密封垫为Inconel625+柔性石墨的齿型垫片。
筒体4的外侧中部设有安装时用于承重的耳座刚性环12和下部配合径向定位的本行业常用的轮式塔箍33，轮式塔箍33共3组且沿筒体4的圆周均布。安装时通过轮式塔箍33的螺旋推动机构顶靠筒体4，使其在径向上位于理想的位置。该设备筒体与直径比为13，耳座刚性环12和轮式塔箍33突破了耳式支座只能用于长径比≤5的界限。固定管板3的外侧设有吊耳16；筒体4内表面设有衬层26，衬层26为堆焊耐水在超临界状态下强氧化性腐蚀的Inconel625材料。
上述的各管箱的材质采用耐高温的高强钢12Cr2Mo1V，各管箱腔内堆焊耐水在超临界状态下强氧化性腐蚀的Inconel625材料。
固定管板3上排列有用于安装换热管15的固定管板换热管孔21，浮动管扳10上排列有用于安装换热管15的浮动管板换热管孔23。
Claims (6)
1.一种超临界氧化污泥换热器，包括竖直设置的筒体（4），筒体（4）上部设有反应后产物进口（13），下部设有反应后产物出口（5），在筒体（4）上端依次设有固定管板（3）、前端管箱（2），筒体（4）内侧排列有多根换热管（15）和折流板（11），换热管（15）上端连接在固定管板（3）上；其特征在于：在筒体（4）内侧下部设有与换热管（15）下部相接的浮动管板（10）和与浮动管板（10）固定连接的浮动管箱（8），在固定管板（3）和折流板（11）之间设有9组拉杆和套装在拉杆上进行间隔限位的定距管，其中在换热器壳体的轴线处有1组公用的拉杆和定距管；
在前端管箱（2）内腔设有“丁”字型前端管箱隔板（19），前端管箱隔板（19）将前端管箱（2）的内腔分隔成第一腔（27）、第二腔（28）、第三腔（29）；
在前端管箱（2）上设有与所述第一腔（27）连通的污泥原料进口（1）和与所述第三腔（29）连通的污泥原料出口（20）；
在浮动管箱（8）内腔设有浮动管箱隔板（9），浮动管箱隔板（9）将浮动管箱（8）内腔分隔成第四腔（30）、第五腔（31）；
所述的第一腔（27）通过一部分换热管（15）与第四腔（30）相连通，第四腔（30）通过一部分换热管（15）与第二腔（28）相连通，第二腔（28）通过一部分换热管（15）与第五腔（31）相连通，第五腔（31）通过一部分换热管（15）与第三腔（29）相连通。
2.根据权利要求1所述的超临界氧化污泥换热器，其持征在于：所述的折流板（11）为螺旋折流板。
3.根据权利要求1所述的超临界氧化污泥换热器，其持征在于：所述的前端管箱（2）与固定管板（3）之间、固定管板（3）与筒体（4）上端头之间均设有密封件。
4.根据权利要求3所述的超临界氧化污泥换热器，其持征在于：所述的密封件为Ω密封环，在Ω密封环内侧装夹有辅助密封圈（25）。
5.根据权利要求1所述的超临界氧化污泥换热器，其持征在于：所述的前端管箱隔板（19）下边插入到所述的固定管板（3）上面的前端管箱隔板槽（22）内，在前端管箱隔板槽（22）的槽底处设有密封垫；所述的浮动管箱隔板（9）的上边插入到所述的浮动管板（10）上的浮动管箱隔板槽（24）内，在浮动管箱隔板槽（24）的槽底处设有密封垫。
6.根据权利要求3所述的超临界氧化污泥换热器，其持征在于：所述的筒体（4）的外侧中部设有用于承重的耳座刚性环（12）和下部配合径向定位的轮式塔箍（33），固定管板（3）的外侧设有吊耳（16）；所述的筒体（4）内表面设有防腐并耐高温的堆焊层（26）。
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Cited By (2)
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| CN108585085A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-09-28 | 南京林业大学 | 一种污水超临界水气化高效反应装置及方法 |
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