專利名稱：一種用于污泥水熱預(yù)處理的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及固廢資源化利用領(lǐng)域，尤其涉及一種用于污泥、尤其是高含固(如脫水的)污泥的水熱預(yù)處理裝置。
技術(shù)背景城市污泥是指城市污水處理廠在對污水處理過程中所產(chǎn)生的沉積物以及污水表面飄出的浮沫所形成的殘渣的總稱。目前，我國城市污泥年產(chǎn)生量已經(jīng)達(dá)到3000萬噸(以含水率80%的脫水污泥估算)的規(guī)模，至“十二五”末期，預(yù)計將達(dá)到近5000萬噸的規(guī)模。 然而，我國污泥處理工藝起步較晚，早期建設(shè)的污水處理廠存在“重水輕泥”的現(xiàn)象，污泥的安全處理成為我國水污染控制領(lǐng)域的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)國外在污泥處理方面的相關(guān)技術(shù)，目前涵蓋西方95%以上主流污泥處理的技術(shù)路線有以下四種深度脫水+填埋，干化+焚燒+灰渣填埋或建材利用，好氧發(fā)酵+ 土地利用(農(nóng)用為主)以及厭氧消化+ 土地利用(農(nóng)用為主)。由于可持續(xù)發(fā)展的社會需求和政府部門的政策扶持，當(dāng)今城市污泥處理的重心已由污染控制轉(zhuǎn)向資源開發(fā)。污泥的厭氧消化技術(shù)，因其具有的諸多優(yōu)點，已經(jīng)成為國內(nèi)外污泥處理的熱點之一。城市污泥脫水處理后所形成的脫水污泥，通常含水率約為80%，如不妥善處理，仍將對環(huán)境造成二次污染，同時也是對可再生資源的浪費。但脫水污泥粘性大、脫水性能差、厭氧消化性能也較低，從而限制了其進(jìn)一步的穩(wěn)定化處理與安全處置。因此，開發(fā)一種能夠促進(jìn)后續(xù)脫水或厭氧消化效果的預(yù)處理技術(shù)與裝置，將有助于解決污泥后續(xù)處理的難題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的發(fā)明技術(shù)涉及一種用于污泥、尤其是高含固(如脫水的)污泥的水熱預(yù)處理的裝置和方法。所述裝置包括至少兩個水熱蒸煮釜，而所述方法是通過本實用新型裝置的兩個水熱蒸煮釜的交替運行來實現(xiàn)的。本實用新型的用于脫水污泥水熱預(yù)處理的裝置包括至少兩個水熱蒸煮釜，其中每一水熱蒸煮釜包括進(jìn)料口、破碎器、蒸汽進(jìn)口、蒸汽噴嘴、用作排出泄壓蒸汽或引入余熱蒸汽的蒸汽接口、出料口以及用于控制與另一蒸煮釜之間蒸汽連通的閥門。根據(jù)本實用新型的實施方式，所述裝置包括至少第一水熱蒸煮釜和與所述第一水熱蒸煮釜連接操作的第二水熱蒸煮釜，其中所述第一水熱蒸煮釜設(shè)置有第一進(jìn)料口、第一破碎器、第一蒸汽進(jìn)口、第一蒸汽噴嘴、第一出料口和第一蒸汽接口，而所述第二水熱蒸煮釜設(shè)置有第二進(jìn)料口、第二破碎器、第二蒸汽進(jìn)口、第二蒸汽噴嘴、第二出料口和第二蒸汽接口 ；其中所述第一破碎器和所述第二破碎器分別與所述第一進(jìn)料口和所述第一進(jìn)料口配合設(shè)置用來對送入的物料進(jìn)行粉碎。在此，“第一”和“第二”是相對性的表述。所述第一水熱蒸煮釜和所述第二水熱蒸煮釜采用并聯(lián)交替方式運行；針對所述第一水熱蒸煮釜和所述第二水熱蒸煮釜相對來說，向其中處于反應(yīng)階段的水熱蒸煮釜引入來自處于泄壓階段的水熱蒸煮釜的泄壓蒸汽用以對稀釋水或/和物料進(jìn)行預(yù)熱。利用本實用新型的裝置，進(jìn)行脫水污泥水熱預(yù)處理的方法所涉及的主要工藝操作，針對每個水熱蒸煮釜的一個完整運行周期來說，包括1)向第一水熱蒸煮釜內(nèi)加入稀釋水，其中優(yōu)選地在稀釋水中添加適量的堿，以利于促進(jìn)污泥的水解反應(yīng)；2)向所述第一水熱蒸煮釜導(dǎo)入來自所述第二水熱蒸煮釜的泄壓蒸汽，用以預(yù)熱所述第一水熱蒸煮釜中的稀釋水；3)將脫水污泥的物料通過泵從頂部送入第一水熱蒸煮釜，通過在釜體物料進(jìn)口處設(shè)置的破碎裝置使物料破碎成小塊而進(jìn)入已經(jīng)過預(yù)熱的稀釋水中，并分散均勻；4)向所述第一水熱蒸煮釜導(dǎo)入鍋爐蒸汽，通過所述第一蒸汽噴嘴實現(xiàn)對所述物料的攪拌并使所述物料在蒸汽攪拌作用下加熱升溫，利用蒸汽噴入釜內(nèi)動力實現(xiàn)物料攪拌使釜內(nèi)的所述物料處于水熱反應(yīng)所需的溫度和壓力條件；5)使所述第一蒸煮釜內(nèi)的反應(yīng)在所述溫度和壓力條件下維持需要的保持時間，以使所述物料充分水解并完全漿化；6)將所述第一水熱蒸煮釜內(nèi)的泄壓蒸汽導(dǎo)入所述第二水熱蒸煮釜，用以對所述第二水熱蒸煮釜中的稀釋水進(jìn)行預(yù)熱；以及7)將經(jīng)過水熱預(yù)處理的物料(熟料)從所述第一水熱蒸煮釜排出。本發(fā)明提供了可有效地實現(xiàn)脫水污泥的水熱預(yù)處理的裝置和方法，相關(guān)設(shè)備操作可靠性高，熱利用效率高，且無需閃蒸操作。本發(fā)明的裝置和方法具有以下優(yōu)點I)相對于其它水熱預(yù)處理裝備和方法而言，具有更高的能量利用效率，可幾乎全部回收泄壓過程所釋放的蒸汽熱能；2)通過先加入水，再加入污泥物料的控制措施，可以保證釜內(nèi)物料充分地均勻混合并具有較低的粘滯度，從而在水熱反應(yīng)中能夠?qū)崿F(xiàn)有效的傳熱；3)無需閃蒸操作即可實現(xiàn)有效的水解效果，使裝置運行更加安全可靠。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
的脫水污泥水熱預(yù)處理裝置及其操作流程示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖I示意，本實用新型的裝置包括第一水熱蒸煮釜100和與其并聯(lián)連接的第二水熱蒸煮爸200,其中,第一水熱蒸煮爸100設(shè)置有第一進(jìn)料口 110、第一破碎器120、第一蒸汽進(jìn)口 130、第一蒸汽噴嘴140、第一出料口 150以及第一蒸汽接口 160，而第二水熱蒸煮釜200設(shè)置有第二進(jìn)料口 210、第二破碎器220、第二蒸汽進(jìn)口 230、第二蒸汽噴嘴240、第二出料口 250以及泄壓蒸汽出口 260 ;其中，所述第一破碎器120和所述第二破碎器220分別與所述第一進(jìn)料口 110和所述第二進(jìn)料口配合設(shè)置用來對送入的物料進(jìn)行粉碎。所述第一水熱蒸煮釜100的第一蒸汽接口 160通過閥門170和閥門270與第二水熱蒸煮釜200的第二蒸汽接口 260形成流體連通。其中，如圖I所示，閥門170和閥門270的連通流向相反，而兩者在結(jié)構(gòu)上可為不同的形式，比如可以分開設(shè)置或整體設(shè)置。所述第一水熱蒸煮釜100和第二水熱蒸煮釜200采用并聯(lián)交替方式運行；針對所述第一水熱蒸煮釜100和所述第二水熱蒸煮釜200相對來說，由其中處于反應(yīng)階段的蒸煮釜比如第一水熱蒸煮釜100引入來自處于泄壓階段的 蒸煮釜比如第二水熱蒸煮釜200的泄壓蒸汽，用以對稀釋水或物料190進(jìn)行預(yù)熱。這樣，并聯(lián)的第一水熱蒸煮釜100和第二水熱蒸煮釜200，通過交替運行，便能有效地用于脫水污泥的水熱預(yù)處理過程。由于在操作中第一水熱蒸煮釜100與第二水熱蒸煮釜200是交替運行的，本文中“第一”和“第二”是相對性的表述，兩個蒸煮釜在結(jié)構(gòu)上通常是相同的；另外，第一水熱蒸煮釜100和第二水熱蒸煮釜200各自配置用作進(jìn)出口或連通的對應(yīng)部件在結(jié)構(gòu)上通常是相同的，只是在特定運行周期內(nèi)其具體用途可能不同，比如，對于一定運行周期，第一水熱蒸煮爸100的第一蒸汽接口 160用作來自第二水熱蒸煮爸200的余熱蒸汽的進(jìn)口，而在同一運行周期中第二水熱蒸煮釜200的第二蒸汽接口 260則被用作向第一水熱蒸煮釜100排出泄壓蒸汽的出口。優(yōu)選地，所述破碎器設(shè)置為與相應(yīng)的進(jìn)料口配合使用，以保證污泥有效地破碎從而能更加均勻地與水混合。例如，第一破碎器120被設(shè)置在第一進(jìn)料口 110的內(nèi)部，而第二破碎器220設(shè)置在第二進(jìn)料口 210的內(nèi)部。另外，優(yōu)選地，第一破碎器120和第二破碎器220為攪拌型破碎器。優(yōu)選地，所述第一蒸汽噴嘴104和第二蒸汽噴嘴204各自設(shè)置為帶有多個的噴嘴。在一個具體實施方式
中，配有連通各個噴嘴的導(dǎo)管。下面，針對采用所述裝置進(jìn)行脫水污泥的水熱預(yù)處理的具體工藝方法進(jìn)行示例性的描述。如上所述，在一般操作中，兩個蒸煮釜是交替運行的。為了描述方便起見，在此所述的運行周期中第一水熱蒸煮釜100和第二水熱蒸煮釜200分別處于反應(yīng)階段和泄壓階段。首先從第一進(jìn)料口 110向第一水熱蒸煮釜100加入水，其中，根據(jù)對物料水解要求的程度，可加入適量的堿例如NaOH以加快水解速度并提高預(yù)處理效果。在向第一水熱蒸煮釜100中先加入一定量稀釋水后，待運行中的第二蒸煮釜200進(jìn)入泄壓階段，就將來自第二水熱蒸煮釜200的泄壓蒸汽通過閥門270從第二蒸汽接口 260導(dǎo)入，用以對第一水熱蒸煮釜100中的稀釋水進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)?shù)谝凰疅嵴糁蟾?00內(nèi)水的預(yù)熱完成后，將脫水污泥的物料通過例如泵從第一進(jìn)料口 110中加入，同時開啟第一破碎器120，通過例如漿葉的高速旋轉(zhuǎn)使物料分割成小塊，并均勻地跌入已經(jīng)預(yù)熱的所述稀釋水中。進(jìn)料完成后，關(guān)閉第一進(jìn)料口 110，通過第一蒸汽進(jìn)口 130導(dǎo)入來自于鍋爐(圖中未示出)的蒸汽，利用蒸汽噴入釜內(nèi)的動力同時實現(xiàn)物料的攪拌與傳熱。優(yōu)選地在第一水熱蒸煮釜100內(nèi)的物料區(qū)設(shè)置第一蒸汽噴嘴140，使物料在蒸汽攪拌作用下加熱升溫，待釜內(nèi)溫度和壓力分別達(dá)到大約0. 5MPa I. 5MPa和大約130° C 180° C時，保持約15mirT45min，以使物料充分水解并完全漿化，進(jìn)而明顯改善物料的脫水性能和厭氧消化性能。在某些情況下，蒸汽熱量無法迅速被物料所吸收，第一水熱蒸煮釜100的頂部積蓄有蒸汽，可采用空壓機將第一水熱蒸煮釜100頂部的蒸汽加壓后送回所述蒸汽噴嘴140，以促進(jìn)物料與蒸汽的充分接觸，提高傳熱效率。當(dāng)?shù)谝凰疅嵴糁蟾?00在其上述反應(yīng)階段處理過程結(jié)束后便進(jìn)入泄壓階段，而第二水熱蒸煮釜200處于反應(yīng)階段。此時，開啟閥門170，使第一水熱蒸煮釜100內(nèi)的泄壓蒸汽通過第一蒸汽接口 160、閥門170以及第二蒸汽接口 260進(jìn)入剛剛加入稀釋水的第二水熱蒸煮釜200內(nèi)，對稀釋水進(jìn)行預(yù)熱。待第一水熱蒸煮釜100內(nèi)壓力恢復(fù)大氣壓時，開啟第一出料口 150，將經(jīng)過水熱預(yù)處理的物料從第一水熱蒸煮釜100排出，從而完成一個運行周期。優(yōu)選地，通過與水熱蒸煮釜的進(jìn)料口配合設(shè)置的污泥破碎裝置，在進(jìn)料時對物料進(jìn)行有效的破碎，使其能夠更為均勻地與水混合。如前所述，第一水熱蒸煮釜100與第二水熱蒸煮釜200可采取交替運行的方式進(jìn)行操作，本文中用于描述水熱蒸煮釜及其部件的“第一”和“第二”等術(shù)語是相對性的表述。另外，根據(jù)所述水熱蒸煮釜運行所配置的比如破碎器和蒸汽噴嘴等操作部件以及比如閥門等連接部件可采用不同的結(jié)構(gòu)或形式，以達(dá)到本實用新型發(fā)明技術(shù)方案所需的功能或效果。以上的具體實施方式
是用來對本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步描述和說明，并非用來對本實用新型的發(fā)明范圍進(jìn)行限制。因此，許多針對本文所述內(nèi)容的包括但不限于結(jié)構(gòu)、材料、功能、操作方式和用途等方面的各種修改或變動并不脫離本發(fā)明的概念和原則，而應(yīng)當(dāng)被理解為屬于本實用新型的發(fā)明保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于脫水污泥水熱預(yù)處理的裝置，其特征在于，所述裝置包括至少第一水熱蒸煮釜和與所述第一水熱蒸煮釜流體連接的第二水熱蒸煮釜，其中所述第一水熱蒸煮釜設(shè)置有第一進(jìn)料口、第一破碎器、第一蒸汽進(jìn)口、第一蒸汽噴嘴、第一出料口和第一蒸汽接口，而所述第二水熱蒸煮釜設(shè)置有第二進(jìn)料口、第二破碎器、第二蒸汽進(jìn)口、第二蒸汽噴嘴、第二出料口和第二蒸汽接口 ；其中，所述第一破碎器和所述第二破碎器分別與所述第一進(jìn)料口和所述第二進(jìn)料口配合設(shè)置以用于對送入的物料進(jìn)行粉碎。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述第一水熱蒸煮釜的所述第一蒸汽接口與所述第二水熱蒸煮釜的所述第二蒸汽接口形成流體連通，從而所述第一水熱蒸煮釜和所述第二水熱蒸煮釜采用并聯(lián)交替方式運行；針對所述第一水熱蒸煮釜和所述第二水熱蒸煮釜相對來說，由其中處于反應(yīng)階段的蒸煮釜引入來自處于泄壓階段的蒸煮釜的泄壓蒸汽用以對稀釋水或/和物料進(jìn)行預(yù)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中所述第一破碎器和所述第二破碎器分別設(shè)置于所述第一進(jìn)料口和所述第一進(jìn)料口的內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中所述第一破碎器和所述第二破碎器均為攪拌破碎器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其中所述第一蒸汽噴嘴和所述第二蒸汽噴嘴各自設(shè)置為帶有多個噴嘴。
專利摘要本實用新型涉及用于脫水污泥水熱預(yù)處理的裝置，其包括至少兩個交替運行的水熱蒸煮釜。所述裝置包括第一水熱蒸煮釜和與其連接操作的第二水熱蒸煮釜，其中第一水熱蒸煮釜設(shè)置有第一進(jìn)料口、第一破碎器、第一蒸汽進(jìn)口、第一蒸汽噴嘴、第一出料口和第一蒸汽接口，而所述第二水熱蒸煮釜設(shè)置有第二進(jìn)料口、第二破碎器、第二蒸汽進(jìn)口、第二蒸汽噴嘴、第二出料口和第二蒸汽接口；其中第一破碎器和第二破碎器分別與第一進(jìn)料口和第一進(jìn)料口配合設(shè)置用來對送入的物料進(jìn)行粉碎。所述裝置還包括用于控制蒸煮釜之間流體連通的閥門。并聯(lián)的兩個水熱蒸煮釜，通過交替運行，能有效地實現(xiàn)脫水污泥的水熱預(yù)處理，設(shè)備操作可靠性高，熱利用效率高，且無需閃蒸操作。
文檔編號C02F11/00GK202643516SQ20122032777
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者戴曉虎, 董濱, 李平, 吳志根, 顧國維, 羅伯特·迪希特 申請人:上海同濟普蘭德生物質(zhì)能股份有限公司