[发明专利]一种高粘度浆料逐级升温系统

说明书

本发明公开了一种高粘度浆料逐级升温系统，包括预热水解罐、物料泵、高温高压换热器、反应处理单元、热源、取热利用单元和后续处理单元。针对高粘度浆料，通过预热水解罐中的强力机械扰动快速一级升温与热水解降粘处理，以及高温高压换热器中的二级预热的逐级升温策略，有效实现了拟预热至超临界温度污泥的高效换热升温及低阻力输送，有力地推动了包括污泥在内，油泥、油砂、高粘度有机质等各类浆料超临界水无害化处理与资源化利用工艺的高效、低成本实施。

技术领域

本发明属于污泥无害化处理及资源化利用领域，特别涉及一种高粘度浆料逐级升温系统。

背景技术

随着人口总量持续增长，工业化、城镇化进程快速推进，城镇生活污水排放量逐年上升。包括污泥在内的油泥、油砂、高粘度有机质等各类浆料的排放污染问题突出，以污泥处理为例，城市污水的常规处理方法所产生的污泥量急剧增加，据统计，每年全国含水率80％的污泥产量已超3000万吨。其含水量大，水不易脱除，且含有相当份额的盐分、重金属、难降解的有毒有机污染物、细菌及寄生虫卵等病原生物体，散发出恶臭的气味。污泥处理设施的投资常常占到总投资的30％～40％，甚至超过50％。对污泥的处理和处置已经引起国家的高度重视。传统处理方法，如浓缩、消化、脱水、填埋及堆肥工艺旨在降低污泥含水率，改善污泥形状，但不能做到彻底无害化。焚烧处理彻底，但会产生二噁英、SO_X、NO_X以及飞灰等有害物质。

国内外研究及部分工业实践证明，利用超临界水(指温度和压力分别高于374.15℃、22.12MPa的特殊状态水)的独特性质，超临界水处理技术(包括超临界水氧化技术、超临界水气化技术)可以有效地实现城市污泥的彻底无害化处理及资源化利用。超临界水氧化技术是利用可完全溶解在超临界水中的污泥有机质与氧化剂发生快速、彻底的均相反应，有机物中的碳元素转化成二氧化碳，氯、硫、磷等元素转化成相应的无机盐，氮元素绝大多数转化成氮气，实现污泥的高效无害化处理。超临界水气化技术是在不加或添加少量氧化剂的前提下，使得有机物在超临界水中均相条件下发生水解、热解等反应，生成以氢气为主的可燃性气态产品。

然而，超临界水处理是一种高温高压反应，待处理污泥、油泥等被预热升压到超临界温度压力是必不可少的。超临界水处理技术的经济性随污泥含固率的增加而显著提高，因而超临界水处理系统进料的污泥含固率一般高于10wt.％。然而，污泥粘度随污泥含固率的升高而提高，10wt.％含固率污泥的常温粘度通常高于10000mpa.s。

可见，以污泥为例的高粘度有机质等各类浆料具有流动性差、阻力系数高、导热系数低等劣势，因此，如何实现高粘度浆料的低阻升压输送与高效换热升温至关重要。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的高粘度浆料升压输送阻力大、换热升温效果差的问题，本发明的目的在于提供一种高粘度浆料逐级升温系统。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开的一种高粘度浆料逐级升温系统，包括：预热水解罐、物料泵、高温高压换热器、反应处理单元、热源、取热利用单元和后续处理单元；

在预热水解罐中设有换热管，经过预处理的浆料经预热水解罐入口进入预热水解罐，预热水解罐壳体出口经物料泵与高温高压换热器内管接通，高温高压换热器内管出口连接至反应处理单元；热源出口与高温高压换热器外管连接，高温高压换热器外管出口经取热利用单元连接至换热管的入口，换热管的出口连接至后续处理单元；

在换热管进、出口之间设置旁路控制阀，用于控制预热水解罐壳体出口流出的污泥温度不低于170℃；在高温高压换热器外管进、出口间设置旁路控制阀，用于维持高温高压换热器内管出口污泥温度达到目标超临界水温度。

优选地，所述预热水解罐为第一级的容积式换热器，高温高压换热器为第二级的套管式换热器，但不局限于此，其他能够实现类似功能的都属于权利要求的限定。