一种连续式超临界水气化污泥自增压装置

1.本发明涉及固废处理设备技术领域，具体涉及一种连续式超临界水气化污泥自增压装置。


背景技术：

2.超临界水气化污泥是一种新兴的有机废物和废水处理技术，其中，污泥在超临界水中经历热解、水解、缩合、脱氢等一系列复杂的热化学转化后产生氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体的反应过程。由于超临界水是气液两相界面消失的单相体系，可与有机物、氧气、空气等以任意比例互溶，使本来发生的多相反应转化为单相反应，反应不再因相间转移而受到限制，从而加快了反应速率，反应时间一般只需几秒至几分钟；将难降解的有机物彻底转化为co2和h2o，将水体中的磷、氯、硫等元素深度氧化，以无机盐的形式从超临界水中沉积下来，实现有机有毒污染物的无害化，cod去除率可达99％以上。
3.超临界水气化污泥处理技术适应范围广，反应速率快，氧化分解完全，无二次污染。由于有机污泥的cod或toc含量较高，采用超临界水气化污泥技术对其进行处理，不仅能实现污泥的深度处理，而且处理后的流出液具有较高的压力和温度，可先充分利用其能量生产高品位的电能，再将发电后的低品位蒸汽用作热源，可实现污泥的资源化利用。
4.现有技术中，通过加压(通常为23mpa)、升温(通常为400℃)获得超临界水同增压加热后的污泥一起注入反应器中进行反应；通常而言，污泥的压力与超临界水的压力并不相同，混合交融时存在压力冲击，影响反应速度。


技术实现要素：

5.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，以降低物料与超临界水混合时的压力冲击，增加反应速度，提高作业效率。
6.本发明提供了一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，包括：
7.增压缸，其内开设有综合腔；
8.隔离板，滑动安装在增压缸内，将增压缸的综合腔分隔为物料加压腔和水腔；
9.其中，物料加压腔和水腔的侧壁上均开设有连通内外的进孔和出孔。
10.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
11.本发明技术中，通过向物料加压腔注入污泥，向水腔注入加压后的水，高压水推动隔离板压缩物料加压腔的体积，进而对污泥施加压力，从而使得污泥压力提高，待后续污泥与超零界水混合时，压力一致，减少压力冲击，提高超零界水与污泥混合后，污泥反应效率，进而增加污泥的处理速度。
12.优选地，综合腔设置有两个，且每个综合腔内均设有隔离板；
13.还包括：
14.活塞杆，滑动插设于两个综合腔内，且分别与两个隔离板同轴线连接。
15.优选地，还包括安装在水腔内的加热片。
16.优选地，综合腔为圆柱腔；两个综合腔同轴线平行布置；增压缸内设有隔离两个综合腔的中间块；中间块上开设有与综合腔同轴线的过渡孔；活塞杆与过渡孔滑动配合；活塞杆的两端分别与两个隔离板同轴线固定连接。
17.优选地，还包括分别同轴线连接于两个综合腔内壁的挡环；
18.挡环位于隔离板和中间块之间。
19.优选地，水腔的进孔开设有于中间块上；水腔的出孔开设于挡环上；物料加压腔的出孔开设于物料加压腔远离挡环的内壁上，挡环上还开设有连通水腔出孔的卸压孔，卸压孔的孔口朝向隔离板。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
21.图1为本发明一实施例中的一种连续式超临界水气化污泥自增压装置应用于系统中时的位置示意图；
22.图2为图1的一种连续式超临界水气化污泥自增压装置的结构示意图。
23.附图标记：
24.1、增压缸；11、物料加压腔；12、水腔；13、进孔；14、出孔；15、综合腔；16、挡环；17、卸压孔；
25.2、隔离板；
26.3、活塞杆；
27.4、加热片；
28.5、中间块；51、过渡孔；
29.6、粉碎机；61、储料罐；62、过滤器；63、水箱；64、加压泵；65、预热器；66、混合器；67、反应器；68、气液分离装置；69、气体采集装置；70、液体采集装置；71、流量计；
30.8、plc控制系统。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
32.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要
性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.参见图1至图2，一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，包括：增压缸1，其内开设有综合腔15；隔离板2，滑动安装在增压缸1内，将增压缸1的综合腔15分隔为物料加压腔11和水腔12；其中，物料加压腔11和水腔12的侧壁上均开设有连通内外的进孔13和出孔14。
38.水经过加压泵64加压后符合超临界水的水压要求后通过流量计71以及水腔12的进口进入水腔12，此时水腔12出口阀门关闭；随着加压的水在水腔12内对隔离板2施加压力，隔离板2被推动进而压缩物料加压腔11的体积。污泥经过粉碎机6粉碎后进入到储料罐61(可设计为双储料罐61模式，混合生物质共热解)中，储料管中的污泥经过滤器62过滤大颗粒后从物料加压腔11的进孔13进入物料加压腔11，而后物料加压腔11的进孔13和出孔14上的阀门封闭；随着隔离板2的的运动，物料加压腔11内的污泥被压缩加压，当隔离板2不再移动，物料加压腔11内污泥与水腔12内的水压力相同时，物料加压腔11和水腔12的出孔14的阀门打开，污泥和水经对应的出孔14流入混合器66中混合后进入反应器67，进行反应。整个过程由plc系统控制各处阀门完成，可在物料加压腔11内和水腔12内设置压力传感器，并反馈给plc控制系统8，感知到两个传感器受到的压力达到相同值时，即可开启物料加压腔11和水腔12各自出孔14处的阀门。隔离板2的主要作用是平衡物料加压腔11和水腔12内的压力，获得压力相同的污泥和水，减少后续污泥与水混合时的压力冲击，避免污泥在超临界水中因压力冲击导致的反应速度下降的问题，进而增加效率。隔离板2的边缘与综合腔15的内壁动密封接触。此外，水腔12内部压力较高，通常也称为高压水腔12.
39.进一步的，综合腔15设置有两个，且每个综合腔15内均设有隔离板2；还包括：活塞杆3，滑动插设于两个综合腔15内，且分别与两个隔离板2同轴线连接。
40.单侧内物料加压腔11内注入污泥后，通过对同侧水腔12注入高压水，进而实现污泥压力提高，对应的，隔离板2会趋近污泥所在的空间，这意味着，另一侧综合腔15内的隔离板2会远离该侧的物料加压腔11，进而压缩该侧水腔12的体积，此时水腔12的出孔14阀门被控制打开，进而使得加压后的水进入混合器66中等待初步混合后进入反应器67，与此同时的，另一侧的污泥被加压后进入混合器66；可以知晓的是，两个综合腔15内，一个提供高压水，一个提供污泥，由于活塞杆3的运动是在高压水的驱动下进行，控制水腔12的进孔13阀门即可实现活塞杆3左右运动，进而实现不间断的向反应器67中注入污泥和高压水。
41.进一步的，还包括安装在水腔12内的加热片4。加压的水在水腔12内被加热片4加
热，形成超临界水；这一设置通常对水腔12长度有要求，尽量增加水腔12长度以提高水腔12内的水的加热效果。此外，也可在本装置外增加加热装置以实现在水进入本装置前形成超临界水，那么，此处的加热片4可以作为保温使用，避免温度低于超临界水的标准，同样的，污泥运送入物料加压腔11之前也需要先通过加热装置加热，避免后续超临界水与污泥混合导致超临界水温度降低。
42.进一步的，综合腔15为圆柱腔；两个综合腔15同轴线平行布置；增压缸1内设有隔离两个综合腔15的中间块5；中间块5上开设有与综合腔15同轴线的过渡孔51；活塞杆3与过渡孔51滑动配合；活塞杆3的两端分别与两个隔离板2同轴线固定连接。
43.超临界水进入到水腔12内推动隔离板2平衡污泥与超临界水的压力值，待污泥压力与超临界水平衡时，物料加压腔11的出孔14阀门打开，超临界水继续注入，污泥从物料加压腔11的出孔14排出至混合器66初步混合后进入反应器67中；而后该侧的水腔12出孔14阀门打开，另一侧的水腔12注入超临界水，并压缩该侧的物料加压腔11内污泥的体积；实现一侧注入超临界水，另一侧水腔12的超临界水从水腔12的出孔14排出到混合器66中(先排污泥)，与污泥混合，随着活塞杆3往复运动，两侧渐次向反应器67排放污泥和超临界水的连续作业，效率大大提高。单看一侧，隔离板2被推动时，污泥加压排出，隔离板2回撤时，超临界水排出。
44.进一步的，还包括分别同轴线连接于两个综合腔15内壁的挡环16；挡环16位于隔离板2和中间块5之间。挡环16用于限制隔离板2的移动，保护水腔12内的加热片4。此外，挡环16设置的位置与水腔12的进孔13位置有关，需要避免隔离板2移动超过水腔12的进孔13位置，导致下一次超临界水进入综合腔15时，无法进入到水腔12内。
45.进一步的，水腔12的进孔13开设有于中间块5上；水腔12的出孔14开设于挡环16上；物料加压腔11的出孔14开设于物料加压腔11远离挡环16的内壁上，挡环16上还开设有连通水腔12出孔14的卸压孔17，卸压孔17的孔口朝向隔离板2。
46.超临界水在水腔12被加热，当超临界水从卸压孔17进入到隔离板2一侧并推动隔离板2运动后，随着隔离板2后撤，水腔12的进孔13关闭，那么隔离板2旁的超临界水(高温的)随着隔离板2后撤从水腔12出孔14排出，而水腔12内的水持续被加热片4加热(该部分水温度较隔离板2旁的水的温度低)，直至水腔12内水温达标，下一次水注入是，这部分合格的水先行从卸压孔17进入且推动隔离板2并在隔离板2后撤时排出。挡环16与活塞杆3动密封接触。
47.本装置的水和污泥来自于两个路线(除本装置外使用现有技术中的设备)：
48.一路为：污泥经粉碎机6-储料罐61-过滤器62-预热器65后进入到物料加压腔11。
49.另一路为：水经水箱63-加压泵64-流量计71-预热器65后进入到水腔12内；而后超临界水与污泥进入混合器66中初步混合后进入反应器67中反应，待反应完毕，通过气液分离装置68分离出气相和液相并有气体采集装置69和液体采集装置70分别采集。本装置各处进孔13和出孔14处的阀门通过plc控制。加压后的污泥和超临界水混合进入到反应器67中，反应后冷却完毕，通过气液分离装置68分离出气相和液相，由各自的收集装置收集。
50.本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
51.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，其特征在于，包括：增压缸(1)，其内开设有综合腔(15)；隔离板(2)，滑动安装在增压缸(1)内，将增压缸(1)的综合腔(15)分隔为物料加压腔(11)和水腔(12)；其中，物料加压腔(11)和水腔(12)的侧壁上均开设有连通内外的进孔(13)和出孔(14)。2.如权利要求1所述的一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，其特征在于，综合腔(15)设置有两个，且每个综合腔(15)内均设有隔离板(2)；还包括：活塞杆(3)，滑动插设于两个综合腔(15)内，且分别与两个隔离板(2)同轴线连接。3.如权利要求2所述的一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，其特征在于，还包括安装在水腔(12)内的加热片(4)。4.如权利要求3所述的一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，其特征在于，综合腔(15)为圆柱腔；两个综合腔(15)同轴线平行布置；增压缸(1)内设有隔离两个综合腔(15)的中间块(5)；中间块(5)上开设有与综合腔(15)同轴线的过渡孔(51)；活塞杆(3)与过渡孔(51)滑动配合；活塞杆(3)的两端分别与两个隔离板(2)同轴线固定连接。5.如权利要求4所述的一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，其特征在于，还包括分别同轴线连接于两个综合腔(15)内壁的挡环(16)；挡环(16)位于隔离板(2)和中间块(5)之间。6.如权利要求5所述的一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，其特征在于，水腔(12)的进孔(13)开设有于中间块(5)上；水腔(12)的出孔(14)开设于挡环(16)上；物料加压腔(11)的出孔(14)开设于物料加压腔(11)远离挡环(16)的内壁上，挡环(16)上还开设有连通水腔(12)出孔(14)的卸压孔(17)，卸压孔(17)的孔口朝向隔离板(2)。

技术总结
本发明提供了一种连续式超临界水气化污泥自增压装置，包括：增压缸，其内开设有综合腔；隔离板，滑动安装在增压缸内，将增压缸的综合腔分隔为物料加压腔和水腔；其中，物料加压腔和水腔的侧壁上均开设有连通内外的进孔和出孔。本发明通过向物料加压腔注入污泥，向水腔注入加压后的水，高压水压迫隔离板向污泥运动进而对污泥施加压力，进而使得污泥压力提高，待后续污泥与超零界水混合时，压力一致，减少压力冲击，提高污泥反应效率，进而增加污泥的处理速度。的处理速度。的处理速度。


技术研发人员：柏继松 陈经酉 周雄 王宏 印丹 吴子君 吕楷
受保护的技术使用者：重庆科技学院
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/9