为泥质物干燥蒸汽凝汽器除垢的三相流化床清污器及具有其的三相流化床清污器单元
阅读说明：本技术 为泥质物干燥蒸汽凝汽器除垢的三相流化床清污器及具有其的三相流化床清污器单元 (Three-phase fluidized bed dirt cleaner for descaling mud drying steam condenser and three-phase fluidized bed dirt cleaner unit with three-phase fluidized bed dirt cleaner ) 是由 张绪祎 杨海瑞 邵海杰 于 2020-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种为泥质物干燥蒸汽凝汽器除垢的三相流化床清污器及具有其的三相流化床清污器单元,三相流化床清污器包括三相流化床清污装置和列管式凝汽器,三相流化床清污装置内设有固体颗粒和水,其底部设有流化空气入口和排污口；列管式凝汽器的下端与三相流化床清污装置的上端相连,列管式凝汽器内设有列管,列管内通有冷却水,列管式凝汽器上设有泥质物干燥蒸汽入口、流化用水注入口、凝结水出口、未凝气出口和流化空气出口。采用该清污器对冷凝泥质物干燥蒸汽的凝汽器进行简单易行的清污,一方面可以有效回收泥质物干燥后的待冷凝气体中的水资源和热量,大幅度减少需处置污水量；再一方面,解决了现有间接换热器沾污结垢不便清理的难题。(The invention discloses a three-phase fluidized bed dirt cleaner for descaling a sludge drying steam condenser and a three-phase fluidized bed dirt cleaner unit with the three-phase fluidized bed dirt cleaner, wherein the three-phase fluidized bed dirt cleaner comprises a three-phase fluidized bed dirt cleaning device and a tubular condenser, solid particles and water are arranged in the three-phase fluidized bed dirt cleaning device, and a fluidized air inlet and a drain outlet are formed in the bottom of the three-phase fluidized bed dirt cleaning device; the lower end of the tubular condenser is connected with the upper end of the three-phase fluidized bed sewage disposal device, a tubular is arranged in the tubular condenser, cooling water is introduced into the tubular, and the tubular condenser is provided with a muddy matter drying steam inlet, a fluidizing water injection port, a condensed water outlet, an uncondensed gas outlet and a fluidized air outlet. The condenser for condensing the sludge dry steam is simply and easily cleaned by adopting the dirt cleaner, so that on one hand, water resources and heat in the sludge dry gas to be condensed can be effectively recovered, and the amount of sewage to be treated is greatly reduced; on the other hand, the problem that the existing indirect heat exchanger is inconvenient to clean and has the stain and scale is solved.)
技术领域
本发明属于泥质物干燥蒸汽凝汽器清污设备领域，具体涉及一种为泥质物干燥蒸汽凝汽器除垢的三相流化床清污器及具有其的三相流化床清污器单元。
背景技术
多种泥质物需要干燥，比如生活污泥、煤泥、赤泥等。这些泥质物干燥所产生的蒸汽并不纯净，它们带有尘颗粒、有机物等，生活污泥蒸汽还有强烈异味和有毒气体成分。对于无害蒸汽往往直接排放，而对于有害蒸汽多采取喷雾直接冷凝，以减少气体处置量。但这种处置方式会将数十倍于蒸汽量的清洁冷水变成温热污水，增加水处理负担，同时如果蒸汽中含有不易凝结气体时，它们会携带较多雾滴和细尘，给后续处理带来困难。将干燥产生的蒸汽间接冷凝既可以回收热量，又可以回收水资源，即使凝结水仍为污水，其后的处置量也小很多。由于蒸汽在80～90℃的饱和分压已经很低，凝结换热系数又很高，凝汽设备会很紧凑，产生的热水可用性很好。但是所设置换热管表面极易沾污，传热效果会因沾污结垢而变差。性能良好的清污设备是泥质物干燥产生的蒸汽能否用凝汽器回收热量并简化后续水处理工艺的关键。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种为泥质物干燥蒸汽凝汽器除垢的三相流化床清污器及具有其的三相流化床清污器单元，采用本申请的清污器对冷凝泥质物干燥蒸汽的凝汽器进行简单易行的清污，一方面可以有效回收泥质物干燥后的待冷凝气体中的水资源和热量，大幅度减少需处置污水量；再一方面，解决了现有间接换热器沾污结垢不便清理的难题。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种为泥质物干燥蒸汽凝汽器除垢的三相流化床清污器。根据本发明的实施例，所述清污器包括：
三相流化床清污装置，所述三相流化床清污装置内设有固体颗粒和水，其底部设有流化空气入口和排污口；
列管式凝汽器，所述列管式凝汽器的下端与所述三相流化床清污装置的上端相连，并且所述列管式凝汽器内设有列管，所述列管内通有冷却水，所述列管式凝汽器上设有泥质物干燥蒸汽入口、流化用水注入口、凝结水出口、未凝气出口和流化空气出口。
根据本发明实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器，其包括三相流化床清污装置和列管式凝汽器，三相流化床清污装置布置在列管式凝汽器的下方。当列管凝汽器中列管的清洁程度尚不需要清污时，三相流化床清污装置中的固体颗粒和水均处于静止状态，列管式凝汽器则处于凝汽状态，泥质物干燥蒸汽由设于列管式凝汽器上的泥质物干燥蒸汽入口进入，被列管内冷却水冷却而凝结，凝结水从列管式凝汽器上的凝结水出口排出，未凝气从列管式凝汽器上的未凝气出口排出；当列管式凝汽器中列管清洁程度需要清污时，关闭泥质物干燥蒸汽入口，通过位于列管凝汽器上的流化用水注入口注水，使水位高于列管式凝汽器最上层列管，注入水和三相流化床清污装置中的固体颗粒均在鼓入的流化空气带动下处于流化状态，通过固体颗粒对污垢的摩擦，列管式凝汽器内列管表面污垢被清除，流化空气从列管凝汽器上的流化空气出口排出。清污完成后，关闭流化空气入口，固体颗粒逐渐沉降，开启凝结水出口，使得浸没列管式凝汽器内列管的水被排出，列管式凝汽器转入凝汽状态。多次反复后，三相流化床清污装置中沉落的颗粒会夹带污垢，需定期排出、清洗、更换。由此，采用本申请的清污器对冷凝泥质物干燥蒸汽的凝汽器进行简单易行的清污，一方面可以有效回收泥质物干燥后的待冷凝气体中的水资源和热量，大幅度减少需处置污水量；再一方面，解决了现有间接换热器沾污结垢不便清理的难题。
另外，根据本发明上述实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除垢的三相流化床清污器器还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述列管式凝汽器内自上而下包括换热区和折返区，所述换热区内设有自上而下延伸的挡板，所述挡板将所述换热区分割为第一子换热区和第二子换热区，所述第一子换热区自上而下包括进气区和下行换热区，所述第二子换热区自下而上包括上行换热区和排气区，所述进气区设有所述泥质物干燥蒸汽入口、所述流化床用水注入口和所述流化空气出口，所述下行换热区和所述上行换热区均设有多根所述列管，所述排气区设有所述未凝气出口和所述流化空气出口，所述凝结水出口设在所述折返区。
在本发明的一些实施例中，所述泥质物干燥蒸汽入口和所述未凝气出口设在所述列管式凝汽器的相对侧。
在本发明的一些实施例中，所述列管式凝汽器自上而下包括进气区、换热区和排气区，所述泥质物干燥蒸汽入口、所述流化用水注入口和所述流化空气出口设在所述进气区，所述换热区设有多根所述列管，所述未凝气出口和所述凝结水出口设在所述排气区。
在本发明的一些实施例中，所述固体颗粒为粒径0.2～1.5mm的硬质颗粒。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种三相流化床清污器单元。根据本发明的实施例，所述清污器单元包括至少两个上述的清污器。由此，通过采用至少两个上述清污器，其中至少一个清污器进行凝结换热，另外至少一个清污器进行清污，然后固定间隔时间切换状态，从而实现待冷凝气体的连续式处理。
另外，根据本发明上述实施例的三相流化床清污器单元还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，上述清污器单元进一步包括：控制装置，所述控制装置与每一个所述清污器的仪表和/或执行机构零部件相连。由此，可以提高该清污器单元的自动化水平。
在本发明的一些实施例中，每个所述清污器上的流化用水注入口、泥质物干燥蒸汽入口、未凝气出口、流化空气出口、凝结水出口、流化空气入口和排污口处均有控制阀，所述控制装置与每一个所述控制阀相连。由此，可以提高该清污器单元的自动化水平。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器的处于凝汽状态时在一个方向上的剖视图；
图2是根据本发明另一个实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器的处于凝汽状态时在一个方向上的剖视图；
图3是根据本发明一个实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器的处于凝汽状态时在另一个方向上的剖视图；
图4是根据本发明一个实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器处于清污状态时在一个方向上的剖视图；
图5是根据本发明另一个实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器的处于凝汽状态时在一个方向上的剖视图；
图6是根据本发明另一个实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器的处于凝汽状态时在另一个方向上的剖视图；
图7是根据本发明另一个实施例的为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器处于清污状态时在一个方向上的剖视图；
图8是根据本发明一个实施例的三相流化床清污器单元的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
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”、“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。
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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，除非另有明确的限定。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“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。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种为泥质物干燥蒸汽凝汽器除污的三相流化床清污器。根据本发明的实施例，参考图1，清污器1000包括列管式凝汽器100和三相流化床清污装置200。
根据本发明的实施例，参考图1，列管式凝汽器100内设有列管10，列管10内通有冷却水，列管式凝汽器100上设有泥质物干燥蒸汽入口101、流化用水注入口102、凝结水出口103、未凝气出口104和流化空气出口105。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对列管式凝汽器100上泥质物干燥蒸汽入口101和未凝气出口104的具体位置进行选择，例如泥质物干燥蒸汽入口101设在列管式凝汽器100的顶端，未凝气出口104设在列管式凝汽器100侧壁的下端；又例如干燥蒸汽入口101设在列管式凝汽器100上侧壁的下端，未凝气出口104设在列管式凝汽器100顶端或泥质物干燥蒸汽入口101和未凝气出口104均设在列管式凝汽器100的顶端。
根据本发明的实施例，参考图1，三相流化床清污装置200的上端与列管式凝汽器100的下端相连，并且三相流化床清污装置200内设有固体颗21和水，其底部设有流化空气入口201和排污口202。优选地，该三相流化床清污装置200内的固体颗粒21为粒径0.2～1.5mm的硬质颗粒，从而可以提高列管10上污垢的去除效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对硬质颗粒的具体类型进行选择，只要能够实现列管式凝汽器100内列管10上污垢的有效去除即可。
具体的，当列管凝汽器100中列管10的清洁程度尚不需要清污时，三相流化床清污装置200中的固体颗粒21和水均处于静止状态，列管式凝汽器100则处于凝汽状态，泥质物干燥蒸汽由设于列管式凝汽器100上的泥质物干燥蒸汽入口101进入，被列管10内冷却水冷却而凝结，凝结水从列管式凝汽器100上的凝结水出口103排出，未凝气从列管式凝汽器100上的未凝气出口104排出；当列管式凝汽器100中列管10清洁程度需要清污时，关闭泥质物干燥蒸汽入口101，通过位于列管凝汽器100上的流化用水注入口102注水，使水位高于列管式凝汽器100最上层列管10，注入的水和三相流化床清污装置200中的固体颗粒21均在鼓入的流化空气带动下处于流化状态，通过固体颗粒21对污垢的摩擦，列管式凝汽器100内列管10表面污垢被清除，流化空气从列管凝汽器100上的流化空气出口105排出。清污完成后，关闭流化空气入口201，固体颗粒21逐渐沉降，开启凝结水出口103，使得浸没列管式凝汽器100内列管10的水被排出，列管式凝汽器100转入凝汽状态。多次反复后，三相流化床清污装置200中沉落的颗粒会夹带污垢，需定期排出、清洗、更换。
为了描述更加清楚，下面结合图2～图4对本发明一种实施例的列管式凝汽器100进行详细描述。
根据本发明的实施例，参考图2～图4，列管式凝汽器100内自上而下包括换热区11和折返区12，换热区11内设有自上而下延伸的挡板13，挡板13将换热区11分割为第一子换热区14和第二子换热区15，第一子换热区14自上而下包括进气区16和下行换热区17，第二子换热区15自下而上包括上行换热区18和排气区19，进气区16设有泥质物干燥蒸汽入口101、流化用水注入口102和流化空气出口105，下行换热区17和上行换热区18均设有多根列管10，排气区19设有未凝气出口104和流化空气出口105，折返区12设有凝结水出口103。
具体的，参考图2和图3，在列管式凝汽器100处于凝汽状态，关闭流化用水注入口102和流化空气出口105，开启泥质物干燥蒸汽入口101、未凝气出口104和凝结水出口103，自泥质物干燥蒸汽入口101向进气区16供给泥质物干燥蒸汽，泥质物干燥蒸汽与下行换热区17内供给冷却水的列管10接触换热后，经折返区12折返向上，与上行换热区18内供给冷却水的列管10接触换热，泥质物干燥蒸汽中蒸汽凝结为水后落入三相流化床清污装置200，再经凝结水出口103排出，泥质物干燥蒸汽含有的未凝气依次经过进气区16、下行换热区17、折返区12、上行换热区18和排气区19后从设置在排气区19的未凝气出口104排出，同时在泥质物干燥蒸汽与列管10换热过程中，泥质物干燥蒸汽中携带的泥污粘附在列管10上。参考图4，当列管式凝汽器100中列管10清洁程度需要清污时，关闭列管式凝汽器100上的干燥蒸汽入口101、未凝气出口104和凝结水出口103，开启列管式凝汽器100上的流化用水注入口102、流化空气出口105以及流化床清污器200上的流化空气入口201，即通过流化用水注入口102向列管式凝汽器100和三相流化床清污装置200内注水，使得水液面超过上行换热区18和下行换热区17内最上端列管10，然后通过流化空气入口201向三相流化床清污装置200内供给流化空气，在流化空气的鼓动下，液体带动三相流化床清污装置200内的固体颗粒21作强烈扰动，并且由于上行换热区18和下行换热区17内充满水，因此气-液-固三相对上行换热区18和下行换热区17内的列管10进行清污，而且水可以使固体颗粒21对列管10表面的摩擦更为缓和，待清污完成后，关闭流化空气入口201，颗粒物逐渐沉降，然后开启凝结水出口103排出污水。当多次使用后，三相流化床清污装置200内的固体颗粒会减少并夹带污物，打开三相流化床清污装置200上的排污口202排出污水并更新固体颗粒。
优选地，参考图2，泥质物干燥蒸汽入口101和未凝气出口104设在列管式凝汽器100的相对侧，即泥质物干燥蒸汽含有的未凝气在气(汽)侧流动为双回程，即初始自进气区16上部一侧进入，由上而下依次经过进气区16和下行换热区17，进入折返区12折转后再由下而上依次经过上行换热区18和排气区19，未凝气由排气区19上部另一侧引出，从而提高泥质物干燥蒸汽在列管式凝汽器100中的停留时间，显著提高其中的水量和热量回收率。进一步地，每根列管10均沿水平方向布置，并且多根列管10沿列管式凝汽器100的高度方向间隔布置，并且凝结水出口103设在折返区12侧壁的下端。
为了描述更加清楚，下面结合图5～图7对本发明另一种实施例的列管式凝汽器100进行详细描述。
根据本发明的实施例，列管式凝汽器100自上而下包括进气区11、换热区12和排气区13，泥质物干燥蒸汽入口101、流化用水注入口102和流化空气出口105设在进气区11，换热区12设有多根列管10，未凝气出口104和凝结水出口103设在排气区13。
具体的，参考图5和图6，在列管式凝汽器100处于凝汽状态，关闭流化用水注入口102和流化空气出口105，开启泥质物干燥蒸汽入口101、未凝气出口104和凝结水出口103，自泥质物干燥蒸汽入口101向进气区11供给泥质物干燥蒸汽，泥质物干燥蒸汽下行与换热区12内供给冷却水的列管10接触换热，泥质物干燥蒸汽中蒸汽凝结为水后落入三相流化床清污装置200，再经凝结水出口103排出，泥质物干燥蒸汽含有的未凝气经排气区13上的未凝气出口104排出，同时在泥质物干燥蒸汽与列管10换热过程中，泥质物干燥蒸汽中携带的泥污粘附在列管10上。参考图7，当列管式凝汽器100中列管10清洁程度需要清污时，关闭列管式凝汽器100上的干燥蒸汽入口101、未凝气出口104和凝结水出口103，开启列管式凝汽器100上的流化用水注入口102、流化空气出口105以及流化床清污器200上的流化空气入口201，即通过流化用水注入口102向列管式凝汽器100和三相流化床清污装置200内注水，使得水液面超过换热区12内最上端列管10，然后通过流化空气入口201向三相流化床清污装置200内供给流化空气，在流化空气的鼓动下，液体带动三相流化床清污装置200内的固体颗粒21作强烈扰动，并且由于换热区12内充满水，因此气-液-固三相对换热区12内的列管10进行清污，而且水可以使固体颗粒21对列管10表面的摩擦更为缓和，待清污完成后，关闭流化空气入口201，颗粒物逐渐沉降，然后开启凝结水出口103排出污水。当多次使用后，三相流化床清污装置200内的固体颗粒会减少并夹带污物，打开三相流化床清污装置200上的排污口202排出污水并更新固体颗粒。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种用三相流化床清污器单元。根据本发明的实施例，该三相流化床清污器单元包括至少两个上述清污器1000。由此，通过采用至少两个上述清污器1000，其中至少一个清污器1000进行凝汽，另外至少一个凝汽器1000进行清污，然后固定间隔时间切换状态，从而实现待冷凝气体的连续式处理。
进一步地，上述三相清污器单元还包括控制装置300，该控制装置300与每一个清污器1000的仪表和/或执行机构零部件相连，即通过控制装置300切换清污器1000的工作状态。参考图8，以包括两个图2～图4的清污器1000为例，其中一个清污器1000处于凝汽状态，另一个清污器1000则处于清污状态，间隔固定时间，控制装置300控制两个清污器1000工作状态切换。优选地，每个清污器1000上的泥质物干燥蒸汽入口101、流化用水注入口102、凝结水出口103、未凝气出口104、流化空气出口105、流化空气入口201和排污口202处均有控制阀(未示出)，控制装置300与每一个控制阀相连，即控制装置300通过控制每一个清污器1000上进出口上的控制阀实现对每个清污器1000的控制。由此，可以提高该清污器单元的自动化水平。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对控制装置300的具体结构进行选择，只要能实现上述功能即可，同时本申请的清污器1000上的仪表和执行机构零部件均为本领域常规结构，此处不再赘述。
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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，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以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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