王 斌

(中冶葫蘆島有色金屬集團(tuán)有限公司，125003)

概述

本項(xiàng)目研發(fā)出工業(yè)化裝置中的核心設(shè)備6 m3蒸煮釜并使其產(chǎn)業(yè)化，開(kāi)展了反應(yīng)器攪拌器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、反應(yīng)釜軸封型式設(shè)置、冷凝器傳熱計(jì)算、裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。釜體結(jié)構(gòu)形式為臥式結(jié)構(gòu)，中間為圓柱形，兩端為錐形。釜體內(nèi)部設(shè)有攪拌裝置，解決了反應(yīng)釜攪拌流場(chǎng)、軸封泄漏等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出城市垃圾處理裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化自動(dòng)控制。本設(shè)備不僅解決生活垃圾、城市環(huán)境污染問(wèn)題，而且能夠在進(jìn)行資源化轉(zhuǎn)化過(guò)程中創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)避免了城市生活垃圾用填埋、焚燒等方法進(jìn)行處理產(chǎn)生二次污染、占用土地等弊端問(wèn)題，因此應(yīng)用 GS 亞臨界水解技術(shù)處理城市生活垃圾為當(dāng)今最環(huán)保、節(jié)約資源的解決方案。

1 技術(shù)方案

釜體結(jié)構(gòu)形式為臥式結(jié)構(gòu)，中間為圓柱形，兩端為錐形。釜體內(nèi)部設(shè)有攪拌裝置，在“高溫高壓”產(chǎn)生的亞臨界水(又稱近臨界水)反應(yīng)條件下物料進(jìn)行反應(yīng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行攪拌，同時(shí)在物料反應(yīng)完畢后將物料輸送出反應(yīng)釜。攪拌軸密封采用機(jī)械密封。開(kāi)展了反應(yīng)器攪拌器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、反應(yīng)釜軸封型式設(shè)置、冷凝器傳熱計(jì)算、裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。解決了反應(yīng)釜攪拌流場(chǎng)、軸封泄漏等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化自動(dòng)控制。開(kāi)發(fā)出城市垃圾處理裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化自動(dòng)控制。

高壓蒸汽催化水解處理裝置，由蒸煮釜、攪拌軸、攪拌葉、葉板組合構(gòu)成，蒸煮釜(5)為欖形，左右兩端設(shè)有密封蓋(8)，中間上部設(shè)有投料口(6)，中間下部設(shè)有出料口(7)，投料口(6)和出料口(8)中均設(shè)有球閥，用于密封和控制投料口和出料口；攪拌軸(1)位于蒸煮釜(5)中央，兩端固定于蒸煮釜兩端密封蓋內(nèi)側(cè)中心部位，攪拌葉共有 3-5 組，基本均勻地安裝于攪拌軸(1)上，每組攪拌葉分為上下兩支槳葉，一支為較長(zhǎng)的槳葉(2)，另一支為較短的槳葉(3)，每支槳葉的端部設(shè)有橫向的葉板(4)，各組攪拌葉在攪拌軸上按一定角度均勻分布；其中，較長(zhǎng)漿葉的葉板端部與蒸煮釜筒的間隙較小，較短漿葉的葉板端部與蒸煮釜筒璧的間隙較大，長(zhǎng)、短漿葉的葉板與攪拌軸的夾角相反；蒸煮釜中兩端攪拌葉組的位置及葉板角度以主軸中心垂直線呈鏡面對(duì)稱。如下圖所示。

2 技術(shù)原理

固體有機(jī)廢棄物高壓蒸汽催化水解處理技術(shù)-GS，是目前世界上首個(gè)基于亞臨界水解原理，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效生產(chǎn)有機(jī)肥料及飼料的制造系統(tǒng)。GS技術(shù)是利用“高溫高壓”產(chǎn)生的亞臨界水(又稱近臨界水)反應(yīng)條件，設(shè)計(jì)制造了可在亞臨界水環(huán)境的反應(yīng)釜。設(shè)備工作時(shí)，一方面水的密度加大，另一方面溫度壓力增加，導(dǎo)致離解系數(shù)加大，在水的溶解劑催化作用下，使有機(jī)聚合物、淀粉、蛋白質(zhì)等被分解為葡萄糖及氨基酸，各種聚合物分子鏈被分解擊碎而進(jìn)行無(wú)害化反應(yīng)、聚合。該項(xiàng)技術(shù)可以有效處理城市有機(jī)生活垃圾(包括廚余、生活污泥、農(nóng)業(yè)廢棄物、植廢等)，有效殺滅有害病菌，還原和干化有機(jī)物，經(jīng)過(guò)高科技工藝配方，可提煉出干凈綠色的新能源包括：生物油、乙醇、沼氣等，而最終的剩液剩渣可制成均勻顆料狀、無(wú)臭、無(wú)毒、無(wú)害、干化的優(yōu)質(zhì)生物有機(jī)肥及液態(tài)肥。

亞臨界水具有以下特點(diǎn)：

★環(huán)境友好溶劑，是未來(lái)綠色化工業(yè)的核心發(fā)展技術(shù)。

★無(wú)需添加催化劑，同時(shí)進(jìn)行氧化、還原、分解、聚合反應(yīng)。

★ 降低極性，提高溶解反應(yīng)度，縮短反應(yīng)時(shí)間。

★低能耗、高效率、零污染、高產(chǎn)出。

★高效分解、裂解高分子聚合物。

3 總體性能指標(biāo)

⑴有效容積 7.5 m3

⑵工作壓力 2 Mpa-2.5 Mpa

⑶工作溫度 220 ℃-230 ℃

⑷物料重量 3000 Kg

⑸攪拌拌軸轉(zhuǎn)速 0 r/min～12 r/min(變頻電機(jī))

⑹設(shè)備表面溫度40 ℃

⑺主體材質(zhì) 0Cr18Ni9

⑻攪拌軸材質(zhì) 0Cr18Ni9

⑼攪拌葉級(jí)數(shù) 10級(jí)

⑽卸壓時(shí)間 40 min

⑾傳動(dòng)軸形式 三段式

⑿釜體上進(jìn)汽口法蘭、卸汽口管法蘭、進(jìn)料口法蘭均在平臺(tái)上

⒀換熱器后加裝高壓引風(fēng)機(jī)旁路，釜內(nèi)壓力≤0.1 Mpa(可調(diào))時(shí)啟動(dòng)

⒁攪拌軸密封方式采用填料密封，填料壓蓋采用碟簧壓力自動(dòng)補(bǔ)償

⒂使用壽命 10(5 萬(wàn)次)年

4 綜合比較

固體有機(jī)廢棄物高壓蒸汽催化水解處理技術(shù)-GS，是基于亞臨界水解原理，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效生產(chǎn)有機(jī)肥料及飼料的制造系統(tǒng)。本研究避免了傳統(tǒng)生活垃圾處理方法中的弊端填埋方式污染大氣、地下水；焚燒、熱解方式產(chǎn)生二噁英(致癌物)、煙塵。本設(shè)備研制產(chǎn)業(yè)化的裝置結(jié)構(gòu)緊湊、合理、易于實(shí)現(xiàn)，處理效率高，實(shí)施成本低。