一种节能式高温水解反应釜及其操作方法与流程

本发明涉及反应釜设备技术领域，尤其涉及一种节能式高温水解反应釜及其操作方法。

背景技术：

在当前社会发展形势下，广大群众愈发关注生活垃圾污水的处理，同时生活垃圾处理是全社会所关注的问题。通过水解的方式对生活垃圾进行处理，有机物在无氧或缺氧的状态下加热，利用热能使化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转化为小分子量的可燃气体、液体燃料和焦炭。在当前技术中，为污水中的有机物加热存在许多问题，首先，若是在污水进入反应釜之前加热，会产生有害气体，并且难以控制，其次，若是在反应釜内加热，对于反应釜的可靠性有很高的要求，且由于反应釜工作环境恶劣，存在发生事故的危险。

在当前的反应釜中，尚未出现针对于生活污水中一边加热一边水解反应的处理操作，因此当前急需一种设备能够处理上述情况，为生活垃圾污水处理过程中的加热过程进行优化，目的在于使水解反应充分进行，使污水中有机物能够尽可能的被处理，无需额外加热处理，能够在一定程度上节约能源。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

基于上述原因，本申请人提出了一种节能式高温水解反应釜及其操作方法，旨在解决上述问题。

技术实现要素：

为了满足上述要求，本发明的目的在于提供一种节能式高温水解反应釜及其操作方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种节能式高温水解反应釜，包括釜体，与釜体通过法兰密封联接的釜盖，安装于釜体内的搅拌器，与搅拌器连接的蒸汽输入装置；所述搅拌器一端安装于釜盖上端安装孔，另一端固定于釜体下端的固定支架结构；所述釜盖上端设有装置基架，所述装置基架安装有驱动电机以及调速器，所述搅拌器与调速器的输出端通过连接件连接；

所述搅拌器包括转动轴，安装于转动轴上的若干螺旋结构，以及套设于转动轴下端的支撑限位件；所述螺旋结构设有若干排气孔，所述螺旋结构内部设有与排气孔连接的空腔，所述转动轴为设有下端开口的连接腔的管状结构，所述连接腔与空腔连通；所述固定支架机构与转动轴连接处设有蒸汽输入口，所述连接腔与蒸汽输入口连通。

进一步技术方案为，所述螺旋结构连接有若干支撑管，所述支撑管连通排气孔以及连接腔。

进一步技术方案为，所述蒸汽输入装置包括，蒸汽锅炉，与蒸汽锅炉输出端连接的输出管；所述输出管与固定支架结构连接，所述蒸汽输入口为贯通釜体的贯通孔。

进一步技术方案为，所述蒸汽输入口设有单向气阀。

进一步技术方案为，所述输出管外侧与蒸汽输入口密封连接。

进一步技术方案为，所述蒸汽输入口与转动轴密封连接。

进一步技术方案为，所述釜盖上端设有排气通道，所述排气通道安装有控制阀。

进一步技术方案为，所述螺旋结构为耐高温材料制作的结构。

进一步技术方案为，所述支撑限位件为轴承，所述支撑限位件安装于固定支架结构。

本发明还公开了一种节能式高温水解反应釜的操作方法，基于上述任一项中所述的节能式高温水解反应釜，包括以下步骤：

步骤s1，将待处理液体注入所述釜体内，对所述釜体抽真空，使所述釜体内气压达到50kpa；

步骤s2，启动所述蒸汽输入装置以及驱动电机，所述搅拌器开始搅拌，所述蒸汽输入装置通过搅拌器向釜体内输入高温蒸汽；所述蒸汽输入装置运行20分钟，停止输入蒸汽；

步骤s3，所述驱动电机运行1小时后停止，通过所述排气通道对釜体抽真空，使所述釜体内气压达到40kpa；

步骤s4，启动所述蒸汽输入装置以及驱动电机，所述蒸汽输入装置运行30分钟，停止输入蒸汽；

步骤s5，所述驱动电机运行1小时后停止，排出所述釜体内液体；

其中，所述步骤s2、步骤s3以及步骤s4循环执行若干次。

相比于现有技术,本发明的有益效果在于：采用本方案的反应釜，可有效对注入反应釜内的生活污水进行加热处理，利用釜体内的搅拌器的螺旋结构输出蒸汽，此时由于釜体内为相对真空，输入的蒸汽不会对釜体内产生较大压力，也避免了额外采用加热设备所需要的能源以及经济成本，达到节能的效果；搅拌器可一边进行搅拌，一边对污水进行加热；而且，搅拌器的驱动电机与蒸汽锅炉可分开工作，使用者能够根据加工方法进行调控时间，使水解反应充分进行，使得进入釜体的待处理液体以及混入液体的有机物能够得到较好的处理。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明一种节能式高温水解反应釜的具体实施例结构示意图；

图2是图1结构中搅拌器结构的具体实施例示意图。

附图标记

100釜体200釜盖

201安装孔202装置基架

203驱动电机204调速器

205连接件206排气通道

300搅拌器301转动轴

302螺旋结构303支撑限位件

304排气孔305空腔

306连接腔307搅拌棒

400蒸汽输入装置401蒸汽锅炉

402输出管500固定支架结构

501蒸汽输入口502单向阀

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，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”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。

此外，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

如图1以及图2所示的结构，为本发明一种节能式高温水解反应釜的一个具体实施例，包括釜体100，与釜体100通过法兰密封联接的釜盖200，安装于釜体100内的搅拌器300，与搅拌器300连接的蒸汽输入装置400；所述搅拌器300一端安装于釜盖200上端安装孔201，另一端固定于釜体100下端的固定支架结构500；所述釜盖200上端设有装置基架202，所述装置基架202安装有驱动电机203以及调速器204，所述搅拌器300与调速器204的输出端通过连接件205连接；

具体地，所述连接件205可采用但不限于联轴器、轴承、轴套，所述连接件205还可以采取其中的一种或多种组合的方式进行连接，使转动轴301能够被驱动电机203驱动旋转，从而实现搅拌效果。

釜体下部有放料孔，釜盖上开进料、搅拌观察、测温测压、蒸汽引出分馏、安全放空等工艺管孔。

本方案的釜体结构特性：

1、水解反应釜罐体：内罐体sus304或sus316l；夹套为q235－b或sus304；外保温壳体为sus304。不锈钢罐体内表面镜面抛光处理，精抛光ra≤0.4μm。外表面采用镜面或者2b横纹板。夹套形式：根据加热方式的不同而选用不同的夹套形式，包括全夹套、半管夹套、可拆式夹套。保温材料：采用填充珍珠棉、岩棉或聚氨酯浇注发泡，保持与外界的温差，达到隔热保温的效果。外壳体表面处理方式：镜面抛光或2b原色亚光或2b磨砂面亚光处理或喷漆处理。

2、上盖：采用两扇可开式活动盖(下斜底结构，或下锥底(或椭圆、蝶形封头)结构)，便于清洗，也可以选用上下锥形封头结构或上下椭圆(或蝶形)封头结构。不锈钢内表面镜面抛光处理(粗糙度ra≤0.4μm)，外表面机械抛光至ra≤0.8μm。

3、釜底结构：经旋压加工成r角，与内罐体焊接、抛光后无死角，并向出料口方向呈5°倾斜，便于放净物料无残留。

4、反应釜配置：电气控制箱(含温度仪、液位计量、压力显示、开关、指示灯、射灯开关等)、人孔、进出料口、冷热媒介质进出口、备用口、清洗口、温度表口、压力表口、真空口等。

5、各进出管口工艺开孔与内罐体焊接处均采用翻边工艺圆弧过渡，光滑易清洗无死角，外表美观。

如图2所示的实施例中，所述搅拌器300包括转动轴301，安装于转动轴301上的若干螺旋结构302，以及套设于转动轴30下端的支撑限位件303；所述螺旋结构302设有若干排气孔304，所述螺旋结构302内部设有与排气孔304连接的空腔305，所述转动轴301为设有下端开口的连接腔306的管状结构，所述连接腔306与空腔305连通；所述固定支架机构500与转动轴301连接处设有蒸汽输入口501，所述连接腔306与蒸汽输入口501连通。

如图2所示的实施例中，所述螺旋结构302连接有若干支撑管308，所述支撑管308连通排气孔304以及连接腔306。

如图1所示的实施例中，所述蒸汽输入装置400包括，蒸汽锅炉401，与蒸汽锅炉401输出端连接的输出管402；所述输出管402与固定支架结构500连接，所述蒸汽输入口501为贯通釜体100的贯通孔。

如图1所示的实施例中，优选地，所述蒸汽输入口501设有单向气阀502，具体地，本处设置单向阀502的目的在于设置一道阀门，为防止釜体100内的液体溢出，保证釜体100内的液体能够充分水解反应。

如图1所示的实施例中，优选地，所述输出管402外侧与蒸汽输入口501密封连接。

如图1所示的实施例中，优选地，所述蒸汽输入口501与转动轴301密封连接。

具体地，见图1所示，所述转动轴301与输出管402并未直接接触，所述转动轴301与输出管402之间设有单向阀502，所述转动轴301近于蒸汽输入口501上端的位置采取密封连接，同时能够保证转动轴能够转动。

如图1所示的实施例中，所述釜盖200上端设有排气通道206，所述排气通道206安装有控制阀，具体地，所述控制阀用于控制釜体100内的气体不溢出。

优选地，所述螺旋结构302为耐高温材料制作的结构，当高温蒸汽通过时，能够保持结构的可靠性。

如图1所示的实施例中，所述转动轴301还连接有用于提升搅拌效率的搅拌棒307。

如图1以及图2所示的实施例中，所述支撑限位件303为轴承，所述支撑限位件303安装于固定支架结构500，用于保证转动轴301旋转的可靠性，具体地，所述支撑限位件303在转动轴301的位置可调，用于适配多种反应釜。

本发明还公开了一种节能式高温水解反应釜的操作方法，基于上述任一项中所述的节能式高温水解反应釜，结合图1以及图2，包括以下步骤：

步骤s1，将待处理液体注入所述釜体100内，对所述釜体100抽真空，使所述釜体100内气压达到50kpa；

步骤s2，启动所述蒸汽输入装置400以及驱动电机203，所述搅拌器300开始搅拌，所述蒸汽输入装置400通过搅拌器300向釜体100内输入高温蒸汽；所述蒸汽输入装置400运行20分钟，停止输入蒸汽；

步骤s3，所述驱动电机203运行1小时后停止，通过所述排气通道206对釜体100抽真空，使所述釜体100内气压达到40kpa；

步骤s4，启动所述蒸汽输入装置400以及驱动电机203，所述蒸汽输入装置400运行30分钟，停止输入蒸汽；

步骤s5，所述驱动电机203运行1小时后停止，排出所述釜体100内液体；

其中，所述步骤s2、步骤s3以及步骤s4可循环执行若干次。

本发明的技术方案利用“反应釜”装置，并配合独有的搅拌器与设有若干排气孔的螺旋结构相配和的加热式处理污水污物的技术使垃圾中的有机质迅速分解消化、转化为植物所需的有机肥料。实现了生活垃圾随进随清、日产日清、无二次污染、高资源化利用、占地面积小、经济效益好的技术革命。

具体地，上述水解反应中，需要使用到酶，酶是一种生物催化剂，具有很强的高效催化功能，可加快生物化学反应的进行。本发明的“反应釜”快速降解可以各类高性能仿酶催化降解为主，以高温高压的物理手段为辅，在一定的压力、温度和饱和蒸汽条件下，将有机质物料置于特别设计的降解反应釜内，在2小时内便能将有机质进行高强度的快速分解；同时在封闭的“反应釜”中营养陈分全部保留。在该仿生反应中，有机质中的淀粉和纤维素分解为葡萄糖，木质素分解为低分子聚合物，蛋白质分级为氨基酸等。葡萄糖和氨基酸可以被植物直接吸收，低分子聚合物可以改良土壤特性，增加土壤中有机胶体含量，为植物的生长提供良好的环境。因此，本发明“反应釜”快速降解系统达到了生活垃圾中的有机质快速、清洁、资源化处理的理想效果。

综上所述，采用本方案的反应釜，可有效对注入反应釜内的生活污水进行加热处理，利用釜体内的搅拌器的螺旋结构输出蒸汽，此时由于釜体内为相对真空，输入的蒸汽不会对釜体内产生较大压力，也避免了额外采用加热设备所需要的能源以及经济成本，达到节能的效果；搅拌器可一边进行搅拌，一边对污水进行加热；而且，搅拌器的驱动电机与蒸汽锅炉可分开工作，使用者能够根据加工方法进行调控时间，使水解反应充分进行，使得进入釜体的待处理液体以及混入液体的有机物能够得到较好的处理。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变应该属于本发明权利要求的保护范围之内。