用于热量回收的污物缓冲设备及污物处理系统

摘要

本申请涉及污物缓冲设备及污物处理系统，特别是涉及一种用于热量回收的污物缓冲设备及污物处理系统；所述污物缓冲设备包括外壳与外壳包裹而成的筒体；所述外壳设置夹套，筒体内设置换热管，所述换热管与外壳的夹套通过若干换热板连通；相邻换热板之间将筒体的空间不间断分隔成若干分区；在连通筒体的外壳相对两侧位置分别设置预热污物入口与预热污物出口；在连通夹套的外壳相对两侧位置分别设置水热物料入口与水热物料出口；预热污物在筒体内流动，水热物料在外壳夹套、换热管、换热板内流动。本申请污物缓冲设备及污物处理系统可以有效的对水解产物的热量予以回收并充分利用。

说明书

技术领域

本申请涉及污物缓冲设备及污物处理系统，特别是涉及一种用于热量回收的污物缓冲设备及污物处理系统；尤其特别适合于高粘度、低流动性的固态、半固体物料(例如污泥、餐厨垃圾等)的存储和热量回收。

背景技术

近年来，对于高粘度、低流动性的固态、半固体物料(例如污泥、餐厨垃圾等)的处理方式通常是采用热水解反应后再进行脱水或厌氧反应工序。在此处理过程中，热水解反应后所得产物，无论是水热物料(固体或液体产物)或废气(气体产物)其在出料时温度均较高，通常可达到95～105℃，而脱水或厌氧反应工序所需的温度通常是55℃左右或35℃左右，若物料温度过高，对于工序设备的损耗较高；因此，一般情况下，热水解反应后所得产物尤其是水热物料需要通过套管换热器或螺旋板换热器以水冷的方式对其进行降温冷却，且所产生的废气通常是直接净化后得以排放，无论是水热物料还是废气的热量均未得到较好的利用。

发明内容

为更好地利用水解反应获得水解产物的热量，本申请提供一种污物缓冲设备及污物处理系统，其可以有效的对水解产物的热量予以回收并充分利用。

本申请提供的第一种方案即用于热量回收的污物缓冲设备，包括外壳与外壳包裹而成的筒体；

所述外壳设置夹套，筒体内设置换热管，所述换热管与外壳的夹套通过若干换热板连通；相邻换热板之间将筒体的空间不间断分隔成若干分区；

在连通筒体的外壳相对两侧位置分别设置预热污物入口与预热污物出口；

在连通夹套的外壳相对两侧位置分别设置水热物料入口与水热物料出口；

预热污物在筒体内流动，水热物料在外壳夹套、换热管、换热板内流动。

可选的，分区至少设置三个，包括第一分区、第二分区和第三分区。

可选的，所述预热污物入口与预热污物出口设置在外壳的顶部与底部；水热物料入口与水热物料出口设置在外壳的侧壁下方与侧壁上方。

可选的，预热污物入口设置在第一分区的外壳顶部，预热污物出口设置在第三分区的外壳底部。

可选的，水热物料入口设置在第一分区的侧壁下方，水热物料出口设置在第二分区的侧壁上方。

可选的，在连通筒体的外壳相对两侧位置还分别设置废气入口和废气出口。

可选的，废气入口和废气出口设置在外壳的底部与顶部。

可选的，废气入口设置在第二分区的外壳底部，废气出口设置在第二分区的外壳顶部。

可选的，在连通夹套的外壳侧壁底部设置水热物料排空口。

本申请还提供第二种方案即用于热量回收的污物处理系统，包括前述任一所述的污物缓冲设备，所述污物缓冲设备的预热污物出口连通水解单元，所述水解单元排出的水热物料通入污物缓冲设备的水热物料入口，所述水解单元排出的废气通入污物缓冲设备的废气入口；所述污物缓冲设备的水热物料出口依次连通冷却单元、厌氧/脱水单元或直接连通厌氧/脱水单元。

本申请方案主要以设置污物缓冲设备，并将水热物料和/废气通入污物缓冲设备，以促使在污物缓冲设备内的预热污物能够通过水热物料和/废气的热量得到预热，回收其主要或部分热量，以便于充分利用水热物料和/废气的热量。本申请方案中所采用的污物缓冲设备，其筒体内需要预热的污物从入口流动到出口，水解反应所得水热物料通过外壳的夹套、换热管、换热板从入口流动到出口，两种物质在相互流动的过程中，促使水热物料的热量转移给预热污物，以充分利用其水解产物的热量。在本申请污物处理系统中，经过预热的污物(根据实际换热面积的不同，可升高20～40℃)可泵送到水解单元进行水解处理，水解单元处理后所得的水热物料温度约95～105℃，这部分产物再泵送至污物缓冲设备的夹套中，热量得以循环利用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的侧面示意图；

图2是本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的底面示意图；

图3为本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的筒体内污物流动示意图；

图4是本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的外壳夹套的正截面示意图；

图5是本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的外壳夹套的侧截面示意图；

图6为本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物处理系统的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

本申请方案主要以设置污物缓冲设备，并将水热物料和/废气通入污物缓冲设备，以促使在污物缓冲设备内的预热污物能够通过水热物料和/废气的热量得到预热，回收其主要或部分热量，以便于充分利用水热物料和/废气的热量，下面将结合附图做详细说明。

如图1～图3所示，图1为本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的侧面示意图；图2是本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的底面示意图；图3为本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的筒体内污物流动示意图；

图1～图3所示的用于热量回收的污物缓冲设备，包括外壳100与外壳100包裹而成的筒体200，所述外壳100设置夹套101，筒体200内设置换热管201，所述换热管201与外壳100的夹套101通过若干换热板202连通；在连通筒体200的外壳100相对两侧位置分别设置预热污物入口203与预热污物出口204，尤其是预热污物入口203与预热污物出口204设置在外壳100的顶部与底部；

在连通夹套101的外壳100相对两侧位置分别设置水热物料入口103与水热物料出口104，尤其是水热物料入口103与水热物料出口104设置在外壳100的侧壁下方与侧壁上方；预热污物在筒体200内流动，水热物料在外壳100夹套101、换热管201、换热板202内流动。

相邻换热板202之间将筒体200的空间不间断分隔成若干分区；分区至少设置三个，包括第一分区、第二分区和第三分区；预热污物入口203设置在第一分区的外壳100顶部，预热污物出口204设置在第三分区的外壳100底部；水热物料入口103设置在第一分区的侧壁下方，水热物料出口104设置在第二分区的侧壁上方。分区的数量可以设置多个，优选是奇数个，尤其优选是三个分区。

通过上述分区设置，对于预热污物而言，其从第一分区流动到第二分区，再流动至第三分区的过程中，不仅可以延长其在筒体200内的流动时间，即延长其预热时间，还可增大其与换热板202、换热管201、夹套101的接触时间，更有利于预热污物的温度提升。

在连通筒体200的外壳100相对两侧位置还分别设置废气入口205和废气出口206；废气入口205和废气出口206设置在外壳100的底部与顶部，尤其是废气入口205设置在第二分区的外壳100底部，废气出口206设置在第二分区的外壳100顶部。为了废气布气均匀，还可在缓冲设备的外壳100底部设置水解气体布气管207，水解气体布气管207的高度高于缓冲设备的外壳100底部，以提高水解气体的热利用效率。

上述将废气设置在间隔分区，优选间隔偶数分区，尤其例如第二分区，气流向上流动的过程，除热量交换外，还可带动预热污物的流动，更好地促进其能量交换。

在连通夹套101的外壳100侧壁底部设置水热物料排空口105。

现有的污物缓冲设备大多仅具有储存功能，而本申请在其原有功能基础上增加对水解产物的能量回收功能，在不增加现有额外设备的前提下，也不增加现有固废处理项目，尤其是生物质固废处理项目中的占地面积。

本申请污物缓冲设备及系统在实际使用过程中，还具有以下优势：

1、显著降低了水解单元的蒸汽消耗

水解单元内部一般会设置多级闪蒸的能量回收措施，以降低蒸汽的消耗量。经过多级闪蒸，预热污物的温度会呈上台阶的形式，逐级升高，目前实际应用的工程项目中，末级闪蒸的加热温度为120～125℃，蒸汽用于将污物从120～125℃加热到170～180℃。污物的温度根据项目地环境温度和季节不同，温度波动范围为5～35℃。在实际工程应用中，当北方地区的冬季时，因为污物温度低，导致末级闪蒸的加热温度为100～105℃，进而导致了水解单元能耗大幅度增加的情况。为了解决冬季能耗增加的情况，采用本专利中所描述的污物缓冲设备，能使得污物的温度升高至少20℃以上，从而显著降低水解单元在冬季的蒸汽耗量。

2、对废气的余热利用

污物缓冲设备的筒体入口处，是整个设备内的低温区，将废气(80～100℃)引入并通过布气管道均匀分布，可以通过设备内的预热污物有效吸收废气的热量，不仅起到余热回收的节能作用，还降低了后续冷却单元的降温负荷，减小了废气冷却的设备投入和冷却水消耗。

3、与常规的换热器相比更具有优势

以100t/d的污泥项目为例，常规的污物缓冲设备设计需要1日缓冲量，即有效容积为100m

如图4～图5所示，图4是本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的外壳夹套的正截面示意图；图5是本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物缓冲设备的外壳夹套的侧截面示意图；

图4～图5所示结构中，为了更好地保证外壳100夹套101的强度，在夹套101内部可设置若干加强支撑短管108。

如图6所示，图6为本申请实施例提供的一种用于热量回收的污物处理系统的示意图。

图6所示的用于热量回收的污物处理系统，包括前述任一所述的污物缓冲设备，所述污物缓冲设备的预热污物出口连通水解单元，所述水解单元排出的水热物料通入污物缓冲设备的水热物料入口，所述水解单元排出的废气通入污物缓冲设备的废气入口；所述污物缓冲设备的水热物料出口依次连通冷却单元、厌氧/脱水单元或直接连通厌氧/脱水单元。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。