一种污泥水热碳化反应釜的制作方法

1.本实用新型涉及污泥处理领域，具体来讲涉及的是一种污泥低温水热碳化的反应装置。


背景技术：

2.污泥低温水热碳化是近几年迅速发展的新型污泥处理技术，其实现了污泥的资源化、减量化、稳定化和无害化。污泥低温水热碳化最先在国外得到研究和工程应用，随着国家对污泥资源化和无害化要求的提高，我们常用的污泥填埋、还田利用、焚烧方式面临着“运行成本高、公共接受性差”的挑战，污泥低温水热碳化技术被引入国内，得到国内专家及用户积极吸收、改进并推广应用。
3.污泥低温水热碳化处理系统主要包含污泥进料仓、热交换器、污泥碳化反应釜、储泥罐和真空压滤机，系统最核心的设备为污泥碳化反应釜。污泥低温水热碳化是将一定含水率的污泥投入2
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3.5mpa的反应釜内，将污泥升温至180℃~230℃，污泥中的有机质在厌氧及适当催化剂的条件下进行水解，水解产物经脱水和脱羧反应进一步分解，在单体脱水过程中诱发聚合和缩合反应形成生物碳，污泥在反应釜的停留时间为2~4小时。
4.在实际市政污泥碳化项目中，污泥进入碳化反应釜前将利用碳化污泥的余热进行预热，但由于含水率80%的污泥粘度较高，导热率低，因此污泥进入反应釜时温度常常在150℃以下，需要在反应釜内快速混合以提高温度，达到反应条件。在项目连续运行的过程中，必须要保证污泥在反应釜内2~4小时的碳化时间，避免反应釜内污泥在搅拌器的搅拌作用下，部分污泥出现短流现象，影响污泥碳化效果。
5.目前有项目将反应催化剂投加在反应釜前的管道中，导致催化剂进入管道后不能快速与污泥混合。在对污泥低温水热碳化的研究中，对实际工程项目的水热碳化反应釜涉及较少。常规的反应釜高径比一般为1~2.5，所配置的搅拌器一般为单一的桨式、推流式、框式、锚式、圆盘涡轮式、螺带式或这几种搅拌器的组合，这不能很好地满足污泥水热碳化三种不同反应状态需要不同介质流态的要求，同时搅拌器设置不合理，部分污泥会出现污泥短流，出现碳化效果不佳的现象。


技术实现要素：

6.因此，为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种污泥水热碳化反应釜，污泥从反应釜罐底部进入、上端排出，进泥口旁设置了催化剂进口管，这样可有效保证污泥换热所需换热面积，保证催化剂进入反应釜后在搅拌机的作用下快速与污泥混合。
7.本实用新型是这样实现的，构造一种污泥水热碳化反应釜，其特征在于：包括上盖、反应釜罐体、夹套、支撑架，反应釜罐体底部设有进料口和排空管，进料口旁边有催化剂进口，反应釜罐体上端有出料口，夹套上端有热油进口，下端有热油出口。
8.根据本实用新型所述的一种污泥水热碳化反应釜，其特征在于：反应釜罐体的高径比为2.5~4.5，罐体材料为不锈钢；反应釜罐体下侧壁设置了挡板，挡板的高度为罐体高
度的1/5~1/4，数量为4~8个，材料为不锈钢。
9.根据本实用新型所述的一种污泥水热碳化反应釜，其特征在于：所述的上盖上面设置了检修孔、水热碳化反应搅拌机和工艺接管，工艺接管包括温度检测口、压力检测口、压力调节阀接口、安全阀接口、泄压阀接口、冲洗水接口、排气口。
10.根据本实用新型所述的一种污泥水热碳化反应釜，其特征在于：所述的水热碳化反应搅拌机对应的搅拌轴上配置了三层搅拌叶片，最下端为复合式混流叶片，中间层为径向流盘式叶片，最上端为径向流桨叶，水热碳化反应搅拌机的下端有底支承。
11.根据本实用新型所述的一种污泥水热碳化反应釜，其特征在于：所述的复合式混流叶片包括螺旋带式叶片和涡轮式斜叶；螺旋带式叶片位于涡轮式斜叶下部；螺旋带式叶片的螺旋方向随转动方向上升；涡轮式斜叶包含转盘和斜叶，转盘上有均匀分布的圆孔，圆孔数量为4~8个；斜叶均布于转盘外圆上，数量为4~8个，斜叶与搅拌轴的夹角a为15~30度。
12.根据本实用新型所述的一种污泥水热碳化反应釜，其特征在于：所述的径向流盘式叶片包含转盘、外叶和中心叶片；外叶为2~8片，在转盘径向上均匀分布，外叶与搅拌轴平行；中心叶片也为2~8片，分布在转盘端面上且靠近搅拌轴心，中心叶片与外叶的夹角b为15~45度。
13.根据本实用新型所述的一种污泥水热碳化反应釜，其特征在于：所述的径向流桨叶具有搅拌叶片，搅拌叶片为2个，具有对应的迎水面为光滑曲线，搅拌叶片内侧的宽度和厚度大，外侧的宽度和厚度小。
14.本实用新型具有如下优点：一种污泥水热碳化反应釜，涉及污泥低温水热碳化的反应设备；包括上盖、反应釜罐体、夹套、支撑架，反应釜罐体的高径比为2.5~4.5，罐体材料为不锈钢，上盖设置了检修孔、水热碳化反应搅拌机和工艺接管，水热碳化反应搅拌机的搅拌轴上配置了三层搅拌叶片，最下端为复合式混流叶片，中间层为径向流盘式叶片，最上端为径向流桨叶，复合式混流叶片包括螺旋带式叶片和涡轮式斜叶，径向流盘式叶片包含转盘、外叶和中心叶片，径向流桨叶的搅拌叶片为2个，迎水面为光滑曲线。
15.本实用新型提供的一种污泥水热碳化反应釜，具有热油加热夹套，釜体采用了2.5~4.5的高径比，这既能提高污泥与釜壁的热交换面积，也更容易保证污泥在连续处理过程中的碳化反应时间。本实用新型配置了水热碳化反应搅拌机，搅拌机带三层搅拌叶片，最下端为复合式混流叶片，形成了污泥轴向及径向的强烈混流，使釜内污泥快速升温并达到反应条件，快速进行水解；中间层为径向流盘式叶片，使污泥与侧壁快速热交换，防止反应釜内污泥短流；最上端为径向流桨叶，在形成径向流时介质流态均匀，有利于反应中气体的排出和污泥碳化。本实用新型污泥水热碳化反应釜根据污泥反应各阶段的污泥特点和反应要求，在搅拌机上配置3层了不同的搅拌叶片，满足了污泥在反应釜内充分碳化的需要，污泥碳化效果显著提高。
16.本实用新型具有下述改进及优点：
17.其1，本实用新型提供的一种污泥水热碳化反应釜，具有热油加热夹套，釜体采用了2.5~4.5的高径比，这既能提高污泥与釜壁的热交换面积，也更容易保证污泥在连续处理过程中的碳化反应时间。
18.其2，本实用新型配置了水热碳化反应搅拌机，搅拌机带三层搅拌叶片，最下端为复合式混流叶片，复合式混流叶片包括螺旋带式叶片和涡轮式斜叶。处于污泥进料口的螺
旋带式叶片能将刚进入反应釜的污泥迅速搅动，实现与催化剂的混合以及与其它污泥的热交换；处于上方的涡轮式斜叶和侧壁挡板配合，形成了污泥轴向及径向的强烈混流，使釜内污泥快速升温并达到反应条件，快速进行水解。
19.其3，水热碳化反应搅拌机的中间层为径向流盘式叶片，这个叶片形成了由内至外的径向流，使污泥与侧壁快速热交换，进一步提高污泥温度，实现污泥进一步脱水和脱羧反应。径向流盘式叶片的转盘为实心板，能防止下方混流的污泥上翻，防止反应釜内污泥短流。搅拌机的最上端为径向流桨叶，桨叶迎水面为光滑曲线，叶片内侧比外侧的宽度和厚度大，因此叶片转动时叶片由内而外对介质的推动量相当，在形成径向流时介质流态均匀，有利于反应中气体的排出和污泥碳化。
20.其4，整体而言，该污泥水热碳化反应釜根据污泥反应各阶段的污泥特点和反应要求，在搅拌机上配置3层了不同的搅拌叶片，满足了污泥在反应釜内充分碳化的需要，污泥碳化效果显著提高。
附图说明
21.图1是本实用新型一种污泥水热碳化反应釜结构主剖示意图；
22.图2是本实用新型涡轮式斜叶结构示意图；
23.图3是图2中i
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i剖视示意图；
24.图4是本实用新型径向流盘式叶片的结构示意图；
25.图5是本实用新型径向流桨叶的结构示意图。
26.其中：上盖1，检修孔2、水热碳化反应搅拌机3，工艺接管4，反应釜罐体5，热油进口6，夹套7，支撑架8，挡板9，复合式混流叶片10，限位轴承11，催化剂进口12，排空管13，进料口14，螺旋带式叶片15，热油出口16，涡轮式斜叶17，径向流盘式叶片18，径向流桨叶19，出料口20，斜叶21，转盘22，外叶23，中心叶片24，搅拌叶片25，迎水面26。
具体实施方式
27.下面将结合附图1
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图5对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本实用新型通过改进在此提供一种污泥水热碳化反应釜，将高径比提高为2.5~4.5，污泥从反应釜罐底部进入、上端排出，进泥口旁设置了催化剂进口管，这样可有效保证污泥换热所需换热面积，保证催化剂进入反应釜后在搅拌机的作用下快速与污泥混合。
29.根据水热碳化反应不同阶段的条件需要，在反应釜上配置了水热碳化反应专用搅拌机，水热碳化反应搅拌机三层搅拌叶片，各叶片根据污泥反应状态的需要提供不同流态，最下端为复合式混流叶片，其能够使进入反应釜的污泥产生轴向和径向的混流，实现污泥与催化剂的均匀混合，实现污泥与侧壁的快速热传递；中间层为径向流盘式叶片，其形成污泥的径向均匀流态，并防止下层污泥轴向窜流；最上端为径向流桨叶，形成径向均匀流态。
30.如图1
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图5所示，一种污泥水热碳化反应釜，实施例过程如下；包括上盖1、反应釜罐体5、夹套7、支撑架8，反应釜罐体5底部设有进料口14和排空管13，进料口14旁边有催化
剂进口12，反应釜罐体5上端有出料口20，夹套7上端有热油进口6，下端有热油出口16。
31.所述的反应釜罐体5的高径比为2.5~4.5，罐体材料为不锈钢；反应釜罐体5下侧壁设置了挡板9，挡板9的高度为罐体高度的1/5~1/4，数量为4~8个，材料为不锈钢。
32.本实用新型实施时；所述的上盖1上面设置了检修孔2、水热碳化反应搅拌机3和工艺接管4，工艺接管4包括温度检测口、压力检测口、压力调节阀接口、安全阀接口、泄压阀接口、冲洗水接口、排气口。
33.本实用新型实施时；所述的水热碳化反应搅拌机3的搅拌轴上配置了三层搅拌叶片，最下端为复合式混流叶片10，中间层为径向流盘式叶片18，最上端为径向流桨叶19，水热碳化反应搅拌机3的下端有限位轴承11。复合式混流叶片包括螺旋带式叶片15和涡轮式斜叶17。螺旋带式叶片15位于涡轮式斜叶17下部，螺旋带式叶片15的螺旋方向随转动方向上升。涡轮式斜叶17包含转盘22和斜叶21，转盘22上有均匀分布的圆孔，圆孔数量为4~8个；斜叶21均布于转盘22外圆上，数量为4~8个，斜叶21与搅拌轴的夹角a为15~30度。径向流盘式叶片18包含转盘22、外叶23和中心叶片24。外叶23为2~8片，在转盘22径向上均匀分布，外叶23与搅拌轴平行。中心叶片24也为2~8片，分布在转盘22端面上且靠近搅拌轴心，中心叶片24与外叶23的夹角b为15~45度。径向流桨叶19的搅拌叶片25为2个，迎水面26为光滑曲线，搅拌叶片25内侧的宽度和厚度大，外侧的宽度和厚度小。
34.本实用新型具有下述改进及优点：
35.其1，本实用新型提供的一种污泥水热碳化反应釜，具有热油加热夹套，釜体采用了2.5~4.5的高径比，这既能提高污泥与釜壁的热交换面积，也更容易保证污泥在连续处理过程中的碳化反应时间。
36.其2，本实用新型配置了水热碳化反应搅拌机，搅拌机带三层搅拌叶片，最下端为复合式混流叶片，复合式混流叶片包括螺旋带式叶片和涡轮式斜叶。处于污泥进料口的螺旋带式叶片能将刚进入反应釜的污泥迅速搅动，实现与催化剂的混合以及与其它污泥的热交换；处于上方的涡轮式斜叶和侧壁挡板配合，形成了污泥轴向及径向的强烈混流，使釜内污泥快速升温并达到反应条件，快速进行水解。
37.其3，水热碳化反应搅拌机的中间层为径向流盘式叶片，这个叶片形成了由内至外的径向流，使污泥与侧壁快速热交换，进一步提高污泥温度，实现污泥进一步脱水和脱羧反应。径向流盘式叶片的转盘为实心板，能防止下方混流的污泥上翻，防止反应釜内污泥短流。搅拌机的最上端为径向流桨叶，桨叶迎水面为光滑曲线，叶片内侧比外侧的宽度和厚度大，因此叶片转动时叶片由内而外对介质的推动量相当，在形成径向流时介质流态均匀，有利于反应中气体的排出和污泥碳化。
38.其4，整体而言，该污泥水热碳化反应釜根据污泥反应各阶段的污泥特点和反应要求，在搅拌机上配置3层了不同的搅拌叶片，满足了污泥在反应釜内充分碳化的需要，污泥碳化效果显著提高。
39.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。