专利名称：一种连续式高压湿热反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于资源和环保技术处理领域，具体涉及一种连续式高压湿热反应装置。
背景技术：
垃圾焚烧飞灰的高压湿热反应可以消解其所含的二噁英(见发明专利ZL2007-100 40771. 3)，具有效果好、无二次污染的优点；采用高压湿热反应还可以对有机废弃物如污泥、生物质进行湿解制取生物油，或者提取有机成分、实现资源化；另外被污染的土壤中的有机物也可以通过此反应予以分解，土壤得以解毒。因此高压湿热反应在许多液、固混合物处理场合有其特殊的作用，是一种重要的反应器形式。目前采用高压湿热处理技术处理污泥、生物质、飞灰等废弃物，现有技术主要有容积式式间歇反应装置等，因为不能连续，所需要的反应器容积大，占地大，能耗高，投资大， 安全性差、单位容积处理率低。从反应器型式看，一般以反应釜为主，也有卧式反应器，但由于受搅拌、安全等因素的限制，一般采用高压湿热法工艺进行处理，规模普遍不大。
发明内容本实用新型的目的在于提出一种处理规模大、自动化程度高，能实现连续运转操作，处理固、液混合物的连续式高压湿热反应装置。本实用新型提出的连续式高压湿热装置，由备料罐1、给料泵2、预热器3、加热反应器4、保温反应器5、循环泵6、流量控制器7和出料箱8构成，其特征在于备料罐1顶部设有加料器1-1和加液装置1-2，备料罐1内设有搅拌器1-3，备料罐1底部一侧出料口通过给料泵2和管道连接预热器3，预热器3的出料口连接加热反应器4，加热反应器4的出料口连接保温反应器5，保温反应器5的出料口通过循环泵6和管道分别连接加热反应器4 和预热器3 ；预热器3连接流量控制器7，流量控制器7连接出料箱8。本实用新型中，所述加热反应器4采用列管式反应器，进出料在反应管两端的集箱上，物料从一端集箱分配进入各列管内流动加热达到预定温度后，从另外一端集箱汇合送出ο本实用新型中，所述加热反应器4采用盘管式反应器，物料进入单根盘管或者数根并列的盘管加热到预定温度，自盘管末端送出。本实用新型中，所述保温反应器5采用卧式柱体反应器，可以容纳0. 5^1h内通过预热器的流量，反应器筒体采用耐腐蚀金属材料，其外壁设置良好的绝热保温层，内部设置有交错排列的隔板，以延长物料自进口到出口的停留时间。本实用新型中，所述加热反应器4出口设有温度显示仪与控制器。本实用新型中，保温反应器5上设有温度显示仪、压力显示仪、安全阀和液位计。本实用新型中，所述循环泵出口分流，1/2^3/ 4的物料循环到加热反应器4 ；与给料相等的物料送入预热器3，并由与预热器3出口相连的流量控制器7来控制流量与给料相等。本实用新型中，所述流量控制器7与出料箱8连接的管路上设有加药泵10，所述加药泵10通过管道连接药剂箱9。高压湿热反应在高压、有温度的条件下发生，反应装置在连续进料一出料的基础上操作。焚烧飞灰、生物质浆、污泥、被有机物污染的土壤通过加料器1-1进入备料罐1后， 通过加液装置1-2加入药剂或者液体调质，并由搅拌器1-3搅拌均勻。备好的物料通过给料泵2送入预热器3先预热，再送到加热反应器4的进口部位。当加热反应器4为列管式时， 进口设在进口集箱上，出口集箱在列管的另一端，其上设置有温度计和电磁调节阀，根据温度调节加热热源的供应量。虽然反应已经在加热反应器4内进行，但是由于物料的停留时间短，所以加热反应器主要是任务是加热，这种管式加热避免了搅拌器的设置，并有效地的防止结垢，但是需要注意选择耐磨钢。列管式加热反应器可以放置在高温烟道接受辐射热和对流换热，可以很容易地清除附着在管外的灰尘。盘管式反应器适合放在烟尘少、位置狭小的流烟道中，根据阻力许可的情况，可以选择单盘管，或者是并列的多根盘管。这两种管式反应器在特殊情况下均还可以采用电加热热源，最后达到物料温度时，排出送入卧式保温反应器5。卧式保温反应器5通过进料口与加热反应器4相连，可以储存0. 5^1h的通过预热器3的物料流量。当物料进入保温反应器后通过隔板形成的迂回通道(见图幻，渐渐流向出口，并且物料先进先出、后进后出。保温反应器5后接循环泵6，根据物料中固液分层沉降的情况，循环泵6的流量是给料泵2的2 4倍，其中与给料泵2相同的流量流向预热器3，其余的与预热后的给料混合，流回加热反应器4，当物料不易分层时，选择低流量；当物料易分层时选择高流量。保温反应器5的外侧有良好的保温，或者伴热，保证反应温度。 保温反应器5的筒壁上设置温度计和压力表，安全阀，以及液位计，以保证安全。循环泵6为泥浆泵，不需要很高的扬程，流量为给料泵2的2 4倍，用于克服流动阻力。循环泵设置有保温措施。预热器3—方面回收反应后物料的余热，使其压力也降低(湿热反应操作压力与饱和温度对应)，另一方面，也使给料温度上升。可以设计为管壳式或者螺旋板式换热器。在管壳式预热器中，给料走壳程；在螺旋板式预热器中给料走外螺旋，这样安排的目的是使保温容易，更加安全。预热器3出口的管道上装有流量控制器7，控制由循环泵6流向流量控制器7的流量恰好与给料量相等。即预热器3中冷热两种物料等质量，维持系统的平衡和连续运行。备料罐1上装有进料器1-1，进液装置1-2以及搅拌器1-3，使物料的配比满足反应的要求，出口与给料泵2相连。给料泵2的流量根据需要来定。反应后的物料在流入出料箱8之前，根据需要，可以加药稳定重金属、使物料中的液、固相快速分层等。药剂箱9通过给药泵10与流量控制器7后、出料箱8之前的管道相连，使反应后的物料与药剂混合后进入出料箱8。与现有技术中的高压湿热反应器相比本实用新型具有以下优势1.反应可以连续进行，而现有技术都是间歇性的运行。2.由于反应升温采用管内流动加热，不仅在不需要搅拌的条件下就可以可靠防止结垢，更加大了受热面积，也提高了承压能力，进而提高了安全性。所以系统安全度高。[0023]3.由于卧式保温反应器不受热，提高了柱体的安全性并避免了结垢、磨蚀等问题， 同时省去了搅拌装置。4.充分回收余热，节约加热能耗、省去反应后物料流出前的减压装置。5.可以接收多种类型的液、固物流，处理范围广。6.物料反应时间可以调节；如果需要还可以变成间歇式运行，处理弹性大。7.对悬浮固体的含量要求不高，可以在15°/Γ35%范围内波动。
图1为本实用新型高压湿热反应器的结构示意图(列管式加热反应器)。图2为本实用新型高压湿热反应器的结构示意图(盘管式加热反应器)。图3为保温反应器5内部隔板图。图中标号1为备料罐，1-1为加料器，1-2为进液装置，1-3为搅拌器，2为给料泵，3为预热器，4为加热反应器，5为保温反应器；6为循环泵，7为流量控制器，9为药剂罐， 10为给药泵，8为出料箱。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。实施例1 如图1-图3所示，本装置主反应器由管式加热器4 (列管式或者盘管式)和卧式保温反应器5组成，辅助装置包括备料罐1及其搅拌器1-3、加料器1-1、进液装置1-2、给料泵2、预热器3、循环泵6、流量控制器7和出料箱8构成，必要时加上药剂罐9 与给药泵10。主反应器为管式加热反应器4，后面连接具有良好保温的卧式柱体反应器5， 后者通过循环泵6再与加热反应器4相连。物料通过加料器1-1加入备料罐1，加液装置 1-2与备料罐1相连，加入药剂并调节物料的水分，备料罐1后面连接给料泵2，后者将物料送入预热器3再进入管式加热反应器4，物料自加热反应器4排出后进入保温反应器5，保温反应器5后接循环泵6，循环泵6出口同时连接加热反应器4和预热器3，去预热器3的物料流量等于自给料泵2送出的量，由连接在预热器3后面的流量控制器7控制。流量控制器7后面连接反应出料箱8，当需要时设药剂储箱9，该装置通过加药泵10与流量控制器 7后面接管相连，与物料反应使出料达到特定的要求。上述装置用于焚烧飞灰的高压湿热处理，焚烧飞灰0. 85t/h通过加料器1-1进入备料罐1，通过进液装置1-2加入促进二噁英分解的药剂，搅拌器1-3启动搅拌，最后形成 2. 2m3/h的悬浊液流，搅拌均勻后由给料泵2送入预热器3首先进行预热。预热后的物料温度约230°C，仍为过冷态，与来自循环泵6的部分物料混合送入加列管式加热反应器4，在加热反应器4的管道内流动加热，加热反应器4的面积为98m2，由108根长Sm、Φ 36mm的管子组成，布置在焚烧炉省煤器前面的烟道中，接受对流换热和小部分辐射热，使飞灰一水的混合物(悬浊液)在出口处加热到29(T293°C，流入保温反应器5，保温反应器5的容积为3m3， 物料占有容积率76、5%，由装在其上的液位计控制。保温反应器5的筒体上还装有压力计、 温度计和安全阀，当压力超过IOMPa时安全阀会起跳。在物料流动的推动下，从进口处开始绕折流隔板向出口处流动，在此过程中使飞灰中的二噁英得到分解。处理后的飞灰悬浊液自保温反应器5中流出，流量为7m3/h，进入循环泵6，其中约1/3的流量送入预热器3，将温度降至90°C左右排出，预热器3后面的流量控制器7将灰浆流量控制在2. 2 2. 3m3/h。另外2/3的流量(4. 7^4. 8m3/h)与预热后的物料混合送入加热反应器4，重复加热过程。药剂罐9中储存有稳定重金属的药剂，由给药泵10与自预热器3后冷却到90°C左右排出的灰浆在管道内混合、流入出料箱8。出料箱8中的飞灰浆液不仅二噁英已经分解， 重金属也已经稳定，可以安全填埋或者利用。实施例2 用于污泥的高压湿热处理含水率80%的污泥5. OmVh通过加料器1_1 进入备料罐1，通过进液装置1-2加入石灰溶液，搅拌器1-3启动搅拌，最后形成6m3/h的浆流，搅拌均勻后由给料泵2送入预热器3首先进行预热。预热后的物料温度约180°C，仍为过冷态，与来自循环泵6的部分物料混合送入加热反应器4，在加热反应器4的管道内流动加热，加热反应器4的面积160m2，由160根长10m、Φ 32mm的管子布置在特制的烟道中，接受对流换热和辐射热，使污泥浆在出口处加热到20(T203°C，流入保温反应器5，保温反应器5的容积为8m3，物料占有容积率76、5%，由装在其上的液位计控制。保温反应器5筒体上还装有压力计、温度计和安全阀，当压力超过时安全阀会起跳。在物料流动的推动下，从进口处开始绕折流隔板向出口处流动，在此过程中使污泥浆得以发生湿解反应。处理后的灰土-水悬浊液自保温反应器5中流出，流量为M 25m3/h，进入循环泵6，其中约1/ 4 的流量送入预热器3，将温度降至50°C左右排出，预热器3后面的流量控制器7将泥浆流量控制在6. (Γ6. ;3m7h。另外3/4的流量(1纩18. 7m3/h)与预热后的物料混合送入加热反应器4，重复加热过程。自预热器3后冷却到50°C左右排出的泥浆在出料箱8中储备，其上层为生物油，下部为灰浆。生物油分离后用作化工原料，而下部的污泥非常容易脱水，经脱水后可以安全处置。实施例3 用于被有机物污染的土壤的高压湿热处理含水率10%的土壤1. Ot/h 通过加料器1-1进入备料罐1，通过进液装置1-2加入促进有机物分解的药剂，搅拌器1-3 启动搅拌，最后形成3m3/h的浆流，搅拌均勻后由给料泵2送入预热器3首先进行预热。预热后的物料温度约235°C，仍为过冷态，与来自循环泵6的部分物料混合送入加热反应器 4，在加热反应器4的管道内流动加热，加热反应器4为盘管式，面积108m2，由6组共计48 根长20m、Φ 36mm的盘管布置在高温烟道中，接受对流换热和小部分辐射热，使被污染的土壤一水混合物在出口处加热到29(T291°C，再流入保温反应器5，保温反应器5的容积为 3. 75m3，物料占有容积率76、5%，由装在其上的液位计控制。筒体上还装有压力计、温度计和安全阀，当压力超过IOMPa时安全阀会起跳。在物料流动的推动下，物料从保温反应器5 的进口处开始绕折流隔板向出口处流动，在此过程中使土壤中的有机物得以分解。处理后的土壤-水悬浊液自保温反应器5中流出，流量为6飞.5m3/h，进入循环泵6，其中约1/2的流量送入预热器3，将温度降至80°C左右排出，预热器3后面的流量控制器7将泥浆流量控制在3. 0m3/h。另外1/2的流量(3. (Γ3. 5m3/h)与预热后的物料混合送入加热反应器4，重复加热过程。自预热器3后冷却到90°C左右排出的土壤-水形成的泥浆在出料箱8中储备，脱水后可以安全处置。
权利要求1.一种连续式高压湿热反应装置，由备料罐(1)、给料泵O)、预热器(3)、加热反应器 G)、保温反应器(5)、循环泵(6)、流量控制器(7)和出料箱(8)构成，其特征在于备料罐 (1)顶部设有加料器(1-1)和加液装置(1-2)，备料罐(1)内设有搅拌器(1-3)，备料罐(1) 底部一侧出料口通过给料泵( 和管道连接预热器(3)，预热器C3)的出料口连接加热反应器G)，加热反应器的出料口连接保温反应器(5)，保温反应器(5)的出料口通过循环泵(6)和管道分别连接加热反应器(4)和预热器(3)；预热器C3)连接流量控制器(7)，流量控制器(7)连接出料箱(S)0
2.根据权利要求1所述的连续式高压湿热反应装置，其特征在于所述加热反应器(4) 采用列管式反应器。
3.根据权利要求1所述的连续式高压湿热反应装置，其特征在于所述加热反应器(4) 采用盘管式反应器。
4.根据权利要求1所述的连续式高压湿热反应装置，其特征在于所述保温反应器(5) 采用卧式柱体反应器，保温反应器( 筒体采用耐腐蚀金属材料，其外壁设置绝热保温层， 内部设置有交错排列的隔板。
5.根据权利要求1所述的连续式高压湿热反应装置，其特征在于所述加热反应器(4) 出口设有温度显示仪与控制器。
6.根据权利要求1所述的连续式高压湿热反应装置，其特征在于保温反应器(5)上设有温度显示仪、压力显示仪、安全阀和液位计。
7.根据权利要求1所述的连续式高压湿热反应装置，其特征在于所述流量控制器(7) 与出料箱(8)连接的管路上设有加药泵(10)，所述加药泵(10)通过管道连接药剂箱(9)。
专利摘要本实用新型涉及一种连续式高压湿热反应装置，由备料罐、给料泵、预热器、加热反应器、保温反应器、循环泵、流量控制器和出料箱构成，备料罐顶部设有加料器和加液装置，备料罐内设有搅拌器，备料罐底部一侧出料口通过给料泵和管道连接预热器，预热器的出料口连接加热反应器，加热反应器的出料口连接保温反应器，保温反应器的出料口通过循环泵和管道分别连接加热反应器和预热器；预热器连接流量控制器，流量控制器连接出料箱。本实用新型可以处理干物质浓度15％～35％的焚烧飞灰、污泥、生物质、污染土壤，反应温度范围120~310℃，压力在10MPa以下，实现反应器的连续进料和连续出料，并可实现全部反应过程的自动化控制。
文档编号B09C1/06GK202123098SQ20112020055
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者陈德珍, 马莉 申请人:同济大学