智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統的製作方法
2023-06-11 08:05:51 1
專利名稱:智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機固廢的處理和再利用的方法和處理裝置，特別涉及一種智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統。
背景技術：
亞臨界水是指溫度在180°C _350°C之間的壓縮液態水。在亞臨界水中的[H3O+]和[0H_]已接近弱酸或弱鹼，因此自身具有酸催化與鹼催化功能；亞臨界水具有足夠小的介電常數，具有能同時溶解有機物和無機物的特性；同時亞臨界水還具有優良傳質性能和綠色環保等優點。利用亞臨界水技術可使垃圾中的纖維素類、澱粉類、高級脂肪酸類、以及部分塑料類物質等進行分解反應，使大分子物質轉變為小分子類低級脂肪酸和低聚糖等其他有機產物，因此利用亞臨界水進行廢棄物再資源化方面擁有廣闊的應用前景。
有機固廢中含有大量的上述纖維素類、澱粉類、高級脂肪酸類的廢棄物，並且還有難以降解的塑料類物質，將有機固廢利用亞臨界水處理，將其資源化處理再利用，符合當前的「低碳經濟」發展。
然而該類技術目前存在著設備成套性差，供熱系統難選擇，批次處理量有限等問題。如中國專利申請號200710039019.7所述生活垃圾處理方法:其特徵在於有機物高溫高壓水解水熱氧化處理，包括將分選出的有機物經酸處理，預熱。然後加熱至150°C _200°C加壓至8-12Mpa保壓1.5-2小時，經膨化處理，乾燥，破碎、篩分處理、制肥。該工藝需加酸進行酸化，對容器材料要求高；加熱和加壓系統分開，造成設備成本增加；且熱處理效果差，造成反應時間長，處理量有限；工藝流程冗長，造成自動化程度低，不可控汙染點多，以至工況惡劣。中國專利申請號200920050434.7所述裝置特徵中主要採用電加熱熔融鹽進行反應釜加熱，該加熱方式對於大型反應釜來說加熱速率較慢，反應時間長，處理量有限。日本專利公開號2008-246300，2003-306825，2003-47409都記載有類似的垃圾處理裝置，但都存在著加熱時間長、成本高、自動化程度低、處理量有限的技術問題。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供一種智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統，通過智能化控制，可實現整套系統設備的遠程監控和操作；根據實際生產及設備運行管理的要求，可實現系統的遙信、遙測、遙調、遙控的「四遙」控制；可實現若干組反應釜裝置序批列式運行，提高供熱設備熱利用效率，提高系統處理效率，擴大處理規模，節能；可實現大範圍溫度和壓力的調節，針對不同物料反應對溫度和壓力要求的不同，可增選熱媒體供熱器進行溫度控制，提高加熱速度，降低能耗成本。
本發明是通過以下的技術方案實現的:
—種智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統，包括預處理裝置、輸送裝置、主處理反應釜、供熱裝置、尾產物運輸裝置、尾產物處理裝置、廢氣處理裝置和智能化全自動控制裝置，含有物料流程連接線路，供熱和蒸汽連接線路和電器自動控制線路，所述物料流程連接線路:所述預處理裝置、輸送裝置、主處理反應釜、尾產物運輸裝置和尾產物處理裝置依次連接；所述供熱和蒸汽連接線路:所述供熱裝置連接主處理反應釜，主處理反應釜連接廢氣處理裝置；所述電器自動控制線路線路:所述智能化全自動控制裝置含有智能化控制接口，分別連接預處理裝置、輸送裝置、主處理反應釜、尾產物運輸裝置、尾氣處理裝置和廢氣處理裝置。
所述主處理反應釜可以是若干個並聯後，通過序批列式設計要求，連接入所述智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統。智能化全自動控制裝置設定供熱裝置選擇和主處理反應釜的序批列工序及其他各設備裝置的運行，同時採集設備關鍵數據進行安全監控，預處理和輸送裝置設置在主處理反應釜前對待處理物料進行初步的破碎和混合配料後進入主處理反應釜進行處理，主處理反應釜根據需要設置若干套進行有機固廢亞臨界水資源化處理，反應完成後由尾產物運輸和處理裝置完成篩分和乾燥過程，而系統所產生的廢氣則由廢氣處理裝置進行處置。
所述主處理反應釜外部設置熱夾套，釜體上設置壓力傳感器、溫度傳感器、進料球閥執行器、進氣球閥執行器、排氣球閥執行器、排料球閥執行器。
所述供熱裝置包括蒸汽發生器和熱媒體供熱器，當待處理物料所需反應條件低於210°C、2MPa時，僅使用蒸汽發生器進行蒸汽供熱；當待處理物料所需反應條件高於210°C、2MPa時，進行蒸汽發生器和熱媒體供熱器聯合供熱。
所述智能化全自動控制裝置通過對所述進料球閥執行器和排料球閥執行器、進氣球閥執行器和排氣球閥執行器的控制使主處理反應釜中的反應形成序批列式反應；通過對壓力傳感器和溫度傳感器的控制使主處理反應釜中壓力和溫度保持正常，並做應急準備；通過智能化控制接口實現遠程監視和控制需要。
一種智能型有機固廢亞臨界水資源化處理方法，通過以下的步驟實現:
(I)加熱裝置的選定:通過智能控制方式選擇蒸汽發生器和熱媒體供熱器作為主處理反應釜的供熱裝置，以達到節能的目的；
(2)全自動控制:通過全自動控制實現整套設備系統的就地控制，包括設定主處理反應釜的安全壓力和溫度限值，設定主處理反應釜的序批列式反應運行工序，設定各設備和閥門執行器的聯動控制工序，並通過智能化控制接口實現遠程監視控制；
(3)物料預處理:在預處理裝置中將待處理的有機固廢進行粉碎儲存，並通過配料添加，輸送到主處理反應釜中；
(4)序批列式反應:利用智能化控制手段和並聯的若干組主處理反應釜，實現各主處理反應釜投入、加溫、保持和排出的序批列式工序設計，以達到提高生產率和擴大處理量的目的；
(5)尾產物處理:通過尾產物運輸裝置將反應完全的尾產物運離系統。
本發明的有益效果為:1、蒸汽發生器和熱媒體供熱器聯用選擇。可以處理多種成分的有機固廢。加熱時間短，節能高效。
2、序批列式反應釜工藝設計。通過智能化控制技術，能夠保證在連續供熱時，兩組或多組反應釜交替序批列式運行。提高工作效率，提高處理量，同時也便於反應釜的日常維修檢修工作。
3、能夠實現系統的全智能化自動監控。改善處理場工作環境，體現設備的成套性、先進性。
4、亞臨界水處理工藝。能夠避免垃圾熱處理中產生的「二噁英」，該工藝無廢氣、廢水排放，處理系統環境安全性高。反應後生成肥料、燃料或飼料，實現垃圾的資源化利用。
5、系統實現全設備化。整體布置緊湊，佔地面積少，處理場選址方便，適應性強，易形成產業化推廣。
圖1是智能型有機固廢亞臨界水資源化處理系統的流程圖
圖2是以兩個主處理反應爸為例的序批列反應流程圖
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本發明做進一步說明。
如圖1，是智能型有機固廢亞臨界水資源化處理系統的流程圖，在圖1中，將本系統具體設備化，採用的各個設備組成完整的處理系統。所述的預處理裝置包括破碎機I和儲存箱2，輸送裝置採用螺旋輸送機3，待處理物料進行合適配比後由破碎機I對待處理物料進行破碎並儲存，根據反應處理需要，由螺旋輸送機3進行物料輸送。所述尾產物運輸裝置和尾產物處理裝置，包括皮帶輸送機6和分篩機7，主處理反應釜反應後生產原料，通過分篩機7進行雜質篩除後，再經過自然乾燥即可成料打包。所述廢氣處理裝置包括除塵器8和除臭裝置9，主處理反應釜處理完畢後，進行排氣，通過除塵器8進行除塵和部分冷卻，再通過除臭裝置9處理後即可達標排放。
以下結合圖1，將本系統具體工作流程詳盡敘述如下。採用了兩個主處理反應釜。
智能型有機固廢亞臨界水資源化處理系統主要設備包括破碎機1、儲存箱2、螺旋輸送機3、主處理反應釜4A和4B、反應釜熱夾套5A和5B、皮帶輸送機6、篩分機7、除塵器
8、除臭裝置9、蒸汽發生器10、熱媒體供熱器11、智能化控制臺12。其中主處理反應釜4A上主要控制的信號部件有壓力傳感器4A1、溫度傳感器4A2、進料球閥執行器4A3、進氣球閥執行器4A4、排氣球閥執行器4A5、排料球閥執行器4A6。主處理反應爸4B上附件同反應爸4A。
物料流程:其中物料和植廢經過破碎機I破碎後進入儲存箱2，根據反應處理需要待處理物料由螺旋輸送器3輸送到指定主處理反應釜4A或4B，物料通過反應釜進料球閥執行器4A3或4B3進入主處理反應釜，在主處理反應釜4A或4B中進行亞臨界水處理，待處理過程完畢後，物料通過主處理反應釜排料球閥執行器4A6或4B6排出，通過皮帶輸送機6的收集輸送，尾產物再通過篩分機7的篩分後成為合格原料，自然乾燥後即可成為產品。
熱能流程:該工藝為熱反應，主要由蒸汽發生器10和熱媒體供熱器11進行供熱。針對餐廚垃圾等在210°C，2MPa下即可反應完全的物料進行處理時，只需選用蒸汽發生器10即可。選用不同供熱裝置有兩種情況，第一種情況，蒸汽發生器10和熱媒體供熱器11聯用:在反應加熱之初由蒸汽發生器10進行蒸汽供熱，此時高溫高壓蒸汽由進氣球閥執行器4A4或4B4控制進入主處理反應釜。等升溫加壓至溫度120-200°C、壓力0.198-1.55MPa時，進氣球閥執行器4A4或4B4關閉，主處理反應釜熱夾套5A或5B閥門打開，進行有機熱載體加熱，可使反應釜內升溫加壓至200-300°C、壓力1.55-8.59MPa。在一定的反應值內維持溫度和壓力一段時間，待反應完全後熱媒體供熱器11停止供熱。排氣球閥執行器4A5或4B5打開，放氣。氣體進入除塵器8中進行除塵並初步冷卻，最後通過除臭裝置9進行除臭處理；第二種情況，僅選用蒸汽發生器10:由蒸汽發生器10進行供熱，待主處理反應釜4A或4B內溫度壓強穩定後，再繼續保持一段反應時間，具體由最初設定值為基準，待反應完全後進氣球閥執行器4A4或4B4關閉，打開排氣球閥執行器4A5或4B5進行放氣。廢氣進入除塵器8中進行除塵並初步冷卻，最後通過除臭裝置9進行除臭處理。
自動控制流程:通過智能化控制臺12對整體運行控制的編程安排，使得系統按照預定工序進行工作。反應釜壓力傳感器4A1、4B1和溫度傳感器4A2、4B2對智能話控制臺12提供反饋信號對工藝進行信號控制，通過時間控制和邏輯控制對系統設備進行智能化控制。例如:進料階段:由智能化控制臺12控制破碎機I進行物料和配料破碎；物料經過破碎後進入儲存箱2 ;智能化控制臺12控制螺旋輸送器3對主處理反應釜4A進行物料輸送任務，同時智能控制臺12控制進料球閥執行器4A3打開，主處理反應釜4A開啟攪拌，主處理反應釜4A進入進料投入階段；當主處理反應釜4A進料時間完畢後，智能控制臺12關閉進料球閥執行器4A3，同時開啟進料球閥執行器4B3，控制螺旋輸送器3對反應釜4B進行物料輸送任務，同4A投料控制，當兩反應釜運行時停止螺旋輸送器工作；加熱控制:與此同時智能控制臺12控制蒸汽發生器10進行蒸汽輸送，打開進氣球閥執行器4A4，關閉主處理反應釜4A的其他閥門以及進氣球閥執行器4B4，對主處理反應釜4A進行供氣；當供氣一段時間後，壓力傳感器4A1和溫度傳感器4A2的探頭信號觸動第一加熱階段結束時，智能化控制臺12控制主處理反應釜4A進入熱媒加熱的第二加熱階段，而反應釜4B進入蒸汽發生器加熱的第一加熱階段；當反應釜4A的壓力表探頭4A1和溫度探頭4A2信號觸動第二加熱階段結束時，智能化控制臺12控制熱媒體供熱器11維持恆溫，保持主處理反應釜4A的反應；而此時的主處理反應釜4B雖然已經達到了第一加熱階段最高溫，但因熱媒體供熱器11在給主處理反應釜4A供熱，因此主處理反應釜4B維持第一加熱階段加熱，直至主處理反應釜4A進入排料階段後，智能化控制臺12才開始主處理反應釜4B的第二加熱階段。因此採用該智能化控制臺可以根據實際需要進行特定條件和工序的設置。
上述方法可具體總結為:
(I)加熱方式的選定:根據待處理的有機固廢的種類不同，通過智能化全自動控制系統選擇不同的加熱方式。如反應需要條件低於210°C、2MPa，則安排蒸汽發生器進行蒸汽供熱，如反應條件高於210°C、2MPa，則進行蒸汽發生器和熱媒體供熱器聯合供熱。具體加熱過程為蒸汽發生器升溫加壓至120-200°C、壓力為0.198-1.55MPa，然後進行200°C以上的高溫有機熱載體供熱，使主處理反應釜內升溫加壓至200-300°C、壓力為1.55-8.59MPa ；
(2)全自動控制:通過全自動控制實現整套設備系統的就地控制，包括設定主處理反應釜的安全壓力和溫度限值，設定主處理反應釜的序批列式反應運行工序，設定各設備和閥門執行器的聯動控制工序，並通過智能化控制接口實現遠程監視控制；
(3)物料預處理:在預處理裝置中將待處理的有機固廢進行粉碎儲存，並通過配料添加，輸送到主處理反應釜中；
(4)序批列反應:利用控制手段和並聯的若干組主處理反應釜，按不同的序批列反覆進行投入、加溫、保持和排出的亞臨界水處理反應。包括加溫和保持階段，總反應時間為30-40min，待處理物料在該條件下發生水解、催化、氧化還原等反應，可以把纖維素類、澱粉類、高級脂肪酸類、部分塑料類物質等大分子物質轉變為小分子類低級脂肪酸和低聚糖等其他有機產物。
(5)尾產物處理:通過尾產物運輸裝置將反應完全的尾產物運離系統。當反應完畢後，物料基本成為粉末狀、顆粒狀物質，進行排出。廢氣進入除塵器和除臭裝置處理後排放，固體類物質篩分後進行自然乾燥成產品。
為進一步理解本發明，以下為2臺容積為3m3的反應釜智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統的應用實例。
實施例1
利用2臺3m3序批列式反應釜，由I臺蒸汽發生器(規格蒸汽量2t、2MPa)進行供熱，對5噸餐廚垃圾和6噸植物肥料進行處理。根據試驗數據得出物料反應批次處理時間約為投入時間IOmin,加溫時間IOmin,保持時間30min,排出時間lOmin。向智能化控制臺12輸入符合圖2工序要求的控制程序；所有物料經破碎機I破碎後儲存在儲料箱2內約為13m3 ;智能化控制臺12控制螺旋輸送器3向主處理反應釜4A輸送物料，約IOmin後加滿；智能化控制臺12控制蒸汽發生器10對主處理反應釜4A開始加溫；約IOmin後，壓力傳感器4A1、溫度傳感器4A2到達指定值(1.8MPa，200°C )，智能化控制臺指示進入保持階段；此時智能化控制臺控制在螺旋輸送器3向反應釜4B進行投料；保持階段維持30min後，智能化控制臺控制進氣球閥執行器4A4關閉，控制進氣球閥執行器4B4打開，蒸汽發生器10對主處理反應釜4B開始加溫供熱；隨後主處理反應釜4A的排氣球閥執行器4A5打開，廢氣進入旋流除塵器8和除臭裝置9進行處理；排氣完畢後物料通過排料球閥執行器4A6排出，排氣和排出時間約為IOmin ;待主處理反應釜4B進入保持時間20min後，智能化控制臺12對主處理反應釜4A繼續開始之前動作，以此往復。在5個批次總時間約3小時40分鐘時，所有處理物處理完畢，進入乾燥單元。
處理後可得約4.8噸的尾產物，含水率約為25%。經過相關檢測，其重金屬含量低於國家限制性標準，無病菌，有機質含量高，富含氮、磷，是很好的有機肥。
權利要求
1.一種智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統，包括預處理裝置、輸送裝置、主處理反應釜、供熱裝置、尾產物運輸裝置、尾產物處理裝置、廢氣處理裝置和智能化全自動控制裝置，其特徵在於含有物料流程連接線路，供熱和蒸汽連接線路和電器自動控制線路， 物料流程連接線路:所述預處理裝置、輸送裝置、主處理反應釜、尾產物運輸裝置和尾產物處理裝置依次連接； 供熱和蒸汽連接線路:所述供熱裝置連接所述主處理反應釜，所述主處理反應釜連接所述廢氣處理裝置； 電器自動控制線路:所述智能化全自動控制裝置含有智能化控制接口，分別連接所述預處理裝置、輸送裝置、主處理反應釜、尾產物運輸裝置、尾氣處理裝置和廢氣處理裝置； 所述供熱裝置包括蒸汽發生器和熱媒體供熱器，當待處理物料所需反應條件低於210°C、2MPa時，僅使用所述蒸汽發生器進行蒸汽供熱；當待處理物料所需反應條件高於210°C、2MPa時，所述蒸汽發生器和熱媒體供熱器進行聯合供熱。
2.如權利要求
1所述的智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統，其特徵在於所述主處理反應釜採用若干組並聯，通過序批列式設計要求，連接入所述智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統。
3.如權利要求
1所述的智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統，其特徵在於所述主處理反應釜的外部設置熱夾套，且其釜體上設置壓力傳感器、溫度傳感器、進料球閥執行器、進氣球閥執行器、排氣球閥執行器、排料球閥執行器。
4.如權利要求
3所述的智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統，其特徵在於所述智能化全自動控制裝置通過對所述進料球閥執行器和排料球閥執行器、進氣球閥執行器和排氣球閥執行器的控制使所述主處理反應釜中的反應形成序批列式反應；通過對所述壓力傳感器和溫度傳感器的控制使所述主處理反應釜中壓力和溫度保持正常，並做應急準備；通過智能化控制接口實現遠程監視和控制需要。
5.一種智能型有機固廢亞臨界水資源化處理方法，其特徵在於通過以下的步驟實現: (1)加熱裝置的選定:通過智能控制方式選擇蒸汽發生器和熱媒體供熱器作為主處理反應釜的供熱裝置； (2)全自動控制:通過全自動控制實現整套設備系統的就地控制，包括設定主處理反應釜的安全壓力和溫度限值，設定主處理反應釜的序批列式反應運行工序，設定各設備和閥門執行器的聯動控制工序，並通過智能化控制接口實現遠程監視控制； (3)物料預處理:在預處理裝置中將待處理的有機固廢進行粉碎儲存，並通過配料添力口,輸送到主處理反應釜中； (4)序批列式反應:利用智能化控制手段和並聯的若干組主處理反應釜，實現各主處理反應釜投入、加溫、保持和排出的序批列式工序設計； (5)尾產物處理:通過尾產物運輸裝置將尾產物運離系統。
專利摘要
本發明公開了一種智能型有機固廢亞臨界水資源化處理成套設備及系統，其特徵在於通過以下的步驟實現(1)加熱裝置的選定通過智能控制方式選擇蒸汽發生器和熱媒體供熱器作為主處理反應釜的供熱裝置達到節能目的；(2)全自動控制通過全自動控制實現整套設備系統的就地控制和遠程監視控制；(3)物料預處理在預處理裝置中將待處理的有機固廢進行粉碎儲存，並通過配料添加，輸送到主處理反應釜中；(4)序批列式反應利用智能化控制手段和並聯的若干組主處理反應釜，實現各主處理反應釜投入、加溫、保持和排出的序批列式工序設計。本發明實現全設備化、自動化，實現遙信、遙測、遙調和遙控功能，節能高效，布置緊湊、環保安全。
文檔編號B09B5/00GKCN101941017 B發布類型授權 專利申請號CN 201010134746
公開日2013年5月22日 申請日期2010年3月29日
發明者周劍浩 申請人:上海錦泰新能源環保科技有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),