双轴式水热炭化反应釜的制作方法

本发明属于化学反应容器，尤其涉及一种双轴式水热炭化反应釜。

背景技术：

1、水热炭化(hydrothermal carbonization，缩写为htc)技术是依据1931年诺贝尔化学奖得主--德国化学家柏吉乌斯(friedrich bergius)提出的高压化学理论而产生的。该方法模拟了自然界中煤、石油和天然气生成的过程，并将这一在自然界需要数百万年时间的反应过程，通过适当的温度、压力和酸碱度(ph值)条件下数小时内再现。htc反应是在排除空气和添加催化剂的条件下，温度180-200℃和压力20-35巴，有机材料(如生物废弃物或污泥)在几小时内炭化成htc生物炭。该方法在含水环境中进行，因此不需要对输入材料进行干燥处理，并且该方法特别适用于富含水的生物有机废弃物和污泥。水热炭化产物脱水后，htc生物炭含水率低，由于其热值高，可用于燃煤发电厂的气候友好型发电，或作为水泥厂或垃圾焚烧厂的化石燃料的替代品。

2、水热炭化系统的工业化可以采用间歇式生产也可以采用连续式生产，间隙式生产是分批将物料送入反应釜，密闭环境中加热，在固定的温度和压力下物料发生水热炭化反应，达到反应时间后冷却，排出反应产物，再进行下一批次处理，如此循环。连续式生产是物料连续进入反应系统，在反应器内停留固定时间，再连续排出。间歇式生产由于效率低，一般仅用于研究和小规模生产应用，不被工业大规模生产采用；连续式生产适合于工业大规模生产应用。目前连续水热炭化生产案例不多，主要在于处理能力较小，对进料含水率和流动性要求高，只有较高流动性的物料，热传导效率高，才适合于水热炭化处理，而高含固物料的流动性差，热传导效率低，反应釜中物料搅拌阻力大，搅拌不均匀，导致物料温度不均匀，反应效率低，降低处理效果，所以现有反应釜的生产能力较小，一般小于100t/d，影响建设投资和运行成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双轴式水热炭化反应釜，旨在解决现有技术中反应釜搅拌阻力大，物料温度不均匀，反应效率低，生产能力小的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

3、一种双轴式水热炭化反应釜，包括用于容纳物料的釜体及其内部的两套搅拌组件，所述釜体设有加热部件，两套搅拌组件分别为横轴搅拌组件和竖轴搅拌组件，所述横轴搅拌组件设置于釜体的底部，用于搅拌釜体底部的物料；所述竖轴搅拌组件设置于横轴搅拌组件的上方，用于搅拌上部物料；所述釜体的底部设有进料口、顶部设有出料口。

4、优选的，所述横轴搅拌组件包括由电机一驱动的横轴，所述横轴水平设置于釜体的底部，所述横轴的长度方向间隔设置若干个搅拌桨，所述电机一设置于釜体的外部、且其输出轴与横轴的端部相连。

5、优选的，所述电机一为两个，两个电机一分别设置于横轴的两端。

6、优选的，所述釜体的底部为球冠状，所述横轴上的搅拌桨为中间长、两端短。

7、优选的，所述竖轴搅拌组件包括由电机二驱动的竖轴，所述竖轴垂直设置于釜体中部，所述竖轴的长度方向间隔设置若干个搅拌桨，所述电机二设置于釜体的顶部。

8、优选的，所述竖轴上的搅拌桨沿其长度方向长短交替布置。

9、优选的，所述加热部件为包裹于釜体外壁上内充导热油的加热夹套。

10、优选的，所述竖轴及横轴内均设有导热油进管和导热油出管，所述竖轴及横轴四周的搅拌桨内均设有导热油通道，所述搅拌桨内导热油通道的进出口分别与导热油进管和导热油出管连通。

11、优选的，所述釜体的进料口与出料口之间还设有循环管路，所述循环管路包括循环管和循环泵，所述循环管的进口端与釜体的进料口相连，所述循环管的出口端与釜体的出料口相连；所述循环泵设置于循环管上，用于将排出的部分生物炭浆回流到釜体内。

12、优选的，所述釜体为立式圆柱体，所述釜体的高度与直径比为10：8～10：2，所述釜体的上下两端均为球冠状；所述釜体的容积为5～50m3，所述反应釜的处理能力为30～400t/d。

13、优选的，所述釜体内的物料为脱水污泥、植物秸秆或畜禽粪污。

14、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过横轴搅拌组件搅拌釜体底部粘度大、流动性差、阻力大的进料，随着水热炭化反应进程推进，物料的粘度降低、流动性提高、阻力降低，采用竖轴搅拌组件处理上部粘度小、流动性高、阻力小的物料，搅拌更加均匀，水热炭化反应完成，物料从出口排出。本发明采用横轴搅拌与竖轴搅拌的结合，能够提高釜体内物料搅拌均匀性，温度更加均匀，处理能力更大，反应效率更高。本发明尤其适用于高含固高粘稠有机固废进行水热炭化反应，首先经过横轴搅拌区的翻动搅拌，搅拌更充分；随着水热炭化反应的进行，进入垂直搅拌区，搅拌更均匀，加速反应。

技术特征：

1.一种双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：包括用于容纳物料的釜体及其内部的两套搅拌组件，所述釜体设有加热部件，两套搅拌组件分别为横轴搅拌组件和竖轴搅拌组件，所述横轴搅拌组件设置于釜体的底部，用于搅拌釜体底部的物料；所述竖轴搅拌组件设置于横轴搅拌组件的上方，用于搅拌上部物料；所述釜体的底部设有进料口、顶部设有出料口。

2.根据权利要求1所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述横轴搅拌组件包括由电机一驱动的横轴，所述横轴水平设置于釜体的底部，所述横轴的长度方向间隔设置若干个搅拌桨，所述电机一设置于釜体的外部、且其输出轴与横轴的端部相连。

3.根据权利要求2所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述电机一为两个，两个电机一分别设置于横轴的两端；所述釜体的底部为球冠状，所述横轴上的搅拌桨为中间长、两端短。

4.根据权利要求2所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述竖轴搅拌组件包括由电机二驱动的竖轴，所述竖轴垂直设置于釜体中部，所述竖轴的长度方向间隔设置若干个搅拌桨，所述电机二设置于釜体的顶部。

5.根据权利要求4所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述竖轴上的搅拌桨沿其长度方向长短交替布置。

6.根据权利要求1所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述加热部件为包裹于釜体外壁上内充导热油的加热夹套。

7.根据权利要求4所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述竖轴及横轴内均设有导热油进管和导热油出管，所述竖轴及横轴四周的搅拌桨内均设有导热油通道，所述搅拌桨内导热油通道的进出口分别与导热油进管和导热油出管连通。

8.根据权利要求7所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述釜体的进料口与出料口之间还设有循环管路，所述循环管路包括循环管和循环泵，所述循环管的进口端与釜体的进料口相连，所述循环管的出口端与釜体的出料口相连；所述循环泵设置于循环管上，用于将排出的部分生物炭浆回流到釜体内。

9.根据权利要求8所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述釜体为立式圆柱体，所述釜体的高度与直径比为10：8～10：2，所述釜体的上下两端均为球冠状；所述釜体的容积为5～50m3，所述反应釜的处理能力为30～400t/d。

10.根据权利要求9所述的双轴式水热炭化反应釜，其特征在于：所述釜体内的物料为脱水污泥、植物秸秆或畜禽粪污。

技术总结
本发明公开了一种双轴式水热炭化反应釜，属于化学反应容器技术领域，包括带有加热部件的釜体及其内部的横轴搅拌组件和竖轴搅拌组件，横轴搅拌组件设于釜体的底部，竖轴搅拌组件设于釜体上部；釜体底部设进料口、顶部设出料口。粘度大、流动性差、阻力大的物料从釜体底部进入，利用横轴搅拌组件翻动搅拌，随着水热炭化反应进程推进，物料的粘度降低、流动性提高、阻力降低，采用竖轴搅拌组件搅拌，使物料更加均匀，水热炭化反应完成，最后物料从出口排出。本发明尤其适用于高含固高粘稠有机固废进行水热炭化反应，采用横轴搅拌与竖轴搅拌的结合，能够提高釜体内物料搅拌均匀性，温度更加均匀，处理能力更大，反应效率更高。

技术研发人员：高卫民,程寒飞,张哲,张彪,冉景,朱巧红,徐驰,李传松,周业剑,张镭
受保护的技术使用者：中冶生态环保集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13