专利名称:一种用于高湿有机固废连续水热碳化的反应装置
专利类型:发明专利
专利申请号:CN202311839610.6
专利申请(专利权)人:山东省科学院能源研究所
权利人地址:山东省济南市历下区科院路19号
专利发明(设计)人:关海滨,包庆贺,赵保峰,刘素香,朱地,陈丙彤,刘良贝,钱欣茹,乌兰巴日,冯翔宇,宋安刚,徐丹
专利摘要:本发明属于有机固废资源化利用技术领域,尤其涉及一种用于高湿有机固废连续水热碳化的反应装置。在反应过程中,输送控制组件、液位计以及泵送单元之间信号连接,液位计实时检测反应釜中的物料液面高度,反应初始,维持在一定的液位进行反应,经过一定时间反应,各项指标达到工艺要求之后,输送控制组件开启,反应产物进入收集单元。随着反应及卸料进行,液位计检测到反应釜中液位落至设定的低液位时,输送控制组件关闭,同时泵送单元开启,向反应釜输送新的反应原料,进而完成连续水热碳化过程。
主权利要求:
1.一种用于高湿有机固废连续水热碳化的反应装置,其特征在于,包括:顺序连通的预处理单元、泵送单元、反应单元以及收集单元,所述收集单元与所述预处理单元连通;
所述反应单元包括反应釜(15),所述反应釜(15)内设置有液位计(16),所述反应釜(15)的进口与所述泵送单元之间设置有第二输送阀(9),所述反应釜(15)的出口与所述收集单元之间设置有输送控制组件,所述输送控制组件、所述液位计(16)以及所述泵送单元之间信号连接;
所述预处理单元包括搅拌釜(6),所述搅拌釜(6)的进料口与所述收集单元连通,所述搅拌釜(6)的顶端固接有第一搅拌器(3),所述第一搅拌器(3)的搅拌端伸入所述搅拌釜(6)内,所述搅拌釜(6)上设置有第一吹扫组件;
所述第一吹扫组件包括与所述搅拌釜(6)连通的第一进气口(1),所述第一进气口(1)上设置有第一进气阀(2);
所述搅拌釜(6)连通有第一出气口(5),所述第一出气口(5)远离所述第一进气口(1),所述第一出气口(5)上设置有第一出气阀(4);
所述泵送单元包括输送泵(8),所述输送泵(8)的进料口与所述搅拌釜(6)的出料口连通,所述输送泵(8)与所述搅拌釜(6)之间设置有第一输送阀(7);
所述输送泵(8)的出料口与所述反应釜(15)的进料口连通,所述第二输送阀(9)设置在所述输送泵(8)与所述反应釜(15)之间;
所述反应釜(15)的顶端固接有第二搅拌器(12),所述第二搅拌器(12)的搅拌端伸入所述反应釜(15)内,所述反应釜(15)上设置有第二吹扫组件;
所述第二吹扫组件包括与所述反应釜(15)连通的第二进气口(10),所述第二进气口(10)与所述反应釜(15)之间设置有第二进气阀(11);
所述反应釜(15)连通有第二出气口(14),所述第二出气口(14)远离所述第二进气口(10),所述第二出气口(14)与所述反应釜(15)之间设置有第二出气阀(13);
所述收集单元包括第一产物罐(21)以及第二产物罐(22),所述第一产物罐(21)与所述第二产物罐(22)并联,所述第一产物罐(21)以及所述第二产物罐(22)分别与所述反应釜(15)的出料口连通,所述输送控制组件设置在所述反应釜(15)与所述第一产物罐(21)以及所述第二产物罐(22)之间,所述第一产物罐(21)以及所述第二产物罐(22)的出液口均与循环泵(23)的进料口连通,所述循环泵(23)的出料口与所述搅拌釜(6)的进料口连通;
所述输送控制组件包括与所述反应釜(15)的出料口连通的比例控制阀(18),所述比例控制阀(18)与所述液位计(16)信号连接,所述比例控制阀(18)的出口分别连通有第一产物阀(19)与第二产物阀(20),所述第一产物阀(19)与所述第一产物罐(21)连通,所述第二产物阀(20)与所述第二产物罐(22)连通;
所述比例控制阀(18)与所述反应釜(15)之间设置有检修阀(17)。 说明书 : 一种用于高湿有机固废连续水热碳化的反应装置技术领域[0001] 本发明属于有机固废资源化利用技术领域,尤其涉及一种用于高湿有机固废连续水热碳化的反应装置。背景技术[0002] 水热碳化技术是将生物质等有机固废含碳原料与水按一定比例混合放入反应器中,在一定的反应温度、反应时间和反应压力下进行的温和水热反应。其反应机理包括水解、脱水、脱羧、聚合和芳构化,水热炭表面具有丰富的官能团,以及较大的比表面积和孔隙率等特征,广泛用于吸附剂的制备、活性剂以及储能储电等领域。水热碳化技术具有原料适应性好、成本低、转化效率高等特点,是一项非常具有发展前景的生物质处理技术,相较于传统的热化学方法具有诸多优势。例如其不用对生物质进行脱水处理,产碳率较高,反应温度较低等,这对于降低能耗,提高生物质利用率具有重要意义。[0003] 近年来,国内外关于水热碳化处理技术大都以间歇性实验装置为主,距离工业生产仍有距离,因此,现有技术中亟需一种能够实现真正连续式水热碳化的装置。发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种用于高湿有机固废连续水热碳化的反应装置,以解决上述问题。[0005] 为实现上述目的,本发明提供了如下方案:[0006] 一种用于高湿有机固废连续水热碳化的反应装置,包括:顺序连通的预处理单元、泵送单元、反应单元以及收集单元,所述收集单元与所述预处理单元连通;[0007] 所述反应单元包括反应釜,所述反应釜内设置有液位计,所述反应釜的进口与所述泵送单元之间设置有第二输送阀,所述反应釜的出口与所述收集单元之间设置有输送控制组件,所述输送控制组件、所述液位计以及所述泵送单元之间信号连接。[0008] 优选的,所述预处理单元包括搅拌釜,所述搅拌釜的进料口与所述收集单元连通,所述搅拌釜的顶端固接有第一搅拌器,所述第一搅拌器的搅拌端伸入所述搅拌釜内,所述搅拌釜上设置有第一吹扫组件。[0009] 优选的,所述第一吹扫组件包括与所述搅拌釜连通的第一进气口,所述第一进气口上设置有第一进气阀;[0010] 所述搅拌釜连通有第一出气口,所述第一出气口远离所述第一进气口,所述第一出气口上设置有第一出气阀。[0011] 优选的,所述泵送单元包括输送泵,所述输送泵的进料口与所述搅拌釜的出料口连通,所述输送泵与所述搅拌釜之间设置有第一输送阀;[0012] 所述输送泵的出料口与所述反应釜的进料口连通,所述第二输送阀设置在所述输送泵与所述反应釜之间。[0013] 优选的,所述反应釜的顶端固接有第二搅拌器,所述第二搅拌器的搅拌端伸入所述反应釜内,所述反应釜上设置有第二吹扫组件。[0014] 优选的,所述第二吹扫组件包括与所述反应釜连通的第二进气口,所述第二进气口与所述反应釜之间设置有第二进气阀;[0015] 所述反应釜连通有第二出气口,所述第二出气口远离所述第二进气口,所述第二出气口与所述反应釜之间设置有第二出气阀。[0016] 优选的,所述收集单元包括第一产物罐以及第二产物罐,所述第一产物罐与所述第二产物罐并联,所述第一产物罐以及所述第二产物罐分别与所述反应釜的出料口连通,所述输送控制组件设置在所述反应釜与所述第一产物罐以及所述第二产物罐之间,所述第一产物罐以及所述第二产物罐的出液口均与循环泵的进料口连通,所述循环泵的出料口与所述搅拌釜的进料口连通。[0017] 优选的,所述输送控制组件包括与所述反应釜的出料口连通的比例控制阀,所述比例控制阀与所述液位计信号连接,所述比例控制阀的出口分别连通有第一产物阀与第二产物阀,所述第一产物阀与所述第一产物罐连通,所述第二产物阀与所述第二产物罐连通。[0018] 优选的,所述比例控制阀与所述反应釜之间设置有检修阀。[0019] 与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:[0020] 本发明在使用时,首先将物料通入预处理单元内进行预处理,物料预处理完成后,通过泵送单元输送至反应釜内,物料在反应釜内反应生成产物,然后产物流入收集单元内进行收集;对收集的产物进行固液分离,液相产物输送至预处理单元再次参与反应,固态产物直接排出;[0021] 在反应过程中,输送控制组件、液位计以及泵送单元之间信号连接,液位计实时检测反应釜中的物料液面高度,反应初始,维持在一定的液位进行反应,经过一定时间反应,各项指标达到工艺要求之后,输送控制组件开启,反应产物进入收集单元。随着反应及卸料进行,液位计检测到反应釜中液位落至设定的低液位时,输送控制组件关闭,同时泵送单元开启,向反应釜输送新的反应原料,进而完成连续水热碳化过程。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图:[0023] 图1为本发明的流程示意图;[0024] 其中,1、第一进气口;2、第一进气阀;3、第一搅拌器;4、第一出气阀;5、第一出气口;6、搅拌釜;7、第一输送阀;8、输送泵;9、第二输送阀;10、第二进气口;11、第二进气阀;12、第二搅拌器;13、第二出气阀;14、第二出气口;15、反应釜;16、液位计;17、检修阀;18、比例控制阀;19、第一产物阀;20、第二产物阀;21、第一产物罐;22、第二产物罐;23、循环泵。具体实施方式[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。[0026] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。[0027] 参照图1,本发明公开了一种用于高湿有机固废连续水热碳化的反应装置,包括:顺序连通的预处理单元、泵送单元、反应单元以及收集单元,收集单元与预处理单元连通;[0028] 反应单元包括反应釜15,反应釜15内设置有液位计16,反应釜15的进口与泵送单元之间设置有第二输送阀9,反应釜15的出口与收集单元之间设置有输送控制组件,输送控制组件、液位计16以及泵送单元之间信号连接。[0029] 本发明在使用时,首先将物料通入预处理单元内进行预处理,物料预处理完成后,通过泵送单元输送至反应釜内,物料在反应釜内反应生成产物,然后产物流入收集单元内进行收集;对收集的产物进行固液分离,液相产物输送至预处理单元再次参与反应,固态产物直接排出;[0030] 在反应过程中,输送控制组件、液位计16以及泵送单元之间信号连接,液位计16实时检测反应釜15中的物料液面高度,反应初始,维持在一定的液位进行反应,经过一定时间反应,各项指标达到工艺要求之后,输送控制组件开启,反应产物进入收集单元。随着反应及卸料进行,液位计16检测到反应釜中液位落至设定的低液位时,输送控制组件关闭,同时泵送单元开启,向反应釜15输送新的反应原料,进而完成连续水热碳化过程。[0031] 进一步优化方案,预处理单元包括搅拌釜6,搅拌釜6的进料口与收集单元连通,搅拌釜6的顶端固接有第一搅拌器3,第一搅拌器3的搅拌端伸入搅拌釜6内,搅拌釜6上设置有第一吹扫组件。[0032] 第一搅拌器3优选为电磁搅拌器,第一吹扫组件用于对搅拌釜6的内腔进行吹扫,使搅拌釜6内充满惰性气体。[0033] 进一步优化方案,第一吹扫组件包括与搅拌釜6连通的第一进气口1,第一进气口1上设置有第一进气阀2;[0034] 搅拌釜6连通有第一出气口5,第一出气口5远离第一进气口1,第一出气口5上设置有第一出气阀4。[0035] 打开第一进气阀2以及第一出气阀4,通过第一进气口1向搅拌釜6内通入惰性气体;待惰性气体充满搅拌釜6,依次关闭第一进气阀2以及第一出气阀4,使搅拌釜6内保持惰性气体环境。[0036] 进一步优化方案,泵送单元包括输送泵8,输送泵8的进料口与搅拌釜6的出料口连通,输送泵8与搅拌釜6之间设置有第一输送阀7;[0037] 输送泵8的出料口与反应釜15的进料口连通,第二输送阀9设置在输送泵8与反应釜15之间。[0038] 通过输送泵8将物料从搅拌釜6送入至反应釜15内。[0039] 进一步优化方案,反应釜15的顶端固接有第二搅拌器12,第二搅拌器12的搅拌端伸入反应釜15内,反应釜15上设置有第二吹扫组件。[0040] 第二搅拌器12优选为电磁搅拌器;第二吹扫组件用于对反应釜15内进行吹扫,使反应釜15内充满惰性气体。[0041] 进一步优化方案,第二吹扫组件包括与反应釜15连通的第二进气口10,第二进气口10与反应釜15之间设置有第二进气阀11;[0042] 反应釜15连通有第二出气口14,第二出气口14远离第二进气口10,第二出气口14与反应釜15之间设置有第二出气阀13。[0043] 第二进气阀11与第二出气阀13打开,通过第二进气口10向反应釜15内通入惰性气体,待惰性气体充满反应釜15,依次关闭第二进气阀11与第二出气阀13,使反应釜15内保持惰性气体环境。[0044] 进一步优化方案,收集单元包括第一产物罐21以及第二产物罐22,第一产物罐21与第二产物罐22并联,第一产物罐21以及第二产物罐22分别与反应釜15的出料口连通,输送控制组件设置在反应釜15与第一产物罐21以及第二产物罐22之间,第一产物罐21以及第二产物罐22的出液口均与循环泵23的进料口连通,循环泵23的出料口与搅拌釜6的进料口连通。[0045] 第一产物罐21以及第二产物罐22使用一个备用一个,当第一产物罐21集满产物后,换用第二产物罐22收集产物,第一产物罐21以及第二产物罐22交替使用,可以更好地实现连续水热碳化过程。[0046] 进一步优化方案,输送控制组件包括与反应釜15的出料口连通的比例控制阀18,比例控制阀18与液位计16信号连接,比例控制阀18的出口分别连通有第一产物阀19与第二产物阀20,第一产物阀19与第一产物罐21连通,第二产物阀20与第二产物罐22连通。[0047] 液位计16检测反应釜15内物料的液位高度,并实时传递至比例控制阀18以及输送泵8处,控制输送泵8以及比例控制阀18的启闭。[0048] 进一步优化方案,比例控制阀18与反应釜15之间设置有检修阀17。检修阀17处于常开状态,当对装置进行检修时,检修阀17关闭。[0049] 其中一种工作流程:[0050] 首先,将惰性气体(优选为氮气)通过第一进气口1通入搅拌釜6内,将搅拌釜6内的空气吹出,待搅拌釜6内充满惰性气体后,依次关闭第一进气阀2以及第一出气阀4,使搅拌釜6内保持惰性气体环境;[0051] 通过第二进气口10向反应釜15内通入惰性气体,待惰性气体充满反应釜15,依次关闭第二进气阀11与第二出气阀13,使反应釜15内保持惰性气体环境;[0052] 将物料通入搅拌釜6内进行预处理,通过第一搅拌器3对物料进行搅拌同时对物料进行预热,预热温度小于等于八十摄氏度;预热完成后,通过输送泵8将物料送入反应釜15内进行反应,液位计16实时检测反应釜15中的物料液面高度,反应初始,维持在一定的液位进行反应,经过一定时间反应,各项指标达到工艺要求之后,比例控制阀18开启,反应产物通过第一产物阀19进入第一产物罐21或者通过第二产物阀20进入第二产物罐22,随着反应及卸料进行,液位计16检测到反应釜15中液位落至设定的低液位时,比例控制阀18关闭,同时输送泵8以及第二输送阀9开启,向反应釜15输送新的反应原料,进而完成连续水热碳化过程。[0053] 第一产物罐21或者第二产物罐22内的物料进行固液分离,液相产物在循环泵23的作用下通入搅拌釜6内,固相产物直接排出。[0054] 另一种工作流程:[0055] 液位计16检测反应釜15中液位变化,并实时反馈至输送泵8以及比例控制阀18,从而控制输送泵8以及比例控制阀18的流量,使反应釜15的进出料平衡,实现连续反应。[0056] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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,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。[0057] 以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
专利地区:山东
专利申请日期:2023-12-28
专利公开日期:2024-09-03
专利公告号:CN117683549B