CN206721106U - 一种用于水热碳化系统的高效蒸汽冷却和加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于水热碳化系统的高效蒸汽冷却和加热装置，是由2个或2个以上的HTC反应罐联合使用，在高温高压的HTC反应罐的顶部与低温低压的HTC反应罐的底部通过蒸汽传输管相连通。高温高压的HTC反应罐内的高温蒸汽通过蒸汽传输管进入低温低压的HTC反应罐内，通过热量转移将低温低压的HTC反应罐内的物料加热，并实现高温高压的HTC反应罐的快速降温。
Description
技术领域
本实用新型旨在提供一种用于水热碳化系统的高效蒸汽冷却和加热装置。
背景技术
水热碳化(Hydro-thermal Carbonization；HTC)是将餐厨垃圾、秸秆等有机废弃物在150-350℃密闭的水溶液中停留1h以上，是一种脱水脱羧的加速煤化过程。与传统裂解碳化技术相比，水热碳化具有显著的优势：(1)在处理含水量高的废弃生物质时无需干燥，节约了大量的预处理费用；(2)化学反应主要为脱水过程，废弃生物质中碳元素固定效率高；(3)反应条件温和，同时脱水脱羧的放热过程为反应提供了一部分能量，因此该技术能耗低；(4)水热碳化保留了大量废弃生物质中的氧、氮元素，碳化物表面含有丰富的含氧、含氮官能团，可应用于多种领域；(5)处理设备简单、操作方便、应用规模可调节性强。但是，HTC技术也存在耗能高、热量损失大等问题，引发高成本，并严重限制了其工业化应用。
实用新型内容
在水热碳化Hydro-thermal Carbonization(HTC)技术的工业化应用中，热能不能得到有效利用是造成其运行成本过高，难以大规模应用的关键。本实用新型旨在提供一种用于水热碳化系统的高效蒸汽冷却和加热装置，可以极大的提高HTC技术的热能利用效率，减少其热能利用成本，从而为HTC技术规模化应用创造了条件。
本实用新型用于水热碳化系统的高效蒸汽冷却和加热装置，是由2个或2个以上的HTC反应罐1联合使用，在高温高压的HTC反应罐1的顶部与低温低压的HTC反应罐1的底部通过蒸汽传输管2相连通，以便高温高压的HTC反应罐1中的蒸汽传输至低温低压的HTC反应罐1内，通过热量转移将低温低压的HTC反应罐1内物料的加热，并实现高温高压的HTC反应罐1的快速降温。
低温低压的HTC反应罐1内的底部设置有具孔蒸汽分布管3，所述具孔蒸汽分布管3与所述蒸汽传输管2相连通，并且所述具孔蒸汽分布管3上均布有小孔，以便蒸汽在低温低压的HTC反应罐1内均匀分布。
蒸汽传输管2上设置有控制阀4以控制蒸汽传输管2中蒸汽的流量以及管路的开闭。
与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
1、本实用新型装置可以极大提高HTC系统工业化大规模应用中的热能利用效率，实现热能的高效循环利用，并极大的节约了HTC系统热能利用成本，使其规模化应用成为可能。
2、本实用新型装置推动了HTC系统的工业化大规模应用，为餐厨垃圾、秸秆等有机废弃物的再利用提供了一种高效、经济、可行的技术。
附图说明
图1为用于水热碳化系统的高效蒸汽冷却和加热装置的示意图；
图中标号：1HTC反应罐，2蒸汽传输管，3具孔蒸汽分布管，4控制阀。
具体实施方式
如图1所示，餐厨垃圾、秸秆等有机废弃物经过破碎、混匀和预加热等预处理后，进入HTC反应罐1中进行水热碳化反应，运行时由2个或2个以上的HTC反应罐1联合使用；高温高压的HTC反应罐1中的蒸汽通过蒸汽传输管2传输至低温低压的HTC反应罐1中，再通过具孔蒸汽分布管3均匀分布。在蒸汽传输过程中，通过控制阀4控制蒸汽传输管2中蒸汽的流量以及管路的开闭。
HTC反应罐1由不锈钢、塑料等材料制成。在实际运行中，HTC反应罐1中各系统的数量包括但不局限于1套。
蒸汽传输管2主要用于蒸汽的传输，由不锈钢、塑料等材料制成。在实际运行中，蒸汽传输管2的数量包括但不局限于1套。
具孔蒸汽分布管3主要用于蒸汽的均匀分布，由不锈钢、塑料等材料制成。在实际运行中，具孔蒸汽分布管3的数量包括但不局限于1套。
控制阀4主要用于控制蒸汽传输管2中蒸汽的流量以及管路的开闭，包括但不局限于目前商业化的控制阀。在实际运行中，控制阀4的数量包括但不局限于1套。
应用实例：
一个已经完成反应的1000升的HTC反应罐(R1)共含有700升的固液混合物。R1反应罐完成反应后罐内温度为210C，压力约2MPa；另一个1000升HTC反应罐(R2)含有600升固液混合物，初始温度为74C，压力为0MPa。在R1反应罐顶安装一个保温的蒸汽传输管(DN25管)，连接到R2反应罐的底部。先将连接到R2反应罐底部的蒸汽传输管的阀门打开，然后打开连接在R1反应罐顶端的蒸汽传输管阀门。蒸汽开始从R1反应罐顶端流出，从R2反应罐底部进入R2。这两个阀门是缓缓开启的，保证蒸汽顺畅流动直到R1、R2两罐中压力达到平衡。此期间两罐的温度范围也将逐渐缩小，在某一时间点会达到等同的温度。时间和温度的关系如下：
在两罐温度相同时，大约100公斤蒸汽从R1传到R2。蒸汽停止传输，即两罐压力达到平衡的压力值是1.2MPa。R2罐内体积要小于R1罐，如此可以承载流入的蒸汽形成的冷凝水体积。
连接两罐的蒸汽传输管对罐本身运行没有影响。当蒸汽阀门关闭时两罐处于完全隔离状态，可以在各自不同的运行条件下运行。此例中R1反应罐的冷却速度约为2.5C/分钟，是常规的HTC反应罐冷却速率0.8C/分的3倍。同时，R2反应罐在无任何能耗的前提下得到加热升温61C，大大减少了整个HTC运行的能耗，显著提高其经济性。
Claims (3)
1.一种用于水热碳化系统的高效蒸汽冷却和加热装置，其特征在于：是由2个或2个以上的HTC反应罐(1)联合使用，在高温高压的HTC反应罐(1)的顶部与低温低压的HTC反应罐(1)的底部通过蒸汽传输管(2)相连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
低温低压的HTC反应罐(1)内的底部设置有具孔蒸汽分布管(3)，所述具孔蒸汽分布管(3)与所述蒸汽传输管(2)相连通，并且在所述具孔蒸汽分布管(3)上均布有小孔，以便蒸汽在低温低压的HTC反应罐(1)内均匀分布。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述蒸汽传输管(2)上设置有控制阀(4)以控制蒸汽传输管(2)中蒸汽的流量以及管路的开闭。
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| CN114378105A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-22 | 重庆大学 | 一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统及方法 |
| TWI793725B (zh) * | 2020-08-17 | 2023-02-21 | 大陸商深圳清研紫光檢測技術有限公司 | 水熱碳化系統及其與能源裝置的耦合系統和應用 |
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