本实用新型涉及能源转化技术领域，特别是涉及一种连续化城市污泥-糖转化装置。
背景技术：
能源危机和环境污染是当前人类面临的重大难题，直接威胁着人类的可持续发展，因此，能源开发的同时重视环境污染、环境治理的同时兼顾资源再利用已成为我国实施可持续发展的重要思想。生物质能具有资源量大、环境污染小等特点，且是唯一一种以物质形态存在的可再生能源，将其替代化石能源已受到了全世界的广泛关注。生物质能来源极其广泛，可取自动物、植物、微生物及各种生产生活废弃物。城市污泥是污水处理厂的大宗废弃物，包含各种生活排放及部分生产废弃物，是重要的污染源，也是政府迫切需要解决的问题之一。考虑到城市污泥来源于各类生产生活排放，其中含有大量的有机物质，总有机质比例可以占到污泥干重的40％-90％，主要有机成分则为蛋白质、脂类和木质纤维素等，因此城市污泥资源化利用潜质非常大。但这些有机物质主要存在于污泥絮体内，在污泥絮体(主要为胞外聚合物)及污泥内含有的大量外源纤维素、半纤维素和木质素形成的网状壁垒的双重保护下，实现污泥有效破解十分困难，污泥有机质转化能源效率低下，致使并不矛盾的污泥能源有效开发与其污染彻底治理很难兼得。在这种情况下，研究开发新的污泥无害化、资源化处理方法和装置有非常重要的意义。目前，与城市污泥能源转化有关的研究、开发、使用和推广等工业已得到众多发达国家的重视。但是，目前城市污泥能源转化研究产业化的程度并不高，主要原因是城市污泥-糖转化成本高、生产设备陈旧、生产周期较长等原因制约着其普遍推广。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种连续化城市污泥-糖转化装置，能够实现城市污泥-糖连续转化，生产效率高。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
包括开设有原料入口和中间产物出口的反应釜，其中，中间产物出口位于反应釜的底部，原料入口高于中间产物出口；反应釜的原料入口通过原料通道连接原料盛放装置，中间产物出口通过预处理通道连接含有固体出口和液体出口的固液分离装置；固液分离装置上的固体出口连接粉碎机，粉碎机连接酶解反应器，固液分离装置上的液体出口连接蒸发器，蒸发器连接酶解反应器；反应釜上设置有超声波搅拌装置以及温度调节系统。
进一步地，原料通道上依次设置第一止回阀和第一离心泵。
进一步地，预处理通道上依次设置第二止回阀和第二离心泵。
进一步地，固液分离装置采用卧式离心机。
进一步地，粉碎机和酶解反应器之间依次设置第三止回阀和第三离心泵。
进一步地，固液分离装置和蒸发器之间设置第四离心泵；蒸发器和酶解反应器之间设置第五离心泵。
进一步地，反应釜采用夹套反应釜；温度调节系统包括在反应釜内安装的温度传感器，温度传感器连接温度控制器；蒸发器的顶部连接缓冲罐，缓冲罐通过气动执行器连通反应釜的夹套，夹套底部开设冷凝液出口；温度控制器连接气动执行器。
进一步地，超声波搅拌装置包括超声波发生器，超声波发生器连接超声波转换器，超声波转换器上安装有超声变幅杆，且在生产过程中，超声变幅杆伸入反应釜内的物料中；超声波转换器上开设有冷却水通道。
进一步地，酶解反应器上开设取样分析口、反应物入口和终产物出口，其中，取样分析口位于酶解反应器的顶部，终产物出口位于酶解反应器底部且反应物入口高于终产物出口；酶解反应器内设置磁力驱动搅拌器，磁力驱动搅拌器连接电机。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型通过设置和原料盛放装置相连的原料通道，便于向反应釜中输送反应物料；在反应釜上设置有超声波搅拌装置以及温度调节系统，在反应过程中，能够通过超声波实现对物料的搅拌，利于物料混合均匀，且能耗低；同时在所需要的温度下进行反应，反应结束后，能够通过预处理通道，将中间产物经过系列处理，通过固液分离装置对污泥蛋白液与污泥残渣进行分离，再分别对污泥蛋白液进行浓缩，对泥渣进行粉碎，再将粉碎后的泥渣和浓缩液输送至酶解糖化反应装置进行反应，实现连续化且高效的城市污泥-糖转化。本实用新型结构新颖，能耗低，使用方便，可以连续化生产，效率高。
进一步地，本实用新型采用夹套反应釜，加热方便；本实用新型采用蒸发器余热循环利用设置，利用蒸发器所得蒸汽进行前序物料反应预热，降低生产能耗，同时，本实用新型中的温度调节系统，能够根据实验要求的温度给定值，利用温度控制器对气动执行器进行控制，通过气动执行器对反应釜夹套内蒸汽流量进行操纵，进而控制反应物料的温度，便于考察温度因素对城市污泥预处理效果的影响。
进一步地，本实用新型通过设置离心泵与止回阀，便于快速对物料进行输送与流量调节。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：1-反应釜，2-超声波转换器，3-温度控制器，4-超声波发生器，5-冷却水入口，6-冷却水出口，7-卧式离心机，8-粉碎机，9-蒸发器，10-酶解反应器，11-电机，12-取样分析口，13-第一止回阀，14-第二止回阀，15-第三止回阀，16-第一离心泵，17-第二离心泵，18-第四离心泵，19-第三离心泵，20-第五离心泵，21-气动执行器，22-缓冲罐，23-磁力驱动搅拌器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
参见图1，本实用新型包括开设有原料入口和中间产物出口的反应釜1，其中，中间产物出口位于反应釜1的底部，原料入口高于中间产物出口。反应釜1的原料入口通过原料通道连接原料盛放装置，中间产物出口通过预处理通道连接含有固体出口和液体出口的固液分离装置；固液分离装置采用卧式离心机7，进行中间产物处理，卧式离心机7上的固体出口连接粉碎机8，粉碎机8连接酶解反应器10，卧式离心机7上的液体出口连接蒸发器9，蒸发器9连接酶解反应器10。
原料通道上依次设置有第一止回阀13和第一离心泵16，用于添加反应物城市污泥与氧化钙；预处理通道上依次设置有第二止回阀14和第二离心泵17，用于中间产物的输出。粉碎机8和酶解反应器10之间依次设置第三止回阀15和第三离心泵19。固液分离装置和蒸发器9之间设置第四离心泵18；蒸发器9和酶解反应器10之间设置第五离心泵20。中间产物经卧式离心机7进行固液分离，固体残渣经过粉碎机8粉碎，粉碎后由第三离心泵19和第三止回阀15输送至酶解反应器10；液体由第四离心泵18输送至蒸发器9进行浓缩，浓缩液由离心泵20输送至酶解反应器10，然后在纤维素酶的作用下进行酶解糖化反应，收集还原糖。
反应釜1上设置有超声波搅拌装置以及温度调节系统。
其中，超声波搅拌装置包括超声波发生器4，超声波发生器4连接超声波转换器2，超声波转换器2上安装有超声变幅杆，且在生产过程中，超声变幅杆伸入反应釜1内。超声波转换器2上开设有冷却水通道，冷却水通道的两端分别为冷却水入口5和冷却水出口6，冷却水通过冷却水入口5进入冷却水通道并从冷却水出口6流出，形成水冷系统。
反应釜1采用夹套反应釜，且夹套中有能够流动的蒸汽，用于内部反应系统温度的调节，反应釜1的夹套底部开设冷凝液出口，蒸汽凝液于冷凝液出口排出。温度调节系统包括安装在反应釜1中用于获取物料温度的温度传感器，温度传感器和温度控制器3相连，蒸发器9的顶部连接缓冲罐22，缓冲罐22通过气动执行器21连通反应釜1的夹套；温度控制器3与能够调节载热体流量的气动执行器21相连，温度控制器3接收温度传感器测得物料温度的输出信号，通过对接收的物料温度实际值与实验给定值进行比较，控制气动执行器21开度的大小，进行控制反应釜1夹套蒸汽流量，以此来控制反应温度。
蒸发器9所得蒸汽储存于缓冲罐22中，用于反应釜1反应物预热，实现系统能量高效利用，降低能耗。
酶解反应器10内设置磁力驱动搅拌器23，磁力驱动搅拌器23连接电机11，电机功率20kW；酶解反应器10开设有取样分析口12、反应物入口和终产物出口，其中反应物是泥渣、污泥蛋白和纤维素酶，终产物是还原糖；通过电机11控制搅拌速率，进而控制反应速度；通过取样分析口进行产物取样分析，根据产物物化性质分析结果确定终产物出口工作状态。
本实用新型整套装置所涉及的所有接口处均由机械密封部件密封连接。
本实用新型主要的工作过程及原理如下：首先利用反应釜1夹套内蒸汽循环进行加热，利用温度控制器3设定城市污泥反应所需温度，当温度升高至反应给定温度时，原料处的第一离心泵16及第一止回阀13开启，原料由第一离心泵16输入反应釜1，流量大小由第一止回阀13调节，在超声变幅杆搅拌下进行反应；在反应过程中，温度控制器3接收温度传感器测得的原料实际反应温度，若反应温度超过给定值，则气动执行器21开度调小，蒸汽流量降低，直至反应温度与给定值相等；若温度过低，则气动执行器21开度调大，蒸汽流量升高，直至反应温度与给定值相等；同时超声波转换器2上的水冷系统进行工作，防止过热。反应结束后，反应釜1下游的第二止回阀14及第二离心泵17启动，中间产物进入卧式离心机7进行固液分离，流量大小由第二止回阀14调节；固液分离所得的固体残渣经过粉碎机8粉碎，粉碎后由第三离心泵19和第三止回阀15输送至酶解反应器10，流量大小由第三止回阀15调节；液体由第四离心泵18输送至蒸发器9进行浓缩，浓缩液由第五离心泵20输送至酶解反应器10，然后浓缩液与粉碎后的固体残渣在纤维素酶的作用下于酶解反应器10中进行酶解糖化反应，收集还原糖。一个流程结束后，反应釜1夹套加热用蒸汽由蒸发器9提供，多余蒸汽储存于缓冲罐22中。
最后可以对还原糖组成、含量进行检测分析。
本实用新型中反应釜1内物料的搅拌由超声波实现，其中的超声变幅杆插入反应釜1内物料层下，在反应过程中，超声波发生器4一直工作，使城市污泥与氧化钙充分接触。
本实用新型通过调节反应釜1的夹套内载热体流量，根据实验要求的温度给定值，利用温度控制器3对气动执行器21进行控制，通过气动执行器21对蒸汽流量进行操纵，进而控制反应物料的温度，便于考察温度因素对城市污泥预处理效果的影响。
本实用新型通过中间产物污泥蛋白强化泥渣纤维素的酶解糖化效率，通过酶解反应器10上的电机11控制磁力驱动搅拌器23的搅拌速率，进而控制反应速度；通过取样分析口12进行产物取样分析，根据产物物化性质分析结果确定终产物出口工作状态，最终实现城市污泥-糖高效转化。
本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型采用城市污泥、氧化钙为原料，通过氧化钙作用，提取污泥蛋白质，并实现污泥木质纤维素的预处理，利用污泥蛋白质强化污泥木质纤维素的酶解糖化作用，可显著地改善纤维素酶活性、提高还原糖转化率、降低能源转化成本。
2、由于本实用新型充分利用过程中的预热，降低了能耗；同时本实用新型提供了城市污泥-糖高效转化平台，实现了城市污泥的资源化利用，减轻了环境负担。
3、该装置可实现城市污泥的连续化处理与资源化利用，该装置可实现城市污泥的彻底消化，做到污泥的资源化、稳定化、减量化及无害化，积极地相应了国家节能减排的号召。
4、本实用新型通过在反应釜上设置超声波搅拌装置及温度调节系统，实现物料的充分混合与温度的有效控制，为后续酶解反应提供适宜物料；同时将蒸发器所得蒸汽储存于缓冲罐中，作为反应釜热源；反应釜所得中间产物经过系列处理进入酶解反应器，在纤维素酶的作用下实现城市污泥-糖高效转化。本实用新型结构新颖，能耗低，使用方便，可以连续化生产，效率高。