本实用新型专利技术公开了一种低温水热碳化高效热交换系统，包括余热循环回路、热油预热单元一、热油预热单元二、碳化釜加热回路和冷却回路，热油预热单元一并联在余热循环回路上，热油预热单元二并联在碳化釜加热回路上。该水热碳化高效热交换系统在污泥预热段增加了污泥预热罐，将前换热器设置为耐压换热罐，这两个罐体均配置了搅拌装置，污泥在罐体内可均匀、快速地流动，实现高效的热交换，这解决了污泥在列管式换热器中容易堵塞和换热效率低下的问题。在污泥碳化的冷却段，设置了后换热器和水冷单元，保障了碳化污泥的温度达到泄压要求。另外，系统简化了污泥加热的工艺流程，减少了污泥输送的阻力，在每个需冲洗的套管式换热器上均设置了超越管路，保障系统运行具有稳定性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种低温水热碳化高效热交换系统
本技术涉及生物质污泥处理领域，具体来讲涉及的是一种生物质污泥低温水热碳化的热交换系统。
技术介绍
2020年7月国家发改委印发《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》，方案特别强调和提倡了大中型城市污泥进行生物质利用。污泥低温水热碳化技术是近几年迅速发展的新型污泥处理技术，其顺应了国家的发展需要，实现了污泥的资源化、减量化、稳定化和无害化。污泥低温水热碳化是在特定的温度、压力和催化剂的作用下，将生物质污泥的生物质水解、聚合，最终形成生物碳。国内外很多专家对反应条件对碳化效果的影响进行了研究，在《不同反应条件对污泥水热碳化脱水性能的影响》及《低温水热碳化处理改善污泥脱水性能的过程及机理研究》中明确指出，温度是污泥低温水热碳化反应中影响最大的因素。在130℃度以下，污泥不会发生水解反应；当反应釜的温度达到180℃后，随着温度的升高，污泥便能快速分解和碳化，反应效率快速提高；当温度达到230℃后，温度进一步提高时，反应效率提高缓慢，同时不同的温度下形成的生物碳产量及特性都很不同。碳化反应后的水热污泥还需要经过压榨脱水，实现污泥减量化，但碳化釜出来的水热污泥温度在230℃左右，因此在进入压榨脱水机前需要冷却降温。为到达污泥低温水热碳化的工艺要求，需要在碳化反应前对污泥加热，碳化反应后对污泥冷却。为充分利用碳化反应余热，现有的污泥低温水热碳化热交换系统都是在碳化釜前端设置了前置列管式换热器，在碳化釜后端设置了后置列管式换热器，碳化后的水热污泥在后置列管式换热器中冷却，并将碳化热能传递给热介质，升温后的热介质在前置列管式换热器对待反应污泥进行加热。由于待碳化的污泥通常经过了常规的压榨脱水，污泥含水率为80%左右，这种污泥的粘度很高，没有流动性，自身导热率较低，因此污泥在前置列管式换热器的换热效率较低。由于污泥流动性差，在实际工程中为防止污泥堵塞，换热器中的污泥管需要放大，这也进一步降低了换热器的传热效率。在前置列管式换热器中，污泥的堵塞和换热效率低下一直是难于解决的突出问题。前置列管式换热器的传热效率低下直接导致进入后置列管式换热器的热油温度较高，降低了碳化反应后的污泥冷却效果，使后置换热单元排出的污泥难于满足系统泄压要求，影响了污泥碳化系统的正常运行。为解决前置列管式换热器和后置列管式换热器换热效率较低的问题，专利201611269924.7《一种用于污泥碳化工艺的热交换装置》提供了一种方案，将交换系统的前置列管式换热器和后置列管式换热器都设置为两套，两套装置并联，交替运行，通过交替运行来延长热交换时间，从而提高传热效率。这种方式增加了系统复杂性，热交换设备成本高昂，而且需要占用大量的铺设面积，同时也增加了污泥在系统中流动的堵塞几率，造成系统运行中维护频率过高，维护成本较大。
技术实现思路
因此，为了解决上述不足，本技术在此提供一种低温水热碳化高效热交换系统，解决现有技术中换热装置换热效率不佳、物料容易堵塞、换热系统复杂的问题。本技术是这样实现的，构造一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：包括余热循环回路、热油预热单元一、热油预热单元二、碳化釜加热回路和冷却回路，热油预热单元一并联在余热循环回路上，热油预热单元二并联在碳化釜加热回路上。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的余热循环回路包含污泥预热器、前换热器、后换热器和循环泵；后换热器的热介质出口连接前换热器的热介质入口，前换热器的热介质出口连接污泥预热器热介质入口，污泥预热器热介质出口连接后换热器的热介质入口，污泥预热器、前换热器和后换热器通过循环泵形成封闭的热介质循环回路。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的污泥预热器的物料出口通过污泥输送泵连接前换热器物料进口，前换热器的物料出口连接碳化釜的物料入口，碳化釜的物料出口连接后换热器的物料入口；所述的热介质为热油。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的污泥预热器为一个封闭的罐体，罐体为圆柱形、圆锥型或正方体形；罐体上有排气口，罐体内有加热管和均质搅拌机A，加热管可以为蛇形管或U形管，加热管入口即为热介质入口，加热管出口即为热介质出口，加热管的热介质流动方向为下进上出，污泥预热器的物料流动方向为上进下出。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的前换热器为一个耐压罐，罐体为圆柱形或圆锥型；罐体外有加热夹套，罐体内有均质搅拌机B，罐体上有工艺口，工艺口包含氮气接口、压力检测口、温度检测口，安全阀接口；夹套加热入口即为热介质入口，夹套加热出口即为热介质出口，加热夹套的热介质流动方向为下进上出，前换热器的物料流动方向为上进下出。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的后换热器包括多个串联的列管式热交换器一，列管式热交换器一的数量为3~6个，各列管式热交换器一均配有物料超越管路。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述热油预热单元一并联在前换热器与后换热器之间的热介质管路上，热油预热单元一包含启动热交换器、开关三和开关四；所述热油预热单元二并联在碳化釜热介质出口管路上，热油预热单元二包含启动热交换器、开关一和开关二；热油预热单元一和热油预热单元二之间通过启动热交换器进行热交换；开关三和开关四择一开通，开关一和开关二择一开通；当系统开车时，开关二和开关四关闭，开关一和开关三打开，热油预热单元二对热油预热单元一的热介质进行加热；系统正常工作时，开关二和开关四打开，开关一和开关三关闭，热油预热单元一和热油预热单元二停止工作。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的启动热交换器为套管式换热器、列管式热交换器或蛇管式换热器。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的碳化釜加热回路包含导热油炉、热油泵、和碳化釜，导热油炉和碳化釜通过热油泵形成循环加热回路，碳化釜为夹套式反应釜。根据本技术所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的冷却回路包含冷却塔、冷却循环泵和冷却换热器，冷却换热器的物料入口连接后换热器的物料出口，冷却塔和冷却换热器通过冷却循环泵形成冷却介质的循环回路；所述冷却介质为水；所述的冷却换热器包括1个或多个串联的列管式热交换器二，各列管式热交换器二均配有物料超越管路。本技术具有如下优点：一种低温水热碳化高效热交换系统，涉及生物质污泥低温水热碳化的热交换系统，包括余热循环回路、热油预热单元一、热油预热单元二、碳化釜加热回路和冷却回路。所述的余热循环回路是由污泥预热器、前换热器和后换热器通过循环泵形成的封闭的热介质循环回路。所述的污泥预热器为一个封闭的罐体，罐体内有加热管和均质搅拌机A。所述的前换热器为一个耐压罐，罐体外有加热夹套，罐体内有均质搅拌机。所述的后换热器包括多个串联的列管式热交换器，各列管式热交换器均配有物料超越管路。所述的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：包括余热循环回路（1）、热油预热单元一（2）、热油预热单元二（3）、碳化釜加热回路（4）和冷却回路（5），热油预热单元一（2）并联在余热循环回路（1）上，热油预热单元二（3）并联在碳化釜加热回路（4）上。/n
【技术特征摘要】
1.一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：包括余热循环回路（1）、热油预热单元一（2）、热油预热单元二（3）、碳化釜加热回路（4）和冷却回路（5），热油预热单元一（2）并联在余热循环回路（1）上，热油预热单元二（3）并联在碳化釜加热回路（4）上。
2.根据权利要求1所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的余热循环回路（1）包含污泥预热器（6）、前换热器（8）、后换热器（17）和循环泵（18）；后换热器（17）的热介质出口连接前换热器（8）的热介质入口，前换热器（8）的热介质出口连接污泥预热器（6）热介质入口，污泥预热器（6）热介质出口连接后换热器（17）的热介质入口，污泥预热器（6）、前换热器（8）和后换热器（17）通过循环泵（18）形成封闭的热介质循环回路。
3.根据权利要求2所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的污泥预热器（6）的物料出口通过污泥输送泵（7）连接前换热器（8）物料进口，前换热器（8）的物料出口连接碳化釜（14）的物料入口，碳化釜（14）的物料出口连接后换热器（17）的物料入口；所述的热介质为热油。
4.根据权利要求2或3所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的污泥预热器（6）为一个封闭的罐体，罐体为圆柱形、圆锥型或正方体形；罐体上有排气口（22），罐体内有加热管（24）和均质搅拌机A（25），加热管（24）可以为蛇形管或U形管，加热管入口（26）即为热介质入口，加热管出口（23）即为热介质出口，加热管（24）的热介质流动方向为下进上出，污泥预热器（6）的物料流动方向为上进下出。
5.根据权利要求2所述一种低温水热碳化高效热交换系统，其特征在于：所述的前换热器（8）为一个耐压罐，罐体为圆柱形或圆锥型；罐体外有加热夹套（30），罐体内有均质搅拌机B（29），罐体上有工艺口（27），工艺口（27）包含氮气接口、压力检测口、温度检测口，安全阀接口；夹套加热入口（31）即为热介质入口，夹套加热出...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳云生，胡尚英，
申请(专利权)人：四川欧美华环境工程有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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