一種處理生物質汙染物的閃蒸裝置的製作方法

2023-07-02 15:54:21

專利名稱：一種處理生物質汙染物的閃蒸裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於生物質固體廢棄物的熱水解處理設備，具體為一種處理生物質汙染物的閃蒸裝置。
背景技術：
以汙水處理廠剩餘汙泥為代表的生物質固體廢棄物的特點是，組分複雜、可生物降解有機物含量高、含水率高、產生量大。生物質固體廢物含有大量的碳水化合物、蛋白質、脂肪等生物質和水分，易變質、腐爛，產生汙染物濃度極高的滲濾液和惡臭氣體，汙染水體和大氣，還會產生大量毒素和孳生致病微生物，危害生態系統和人類健康。因此，生物質固體廢物應得到及時有效的處理與處置。生物質固體廢棄物中的大量的有機質以微生物細胞和有機物膠體的形式存在，導致其脫水困難。目前，生物質固體廢棄物的處置手段主要是堆肥、填埋和焚燒。生物固體廢 棄物用於堆肥物料時，通常需要添加調理劑降低含水至50%飛0%，以城市汙泥為例，其堆肥時需要添加的調理劑總量約為汙泥的60%，需要處置的固體的量不但沒有減少反而增加。國內一些城市也採用垃圾衛生填埋場接納生物質固體廢棄物，但由於其含水率高，造成填埋作業困難、滲濾液水質惡化和填埋堆體不穩定，實際上大部分垃圾衛生填埋場拒絕汙泥進場。焚燒是實現生物質固體廢棄物減量化和無害化的有效手段，但由於其含水率高、可利用的熱值低，需要添加大量的輔助燃料，焚燒過程中又產生大量的煙氣需要進一步處理，造成焚燒的運行成本過高，大多數城市難以承受。因此,含水率高的生物質固體廢棄物並不適合直接進行堆肥和焚燒處理。在採取堆肥或焚燒方式處置之前，最好先把生物質固體廢棄物的含水率降下來，對於堆肥來說是60%以下，對焚燒來說是50%以下。相對而言，厭氧消化是處理生物質廢棄物的較好方法。一方面厭氧消化能使生物質固體廢棄物減量化、殺滅絕大部分病源微生物，同時還能回收利用一部分能量(生物氣或沼氣)。從環境保護和資源充分利用的綜合角度看，厭氧消化是比焚燒和填埋更為合理的生物質廢棄物處理方式。但是，像汙水處理廠剩餘汙泥這樣的生物質廢棄物，直接進行厭氧消化所需要的反應時間很長，一般需要2(Γ30個晝夜，原因是以細胞和膠體狀態存在的有機質的水解過程十分緩慢，這造成厭氧消化反應器造價和佔地面積都較大。另外，直接厭氧消化的有機質轉化率不夠高，最終的剩餘汙泥依然脫水困難。在一定溫度和壓力下(不低於水的飽和蒸汽壓)對上述生物質進行水熱處理，能夠破壞生物質的細胞結構和膠體形態，從而顯著提高汙泥的脫水性能，改善厭氧消化處理的表現。目前公開報導和商業化應用的水熱處理工藝大多是序批式的，也就是間歇式運行的。生物質首先經過漿化、降低粘度之後，進入水熱反應器，用蒸汽加熱到所需溫度，維持一段時間，然後閃蒸、降溫降壓，排空；然後是下一個批次……這樣的工藝過程，設備的利用率低，一般需要多個水熱反應器配合使用。這樣的工藝過程成倍增加了所需的設備的數量和造價，且過程複雜，控制點多，自動化的成本也高。另外，上述水熱反應器需要機械攪拌設備對反應過程中的物料進行攪拌，增加了設備製造難度和造價。不僅如此，上述水熱處理過程
的升溫、降溫過程比較緩慢，不僅造成設備的利用效率低，處理效果也不理想。
發明內容本實用新型的目的是，提供一種高效率的、連續運行的處理生物質的處理生物質汙染物的閃蒸裝置，使得水熱反應結束後的物料的壓力瞬間降低到接近大氣壓，造成物料中殘存的細胞爆裂，從而改善處理效果。本實用新型的具體技術方案如下一種處理生物質汙染物的閃蒸裝置，由閃蒸控制閥、閃蒸罐、進料口、氣體排放口、出料口組成，閃蒸控制閥與設置在閃蒸罐側面的進料口連接，閃蒸罐為圓筒形上下橢圓封頭，閃蒸罐頂部設有氣體排放口，蒸罐底部設有出料口。通過閃蒸控制閥排放的高溫液體，直接減壓到接近大氣壓，並在一個具有一定容積的閃蒸罐內進行氣液分離器，產生的二次蒸汽通入為水熱反應器備料的漿化罐，從而實現二次蒸汽的回收利用。閃蒸罐是一個高徑比為廣3的罐類設備，圓筒形，上下橢圓封頭，不帶攪拌設備。閃蒸罐頂部設有氣體排放口，通過管道把閃蒸罐產生的二次蒸汽引入到前述的漿化罐的底部。閃蒸罐的側面較高位置設有進料口，用於接納從水熱反應器過來的高溫、高壓物料。閃蒸罐底部設有出料口，用於將閃蒸之後的液態物料排出。閃蒸罐的作用是為剛剛通過閃蒸控制閥釋了壓力的物料提供一定的停留時間，使氣態物(蒸汽和不凝氣)與液態物(水與固體雜質的混合物)進行兩相分離。為此閃蒸罐工作時內部維持相對穩定的液面高度，使液面低於進料口。閃蒸罐的工作壓力是常壓或微正壓，不超過200kPa ;工作溫度不超過120° C0本實用新型的優勢在於使得水熱反應結束後的物料的壓力瞬間降低到接近大氣壓，造成物料中殘存的細胞爆裂，從而改善處理效果。

圖I為本實用新型結構示意圖。其中，I——閃蒸控制閥、2——閃蒸罐、3——進料口、4——氣體排放口、5——出料口。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。一種處理生物質汙染物的閃蒸裝置，由閃蒸控制閥、閃蒸罐、進料口、氣體排放口、出料口組成，閃蒸控制閥與設置在閃蒸罐側面的進料口連接，閃蒸罐為圓筒形上下橢圓封頭，閃蒸罐頂部設有氣體排放口，蒸罐底部設有出料口。閃蒸控制閥位於連接水熱反應器和閃蒸罐之間的連接管道上靠近閃蒸罐的位置，其上遊是溫度為150 200° C、壓力為I飛MPa的液態物料，其下遊的壓力為不超過200kPa的微正壓。為了安全和方便檢修，在水熱反應器到閃蒸罐之間的管道的閃蒸控制閥的上遊位置應設置一個球閥，用於在需要的時候截斷該聯通管道。工作時，閃蒸控制閥的閥芯按照PLC控制的速率轉動，以一定流量連續釋放從水熱反應器過來的高溫、高壓液態物料，這些物料在經過閃蒸控制閥的瞬間其壓力從原來的f5MPa減小到接近大氣壓，其中的水分急速汽化，包括殘留的細胞內的水分，這樣就使得液態物料的溫度急速降低到與閃蒸罐內的壓力所對應的溫度。這樣的過程的一個副作用是，殘存下來的細胞的細胞壁在其內部水分急速汽化並膨脹的過程中爆裂，釋放出細胞的細胞物質。經過閃蒸控制閥後的物料急速汽化，並在膨脹的蒸汽的推動下迅速進入閃蒸罐。由於水分汽化需要大量的潛熱，因此只有一定比例的水分汽化成二次蒸汽就會使物料的溫度迅速降低到接近100° C，其餘部分仍維持液態，只是被急速的氣化過程打碎成無數個小液滴。由於閃蒸罐容積較大，斷面積也較大，氣態物及其夾帶的液滴在此有一定的停留時間，讓大部分液滴沉降落下。二次蒸汽，包括沒有來得及落下來的小液滴，就通過閃蒸罐頂部的氣體排放口排出閃蒸罐並由管道引入前述的漿化罐的底部，用於預加熱漿化罐內的物料。閃蒸罐內的液體維持一定的液面高度，液面低於罐體側面的進料口。由於殘留的溫度較高，液體需要在閃蒸罐內停留一定的時間，使其經過再沸騰過程，把溫度降低到；略低於100° C並停止沸騰，然後通過閃蒸罐底部的出料口排出。從閃蒸罐排出物料採用螺杆泵泵 送的方式，該螺杆泵以變頻調速方式控制，目的是調節物料的排放流量，維持閃蒸罐內的液位。
權利要求1. 一種處理生物質汙染物的閃蒸裝置，由閃蒸控制閥、閃蒸罐、進料口、氣體排放口、出料口組成，其特徵在於閃蒸控制閥與設置在閃蒸罐側面的進料口連接，閃蒸罐為圓筒形上下橢圓封頭，閃蒸罐頂部設有氣體排放口，蒸罐底部設有出料口。
專利摘要本實用新型涉及一種用於生物質固體廢棄物的熱水解處理設備，具體為一種處理生物質汙染物的閃蒸裝置。閃蒸控制閥與設置在閃蒸罐側面的進料口連接，閃蒸罐為圓筒形上下橢圓封頭，閃蒸罐頂部設有氣體排放口，蒸罐底部設有出料口。本實用新型使得水熱反應結束後的物料的壓力瞬間降低到接近大氣壓，造成物料中殘存的細胞爆裂，從而改善處理效果。
文檔編號B09B3/00GK202461101SQ201220063590
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者周巍, 謝非, 靳志軍 申請人:四川深藍環保科技股份有限公司