[发明专利]一种城市污泥除砂消毒预处理的装置与方法

权利要求书

1.一种用于城市污泥除砂消毒预处理的装置，其特征在于，包括：预热催化水解反应器、水热除砂消毒反应釜、熟料热交换系统和蒸汽回收利用系统，其中所述预热催化水解反应器用来对物料进行预热及催化水解预处理，所述水热除砂消毒反应釜用来对已经过所述预处理的所述物料进行高温高压条件下的反应以达到所述物料中砂与污泥有机质的分离并实现污泥的消毒处理，所述蒸汽回收利用系统用来对所述水热除砂消毒反应釜中的蒸汽热能进行回收以用于所述预热催化水解反应器，以及所述熟料热交换系统用来从所述水热除砂消毒反应釜中排出的高温熟料中回收余热。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述预热催化水解反应器配置有进料槽、设置在所述预热催化水解反应器内对物料进行搅拌的搅拌器、热（碱）水进口、过热蒸汽进口，以及设置于所述预热催化水解反应器内为反应物料提供保温作用的水热保温夹套。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述搅拌器为单螺旋、双螺旋或浆叶式机械式搅拌桨。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述水热除砂消毒反应釜包括水热反应釜进料阀、熟料出料口、蒸汽进口以及蒸汽截留阀，其中所述水热反应釜进料阀与所述预热催化水解反应器连接，而所述蒸汽截留阀通过单向阀与所述预热催化水解反应器的所述过热蒸汽进口连接。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述熟料热交换系统包括热交换器，所述热交换器被设置于所述水热除砂消毒反应釜的所述熟料出料口处，其中所述热交换器的出口和入口分别与所述预热催化水解反应器的所述水热保温夹套流体连通，使得对所述水热除砂消毒反应釜的出料进行冷却后而被加热的循环水能够用于对所述预热催化水解反应器的保温。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述蒸汽回收利用系统包括设置于所述水热除砂消毒反应釜的蒸汽进口和将蒸汽进一步导入所述水热除砂消毒反应釜中反应物料的蒸汽喷口，以及连接于所述水热除砂消毒反应釜并与所述预热催化水解反应器的所述过热蒸汽进口流体连通的所述蒸汽截留阀，还包括在经由所述蒸汽截留阀使所述水热除砂消毒反应釜分别地流通连接于所述预热催化水解反应器和所述热（碱）水箱，其进一步流体连通于所述预热催化水解反应器，使得从所述水热除砂消毒反应釜流出的饱和蒸汽通过所述蒸汽截留阀转化为低压过热蒸汽后，一方面经过所述过热蒸汽进口被送入所述预热催化水解反应器对所述物料进行预热，另一方面通入所述热（碱）水箱对其中有待喷入所述预热催化水解反应器的热（碱）水进行加热。

7.根据权利要求6所述的装置，其中包括多个的所述蒸汽喷口，其设置为，在蒸汽热能无法短时间内被所述物料充分吸收的情况下，可将所述水热除砂消毒反应釜顶部蒸汽抽取加压后通过所述蒸汽喷口喷入所述物料中，以充分将热量释放至所述物料。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述水热除砂消毒反应釜内设有用来防止物料沸腾造成喷溅的防喷溅罩。

9.一种用于城市污泥除砂消毒预处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：对城市污泥的物料进行预热及催化水解预处理；使经过所述预热和催化水解预处理的物料在水热除砂消毒反应釜中在高温高压条件下进行反应；然后对在所述水热除砂消毒反应釜中经过反应的熟料进行泄压以及出料处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述预热及催化水解预处理进一步包括将所述物料送入预热催化水解反应器并在搅拌作用下与热（碱）水混合而被稀释和预热以及进行初步的催化水解反应，然后将所述物料加到所述水热除砂消毒反应釜中，通过加入过热蒸汽使经过初步预热和催化水解的所述物料进一步被加热、催化水解并完全浆化，从而使得所述物料的粘度显著降低并使得所述物料中的大分子有机分子水解成较小的有机物分子。

11.根据权利要求9所述的方法，其中在所述水热除砂消毒反应釜中的反应进一步包括将饱和蒸汽送入所述水热除砂消毒反应釜，使其中的所述物料保持在高温高压条件下。

12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述水热除砂消毒反应釜中的所述物料所保持的高温高压条件包括压力为大约0.6~1.5Mpa。

13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述水热除砂消毒反应釜中的所述物料所保持的高温高压条件包括温度为大约130℃~180℃。