CN102428044A - 污泥水解设备、使用该设备的方法及在该污泥水解设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元 - Google Patents

Abstract

利用蒸汽连续水解污泥。在该过程中，低温污泥与经水解的高温污泥进行热交换以降低用于加热低温污泥的能量。而且，用于冷却高温污泥的装置不是必需的。

Description

污泥水解设备、使用该设备的方法及在该污泥水解设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元

技术领域

本发明公开涉及污泥水解设备、使用该设备的污泥水解方法以及在该污泥水解设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元。更具体而言，本发明公开涉及能够通过允许在经水解的高温污泥和待水解的低温污泥之间进行热交换而减少污泥水解所消耗的能量的污泥水解设备；使用该设备的污泥水解方法以及在该污泥水解设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元。

背景技术

本申请要求2009年3月18日在大韩民国提交的韩国专利申请10-2009-23282、10-2009-23283和10-2009-23284的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

通常，如果有机污泥例如下水道污泥、废弃食物和畜禽废水(下文中简称“污泥”)作为废弃物不作处理地排放，则可能发生环境污染，例如渗滤液、发臭和寄生虫孳生。同时，干污泥含有其量为3000大卡/1公斤的大量能量。如果可以在污泥处理过程中回收能量，则可能在经济上具有吸引力。然而，由于水含量达到80％的高百分比，所以污泥的能量尚未被利用。

换言之，只要从污泥中除去超过80％的大量水或利用微生物分解污泥，则可以回收污泥的能量。为此，已经开发了许多技术。然而，这些技术中的大部分存在经济上不可行的问题，因为所投入的能量大于所回收的能量，产生异味等。因此，截至目前，大部分污泥倾倒在海中或用作堆肥。然而，在海中倾倒污泥造成海洋污染。此外，用作堆肥的污泥在分解时产生大量甲烷气体，造成全球变暖。

同时，有机质主要由聚合物如碳水化合物、蛋白质和脂质与葡萄糖、氨基酸和脂肪酸结合组成。如果有机质与水一起被加热到超过200℃的高温，则有机质分解成葡萄糖、氨基酸等，此即所谓的水解。

已经开发了利用水解原理处理污泥的多种方法。然而，为了水解置于加热室内的污泥，现有的水解装置应将污泥直接加热至200℃以上的正常温度，这不仅需要充足的热能来升高温度，而且水解也应在密封容器中间歇进行。

由于因上述问题导致的从固化物质回收的能量小于投入的热能源，所以水解设备具有低能源效率，并且作为污泥处理方法在经济上不可行。

因此，需要用于在经水解的高温污泥和待水解的低温污泥之间进行热交换以使水解设备用于加热的能量可重新利用以减少能量投入的热交换单元。此外，也需要允许污泥连续水解并因此形成连续热交换流的连续水解设备。

同时，低温污泥的流动性极差，因而不允许通过对流进行传热。此外，低温污泥具有非常低的热导率，因此不允许通过接触进行传热。因此，基本不可能利用现有技术来配置热交换单元。

为此，有必要开发解决上述问题并确保有效水解的新的污泥水解设备、新的污泥水解方法以及新的热交换单元。

发明内容

技术问题

本发明公开设计用来解决现有技术中的问题，因此本发明公开涉及提供连续污泥水解设备，其允许在待水解的低温污泥和经水解的高温污泥之间进行热交换，从而不需要用于冷却高温污泥的装置；使用该设备的污泥水解方法；以及在该设备中提供的接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元。

本发明公开还涉及提供蒸汽式热交换单元，其利用高温污泥在其压力下降时产生蒸汽并快速冷却并且该蒸汽在接触低温污泥并冷凝时加热低温污泥的原理，通过蒸汽运动允许在高温污泥和低温污泥之间进行热交换；具有该蒸汽式热交换单元的污泥水解设备；和使用该蒸汽式热交换单元的污泥水解方法。

本发明公开还涉及提供污泥水解设备，其可通过串联设置多个上述蒸汽式热交换单元使得在高温污泥和低温污泥之间可多次进行蒸汽式热交换从而显著减少低温污泥水解所需的热能；以及使用该设备的污泥水解方法。

本发明公开还涉及提供接触式热交换单元，其允许通过旋转高温污泥管，在流动性低的低温污泥薄接触其中流过流动性良好的高温污泥的高温污泥管的外侧的状态下，在接触高温污泥管的高温污泥和低温污泥之间进行热交换，其目的是甚至在由于水的低蒸汽压力导致利用蒸汽的热交换不足的温度范围来加热低温污泥；具有该接触式热交换单元的污泥水解设备；以及使用该接触式热交换单元的污泥水解方法。

本发明公开还涉及提供污泥水解设备，其可通过多次进行接触式热交换而大幅减少低温污泥水解所需的热能；以及使用该污泥水解设备的污泥水解方法。

本发明公开还涉及提供使用连续加热装置的污泥水解设备，其可将低温污泥甚至连续注入到210℃和20atm的高蒸汽压力环境下的加热容器中，并且可从该容器中连续排放经加热和水解的污泥，使得可利用流动性极差的低温污泥经水解而流动的特性连续进行水解；以及使用该污泥水解设备的污泥水解方法。

技术方案

一方面，提供一种加热单元，其安装有压力容器和挡板以将水解容器和排放容器水平隔开。水解容器垂直分成蒸汽区和污泥区。如果使用在蒸汽区和污泥区之间往复的搅拌构件，则低温污泥和蒸汽被混合并加热以水解低温污泥，使得低温污泥像水一样溶解以越过挡板排放至排放容器。以此方式，低温污泥被连续水解。

如上所述设计出允许低温污泥以稳定速率连续水解的加热单元。为了加热连续供应至加热单元的低温污泥和冷却从加热单元连续排放的高温污泥，低温污泥和高温污泥利用在低温污泥和高温污泥之间的温度差进行热交换。

首先，从加热单元排放的经水解高温污泥可利用高压蒸汽作为介质进行热交换。因此，将高温污泥注入低压容器以产生对应于压力差的蒸汽并冷却高温污泥，随后将蒸汽供应至低温污泥容器以接触低温污泥。此时，在蒸汽式热交换单元中，蒸汽冷凝并加热低温污泥。利用蒸汽式热交换单元，低温污泥和高温污泥进行热交换。

通过蒸汽式热交换单元的经水解高温污泥已冷却至一定程度并且不产生高压蒸汽。但是，利用通过水解大幅改善流动性的特征，高温污泥接触圆柱形管的内表面并冷却。相反，待水解的低温污泥接触圆柱形管的外侧并被加热。该接触式热交换单元允许进行热交换。

在根据本发明公开的污泥水解设备中，流动性差的低温污泥顺序通过接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元，并且经水解的高温污泥顺序通过蒸汽式热交换单元和接触式热交换单元。在顺序通过接触式热交换单元和蒸汽式热交换单元时，高温污泥和低温污泥进行热交换，这使得水解低温污泥所需的加热能量最小化，有效地冷却经水解的高温污泥和降低设备的制造成本。

此外，在根据本发明公开的蒸汽式热交换单元中，如果低温污泥接触温度和压力处于蒸气压力曲线上的蒸汽，则蒸汽冷凝并加热低温污泥。具体而言，温度和压力处于蒸气压力曲线上的蒸汽只要略微冷却就变成水。在此，蒸汽式热交换单元充满这种蒸汽。因此，如果低温污泥接触该蒸汽，则蒸汽冷却并冷凝，这产生拉动周围蒸汽连续接触低温污泥并持续冷凝的真空空间。低温污泥的表面由于蒸汽的冷凝热而被加热，并且冷凝热转移进入污泥内使得低温污泥被加热。

经水解的高温污泥从接触式热交换单元排放，随后被污泥分离器分离成固体浓缩物和液体内容物。利用常用脱水机例如压滤机和离心脱水机将固体浓缩物分成固体内容物和液体内容物。可对从污泥分离器排放的液体内容物和从脱水机排放的液体内容物进行厌氧消化以得到甲烷气体。消化液可通过利用嗜氧微生物的水处理被纯化成清洁水并排放。该过程中产生的污泥被再次送入水解设备并水解。

从脱水机排放的固体内容物在绝氧高温环境下热解以变成将成为能源的气体和碳化物。

附图说明

根据以下参照附图的实施方案的说明，本发明公开的其它目的和方面将变得明显，附图中：

图1是示出水的蒸汽压力曲线以及水的温度和热能之间的关系的图；

图2是示出根据本发明公开的污泥水解设备的配置和处理从该污泥水解设备排放的高温污泥的方法的框图；

图3是示出根据本发明公开的污泥水解设备的加热单元和加压注射单元段的图；

图4a是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的加压注射单元的透视图；

图4b是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的加压注射单元的透视图；

图5是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的蒸汽式热交换单元的第一实施方案的透视图；

图6是示出图5的蒸汽式热交换单元的截面图；

图7是示出在图5的蒸汽式热交换单元中提供的高温污泥注射单元的部分截取透视图；

图8是示出在图5的蒸汽式热交换单元中提供的第一和第二旋转单元的分解透视图；

图9是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的蒸汽式热交换单元的第二实施方案的透视图；

图10是示出串联连接的多个图9的蒸汽式热交换单元的透视图；

图11是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的接触式热交换单元的第一实施方案的透视图；

图12是示出图11的接触式热交换单元的主要部分的垂直截面图；

图13是示出在图11的接触式热交换单元中提供的单元构件的透视图；

图14是示出图13的单元构件沿A-A’线的截面图；

图15是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的接触式热交换单元的第二实施方案的垂直截面图；

图16示出用于操作图15的接触式热交换单元的功率传输构造；

图17是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的接触式热交换单元的第三实施方案的部分截取和部分分解透视图；

图18是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的接触式热交换单元的第四实施方案的部分截取和部分分解透视图。

附图标记

100：有机污泥贮槽

200a、200b、200c、200d：接触式热交换单元

300、300a：蒸汽式热交换单元

400：加热单元

具体实施方式

下文中，将参考附图详细说明本发明公开的优选实施方案。在说明之前，应该理解说明书和权利要求书中所用的术语不应视为受限于一般和字典的解释，而是应该在允许发明人为了最好地说明而进行适当定义的原则基础上，根据对应于本发明公开的技术方面的含义和概念进行解释。因此，本文所提出的说明只是基于说明目的的优选实施例，并非旨在限制本发明公开的范围，所以应该理解可在不偏离本发明公开的实质和范围的情况下对本发明进行其它等同替代和修改。

首先，将参考图1对水的热性质进行说明。

如果水吸收能量，则其温度上升或其相态从液相变为气相。水从液相变为气相的温度压力曲线称为蒸汽压力曲线。如果在特定温度下外压高于蒸汽压力曲线，则水以液相存在。如果外压低于蒸汽压力曲线，则水以气相存在。

具体而言，如果温度和压力处于蒸汽压力曲线上的蒸汽被略微冷却，则其变成水。此外，如果水的压力略微下降，则其变成蒸汽，同时保持蒸汽压力曲线的平衡状态。

当水改变其相态变成蒸汽时，在100℃和1atm下，水吸收540kcal/kg的能量并且体积膨胀1700倍。当蒸汽变成水时，释放相同的能量并冷凝。在上述水蒸汽压力曲线中的温度和压力之间的关系示于下表1中。

表1

升高水温所需的热能为100卡-100℃，151卡-150℃，203卡-200℃，259卡-250℃和321卡-300℃，并且温度-能量关系在低温和高温都是类似的。但是，在表1所示的温度和压力下，100℃压力为1atm，150℃压力为4.7atm，200℃压力为15.6atm，250℃压力为40.1atm，并且300℃压力为86.5atm，这意味着随温度升高，压力快速上升。温度-能量关系和温度-压力关系示于图1。

同时，可以直接或通过热交换来加热污泥。在此，直接加热是指通过从外部供应热能来加热污泥，而热交换是指在不供应外部热能的情况下通过在高温污泥和低温污泥之间进行热交换来加热低温污泥。

当比较直接加热所需成本和热交换所需成本时，由于直接加热需要能量和设备成本而热交换只需设备成本，所以热交换更为经济。

热交换是利用自然传热现象的技术，其中利用高温污泥与低温污泥之间的温度差形成中温污泥。因此，经水解高温污泥的热能被转移至待水解的低温污泥。但是，在热交换之后，污泥在直至水解温度的最后阶段应被直接加热。

接触式热交换是利用当高温污泥与低温污泥接触而非混合在一起并且通过中间金属搅拌所得到热传导以加热由于流动性差而不易传热的低温污泥的热交换。

蒸汽式热交换是将高温污泥暴露于低压环境在产生蒸汽的同时冷却，接着将蒸汽移至低温污泥的容器并且在接触注入该容器内的低温污泥的同时冷凝从而加热低温污泥的热交换。

在根据本发明公开的污泥水解设备中，由于排放的经水解高温污泥与低温污泥热交换，所以高温污泥的热得到再利用。因此，与不使用热交换的情况相比，可仅使用1/3～1/5的热能来水解低温污泥。此外，不需要单独的冷却装置来冷却高温污泥。

同时，诸如淀粉和蛋白质的组分以聚合物态存在于污泥中。聚合物在被施加热时伸长，并且水被限定在聚合物中，使得聚合物凝聚从而不与水物理分离。这样，聚合物以含大量水的状态存在。但是，如果进一步施加热使得聚合物具有180℃以上的温度，则随着由于高温高压下水解导致水分子***，处于聚合物态的淀粉和蛋白质分解成葡萄糖或氨基酸。葡萄糖和氨基酸易溶于水中并成为溶液，因此葡萄糖和氨基酸与未水解的固体内容物分离。

此时，如果温度升高，则水解时间减少。例如，在180℃下水解通常进行约90分钟，在200℃下时间变为30～60分钟，这意味着水解进行得更快。在210℃，水解进行的时间变为30分钟以下。可根据所需的水解程度、水解目的或待水解的有机质来选择水解温度。在本发明公开中，水解温度设定为210℃。

通常，污泥由于流动性差以及因此所致的传热差和热导率低因而不会通过加热产生对流循环。因此，即使容器被加热至高温，也只有与容器接触的污泥被加热，而容器内部的污泥不易被加热。为此，为了有效加热，优选高温蒸汽直接接触污泥以利用蒸汽冷凝来加热污泥的蒸汽加热。

就此而言，本发明公开使用“蒸汽接触加热”。当使用蒸汽接触加热时，如果物体接触蒸汽，则首先被加热至蒸汽温度的物体表面通过传热而相继转移至物体内部。随着物体表面的热传递至物体内部，表面冷却，由此使得蒸汽继续冷凝。在蒸汽接触加热中，通过接触物体的蒸汽的冷凝，物体被持续加热直至物体内部具有与蒸汽相同的温度。具体而言，如果污泥和蒸汽混合并搅拌，则污泥通过蒸汽冷凝被快速加热。以此方式，污泥尽管热导率低但仍可以被加热。

如果冷物体移入饱和蒸汽中，则接触物体的蒸汽冷却并由于水的蒸汽压力而瞬时变成水。如果蒸汽变成水，则其体积缩小为1/1700，这产生由于真空而拉入周围蒸汽的真空空间。被拉动的蒸汽也冷却并变成水，使得其它周围的蒸汽被快速拉动。以此方式，接触蒸汽的物体表面被加热并且快速进行冷凝直至物体表面具有与蒸汽相同的温度。

蒸汽接触加热技术应用于加热单元的水解容器和蒸汽式热交换单元的低温热交换容器。在此，待加热物体可具有与用于加热的蒸汽相同的温度，但是事实上，被加热物体的温度可不同于蒸汽的温度，这是因为可以减少加热时间以改善加热效率。由于此特征，所以使用蒸汽接触加热技术的水解装置可根据测量的压力来供应和控制蒸汽，这允许以对流方式配置设备并且可解决加热装置的多个问题。

同时，即使污泥被脱水至最大程度并且具有极低的流动性，但只要污泥被水解，则由于作为细胞液存在的80％的水在水解后成为溶液并且因为作为流动性差的原因的固体内容物被微细粉碎，所以污泥的流动性得到快速改善。因此，经水解的污泥可基本如水一样流动。为此，考虑上述流动性变化来配置热交换单元和与经水解高温污泥的运动相关的其它构造。

具体而言，考虑到经水解高温污泥的流动性，使用水位传感器来控制水解容器的排放单元和高温热交换容器的排放单元。

此外，上述流动性变化也用于其中高温污泥通过接触式热交换单元的旋转圆柱高温污泥管使得低温污泥接触高温污泥管的外侧以进行热交换的构造。

换言之，由于流体的热可随着流动性增加而通过对流传递，因此高温污泥管中的高温污泥可容易地进行热交换，这稳定地保持了高温污泥的温度。因此，高温污泥管可保持处于高温。

根据本发明公开的一种污泥水解设备参考图2进行描述。

该污泥水解设备包括加热单元400、蒸汽式热交换单元300和接触式热交换单元200。

加热单元400利用从锅炉640供应的蒸汽将从低温热交换容器310注入的低温污泥加热并水解成高温污泥并排放该高温污泥。该污泥以稳定的速度连续而非间歇地被注入、加热和排放。低温污泥通过加压注射单元420注入至加热单元400。

蒸汽式热交换单元300包括低温热交换容器310和高温热交换容器350。从加热单元400排放的高温污泥被注入高温热交换容器350中，而从接触式热交换单元200排放的低温污泥被注入低温热交换容器310中。

在高温热交换容器350中，由于注入的高温污泥的蒸汽压力和高温热交换容器350的内压之间的压力差使得从高温污泥产生蒸汽。此时，由于从高温污泥产生蒸汽，所以高温污泥由于蒸汽的蒸发热而冷却。

此外，在高温热交换容器350中，蒸汽移动至低温热交换容器310，随后接触注入至低温热交换容器310中的低温污泥并冷凝，并且低温污泥通过蒸汽冷凝所产生的冷凝热而被加热。如上所述加热的低温污泥被加压注射单元420施压并利用高压注入至加热单元400中。同时，从接触式热交换单元200供应注入至低温热交换容器310中的低温污泥。该低温污泥被加压注射单元380施压并被注入至低温热交换容器310中。

低温污泥从有机污泥槽100注入至接触式热交换单元200，并且注入从蒸汽式热交换单元300排放的高温污泥。在接触式热交换单元200中，高温污泥通过旋转的高温污泥管210和220，并且低温污泥接触高温污泥管210和220的外侧使得低温污泥与高温污泥热交换。此时，低温污泥通过加压注射单元270被供应至接触式热交换单元200。

同时，可以串联连接多个蒸汽式热交换单元300以提高在低温污泥与高温污泥之间的热交换效率。类似地，也可以串联连接多个接触式热交换单元200。由于热交换单元200和300分别串联连接，所以高温污泥与低温污泥多次热交换，这使得热能的再利用最大化。因此，低温污泥的温度可以得到有效提高。

同时，经水解高温污泥从接触式热交换单元200排放，随后通过污泥分离器610因重力分离成固体浓缩物和液体内容物。利用通用脱水机620例如压滤机或离心脱水机将固体浓缩物分离成固体内容物和液体内容物。从污泥分离器610排放的液体内容物和从脱水机620排放的液体内容物可以通过厌氧消化650获得甲烷气体，并且消化液通过利用嗜氧微生物的水处理660净化成清洁水并排放。在这个过程中产生的污泥被再次供应至水解设备进行水解。此外，从脱水机620排放的固体内容物在绝氧高温环境下进行热解620并转化成作为能源的气体和碳化物。

根据本发明公开的污泥水解设备可仅包括加热单元400和加压注射单元420，但不限于此。此外，作为热交换单元，可以仅使用蒸汽式热交换单元300和接触式热交换单元200之一。换言之，污泥水解设备可以配置为只具有加热单元400和接触式热交换单元200，或只具有加热单元400和蒸汽式热交换单元300。

在污泥水解设备配置为只具有加热单元400和接触式热交换单元200的情况下，从接触式热交换单元200排放的低温污泥被直接注入至加热单元400中，并且从加热单元400排放的高温污泥被直接注入至接触式热交换单元200中。

同时，在污泥水解设备配置为只具有加热单元400和蒸汽式热交换单元300的情况下，从蒸汽式热交换单元300排放的低温污泥被注入至加热单元400中，并且从加热单元400排放的高温污泥被注入至蒸汽式热交换单元300中。因此，高温污泥与低温污泥进行热交换，随后排放至有机污泥贮槽100中。

本领域普通技术人员将容易地理解上述部件。

根据本发明公开的加热单元400的一个实施方案将参照图3进行描述。

加热单元400包括水解容器450，其中引入的污泥在充满蒸汽的区域中通过与蒸汽接触而被水解；形成经水解污泥从中排放的通道的排放容器440；和安装用以分隔开水解容器450和排放容器440的挡板453。

水解容器450通过挡板453与排放容器440相区分。通过注射孔401注入的低温污泥与蒸汽混合而被加热和水解，因此低温污泥转化为具有良好流动性并充满在水解容器450下部的高温污泥。此后，与注入的低温污泥相同量的经水解高温污泥越过挡板453流入排放容器440中，使得污泥被“连续”注入和排放。

将压力高于水解温度下的蒸汽压力的蒸汽通过蒸汽注射单元482供应至水解容器450，然后该蒸汽加热所有内部部件，包括容器450和440并且充满内部空间。

在水解容器450的输入口处形成污泥经其注入的污泥注射孔401，并且在污泥注射孔401处提供用于将污泥注入至水解容器450的加压注射单元420。加压注射单元420在高于水解容器450的内压的压力下对低温污泥进行加压并注射低温污泥，使得低温污泥可被注入充满高温高压蒸汽的水解容器450内。

加压注射单元420包括用于防止在低温污泥处产生抽吸压力的注射单元和用于挤压污泥通过注射单元的挤压单元423。也可以包括用于将低温污泥输送至加压注射单元420的单独的污泥泵。

注射单元包括具有污泥通过重力经其流入的输入口421b和污泥经其排放的排放孔421的容器，以及安装在容器421中并彼此旋转接合以推动污泥从输入口421b流向排放孔421的成对旋转单元422。

在此，由于输入口421b形成得宽，所以即使污泥为流动性差的低温污泥，污泥的重量也具有比污泥的粘性阻力更大的力。因此，甚至是流动性差的低温污泥也会因其重量而向下移动。

两个旋转单元422可成对制造，并且旋转单元422优选接合以朝向容器421的内中心旋转。旋转单元421可由弹性良好的橡胶材料制成，使得低温污泥可更容易地移动。

挤压单元423优选提供在注射单元的下侧，并且挤压单元423可以是齿轮泵或螺杆泵。驱动电机425将驱动力传递到挤压单元423和旋转单元422。

在此，挤压单元423的上部与输出口421a的下侧连接，并且加压排放单元423a提供在挤压单元423的一侧。加压排放单元423a连接至污泥注射孔401。因此，从低温热交换容器310排放的低温污泥通过加压注射单元420被供应至水解容器450。

在这个过程中，流动性差的低温污泥通过注射装置被注入，并且不产生抽吸压力。此外，通过挤压单元423，低温污泥可以沿一个方向平滑且容易地注入。

此外，水解容器450的内部通过挡板453和重力被分成污泥区451b和蒸汽区451a。蒸汽区451a位于污泥区451b的上方。注入水解容器450的低温污泥被接收在污泥区451b中，并且蒸汽被接收在蒸汽区中。

接收在污泥区451b中的污泥的上表面连续接触蒸汽，使得污泥的温度得到保持。此外，如果污泥的高度变得高于挡板453，则污泥越过挡板453流至排放容器440。

水解容器450可以配置为具有一个圆柱管。然而，可安装彼此平行的两个圆柱管以延长污泥水解区或缩短水解容器的长度。

优选地，在水解容器450中安装搅拌构件455。搅拌构件455搅拌并混合污泥，同时在污泥区451b和蒸汽区451a中往复循环。此外，搅拌构件455通过蒸汽区451a中的蒸汽冷凝而被加热以储备热量并在污泥区451b中散发热量以加热污泥。此后，搅拌构件455使已加热的污泥朝向排放容器440移动。

因此，污泥接触水解容器450中的蒸汽并通过蒸汽的冷凝热被加热和水解。换言之，蒸汽在大面积例如污泥表面、搅拌构件455和水解容器450上冷凝时产生的冷凝热允许将污泥快速加热和水解。

流动性提高的经水解污泥通过重力和搅拌构件455朝向挡板453输送。此后，如果聚集的污泥高于挡板453，则污泥越过挡板453流入排放容器440中。在水解容器450中，利用挡板453使得与注入污泥的量相同的污泥自动流向排放容器440。以此方式，污泥可以连续地被注入、加热和排放。

此外，在水解容器450处安装压力传感器457以测量水解容器450中的蒸汽压力。压力传感器457也可以安装在排放容器440处。此外，在排放容器440处安装用于测量污泥液位的液位传感器447。此外，在排放容器440的下端提供用于控制污泥排放量的污泥排放单元481。污泥排放单元481可配置有阀。

在加热单元400处安装用于通过基于压力传感器457的测量值控制蒸汽注射单元482来控制流至水解容器450的蒸汽量的控制构件(未示出)。具体地，控制构件控制供应的蒸汽量，使得水解容器450的内部压力保持稳定。

由于排放容器440与水解容器450连通，所以蒸汽在排放容器440与水解容器450之间自由移动。因此，蒸汽注射孔482可以安装在水解容器450和排放容器440中的任意其一处。

此外，控制构件基于液位传感器447的测量值来控制污泥排放单元481，从而调节污泥排放量。此外，控制构件可基于液位传感器447的测量值来控制注入水解容器450的污泥量。

同时，可以采取多种方式改进加热单元，不限于以上方式。例如，加热单元可直接排放来自水解容器450的高温污泥，而没有排放容器440。在这种情况下，可以使用提供在排放孔处的阀等来调节高温污泥的排放。即使在污泥水解设备不具有蒸汽式热交换单元300而只包括加热单元和接触式热交换单元200a的情况下，也可以利用安装在接触式热交换单元200a处的高温污泥排放孔处的阀来调节加热单元处的高温污泥的排放。

此外，在水解容器450中接收的高温污泥可以部分移动到污泥注射孔401，然后与低温污泥一起通过污泥注射孔401注入至水解容器450。换言之，如果在水解容器450中接收的高温污泥通过连接水解容器450与污泥注射孔401的管490而部分移动到污泥注射孔401并且随后与低温污泥一起通过污泥注射孔401注入至水解容器450，则温度升高和流动性改善的低温污泥被注入至水解容器450中，这可以提高水解效率。

蒸汽式热交换单元300产生来自高温污泥的蒸汽以冷却高温污泥，并且利用所产生的蒸汽来加热低温污泥。如图5和6所示，蒸汽式热交换单元300包括低温热交换容器310、高温热交换容器350和连通高温热交换容器350与低温热交换容器310的连通单元340。热交换容器310和350和连通单元340的内部完全充满温度和压力保持在冷却的高温污泥的蒸汽压力曲线上的蒸汽。

高温热交换容器350包括高温注射单元360、容器体351和高温污泥排放单元370。

高温污泥注射单元360提供在注射孔352处并控制通过注射孔352注入的高温污泥的量。高温污泥注射单元360可控制球阀的开启程度，从而可以调节高温热交换容器350的内部压力。

如图7所示，球阀优选包括通过从驱动电机(未显示)传递的驱动力而旋转的蜗杆361、与蜗杆361啮合的涡轮362以及连接至涡轮362一侧并调节注射孔352的注射截面积的球365。球365具有球形形状并且在球365的中心处形成通孔366。球365也通过连接杆367连接到蜗轮362。如果驱动电机运转，则球365旋转。此时，如果通孔366和注射孔352排列成一行，则高温污泥可通过注射孔352注入。如果通孔366和注射孔352成90度，则注射孔352被堵塞使得高温污泥不可被注入。因此，通过改变通孔366和注射孔352之间的角度可以调节通过的污泥量。

通过高温污泥注射单元360注入的高温污泥由于其蒸汽压力与高温热交换容器350的内部压力之间的差异而瞬间产生高温蒸汽，因此高温污泥迅速冷却。

在高温热交换容器350中产生的高温蒸汽通过连通单元340移动到低温热交换容器310，并且接触在低温热交换容器310中输送的低温污泥以冷凝并快速变成水。在高温热交换容器350中产生的蒸汽量相当于在低温热交换容器310中使用的冷凝蒸汽量，因此容器310和350的内部压力保持稳定。

同时，通过容器体351冷却的高温污泥通过排放孔357排放到外部。高温污泥排放单元370调节高温污泥的排放并具有与高温污泥注射单元360相同的结构。因此，高温污泥排放单元370可控制球阀的开启程度，从而可以调节高温污泥的排放量和确定是否排放高温污泥。

优选地，高温污泥注射单元360和高温污泥排放单元370通过控制构件进行控制。控制构件接收来自检测高温热交换容器350中的压力的压力传感器(未显示)和检测高温污泥液位的液位传感器(未显示)的信号并控制高温污泥注射单元360和高温污泥排放单元370。由于控制构件控制高温污泥注射单元360和高温污泥排放单元370，所以容器体351内的压力可保持稳定。

由于高温热交换容器350的内部压力如上所述保持稳定，所以可从注入的高温污泥连续产生蒸汽，这是因为在连续注入高温热交换容器350的高温污泥的压力(高压)和容器355的内压力(低压)之间的差异所致。

高温污泥冷却时产生的蒸汽通过连通单元340移动至低温热交换容器310。移动至低温热交换容器310的蒸汽接触低温污泥并迅速冷凝变成水。因此，容器310和350的内部压力保持稳定。

为了使低温热交换容器310中的蒸汽冷凝，可使用两种方法：第一是污泥注射法，其中首先在容器310内充满蒸汽，然后将低温污泥注入蒸汽中，并且低温污泥通过低温污泥输送单元330移动以接触蒸汽并冷凝；第二是蒸汽注射法，其中首先在容器310中充入低温污泥，然后将蒸汽注入低温污泥中使得蒸汽冷凝。

首先，在污泥注射法中，低温热交换容器310包括连接至第一注射孔311的加压注射单元380、用于分配所注入的低温污泥的分配构件320、安装在分配构件320下方用以向下输送低温污泥的低温污泥输送单元330和连接至排放孔318的低温污泥排放单元390。加压注射单元380和低温污泥排放单元390具有与加压注射单元420基本相同的配置，因此加压注射单元380和低温污泥排放单元390将不在这里详细描述。

分配构件320微细分布低温污泥，使得低温污泥可与蒸汽良好混合，并将经分布的低温污泥供应至低温污泥输送单元330。

分配构件320包括用于注射低温污泥的固定注射管312、与固定注射管312连通的旋转分配槽325、用于连接固定注射管312与分配槽325的连接单元313、以及安装在与分配槽325的中心轴间隔开的位置处的喷嘴326。

固定注射管312与加压注射单元380的加压注射孔连通。因此，低温污泥通过固定注射管312流入。穿过固定注射管312的污泥流入分配槽325。流入分配槽325的低温污泥通过喷嘴326排放至低温污泥输送单元330。

此时，诸如旋转接头的连接单元313连接固定注射管312与旋转分配槽325。在连接单元313的外周上形成蜗轮以旋转分配槽325。蜗轮通过蜗杆314旋转。因此，如果连接单元313通过蜗杆314和蜗轮旋转，则分配槽325旋转使得低温污泥可以均匀分布。

如图6和8所示，低温污泥输送单元330包括用于移动低温污泥并且同时将低温污泥拉向容器310的中心的第一旋转单元331、用于移动低温污泥并且同时将低温污泥推向容器310的内壁的第二旋转单元335、以及用于使第一旋转单元331和第二旋转单元335旋转的旋转轴339。

第一旋转单元331包括紧密附着并固定至容器310的内壁并具有形成在其中心处的第一排放孔334的第一支撑体332、以及在第一支撑体332的上表面上可旋转地安装至旋转轴339并形成为将低温污泥拉向第一排放孔334的第一旋转叶片333。

第二旋转单元335包括紧密附着并固定至容器310的内壁并具有位于其外周的第二排放孔338的第二支撑体336、以及在第二支撑体336的上表面上可旋转地安装至旋转轴339并形成为将低温污泥推向第二排放孔338的第二旋转叶片337。依次安装多个第一旋转单元331和多个第二旋转单元335以配置层。

第一旋转叶片333和第二旋转叶片337通过相同的旋转轴339沿相同方向旋转，其中所述方向为叶片333和337的弯曲部分。此外，旋转轴339连接至分配构件320的下表面并且与分配构件320一起旋转。

在低温热交换容器310中的低温污泥流动如下。低温污泥通过加压注射装置380经注射孔311注入，然后低温污泥在通过分配构件320的同时进行分布并且通过低温污泥输送单元330进行搅拌和输送。在进行搅拌和输送的同时，低温污泥通过蒸汽冷凝被加热。此后，低温污泥通过低温污泥排放单元390进行排放。

同时，根据本发明公开的蒸汽式热交换单元300可以包括串联连接的多个蒸汽式热交换单元300，从而具有数个热交换温度阶段以提高热效率。当多个蒸汽式热交换单元300串联排列时，在高温污泥与低温污泥之间的热交换可重复进行多次。因此，在低温污泥被加热和水解的加热单元400中，可大幅减少低温污泥进行水解所需提供的热能。

现在，将描述蒸汽式热交换单元300的操作。

通过注射孔352注入高温热交换容器350中的高温污泥在由于压力差而产生蒸汽的同时冷却。蒸汽通过连通单元340移动至低温热交换容器310。

冷却后的高温污泥通过高温污泥排放单元370排放至接触式热交换单元200或移动到另一蒸汽式热交换单元300的注射孔352。

同时，在通过注射孔311注入后和通过分配构件320分配后，低温污泥通过低温污泥输送单元330向下移动。

分配构件320使低温污泥均匀分布在低温污泥输送单元330中。低温污泥输送单元330的第一和第二旋转单元331和335搅拌低温污泥，使得蒸汽与低温污泥的接触最大化。

向下移动的同时被蒸汽加热的低温污泥通过低温污泥排放单元390排放到加热单元400或移动到另一蒸汽式热交换单元300的注射孔311。

图9是示出在根据本发明公开的污泥水解设备处提供的蒸汽式热交换单元的第二实施方案的透视图。蒸汽式热交换单元300a采用蒸汽注射法。

蒸汽式热交换单元300a包括高温污泥流入并随后排放的高温热交换容器350a、低温污泥流入并随后排放的低温热交换容器310a、安装在低温热交换容器310a中用以搅拌低温污泥的搅拌构件、以及用于将高温热交换容器350a的蒸汽供应至低温热交换容器310a的连通单元。

高温热交换容器350a包括容器体351a、用于将高温污泥供应至容器体351a的高温污泥供应管352a、安装至高温污泥供应管352a用以调节高温污泥供应的高温污泥注射单元360a、以及用于从容器体351a排放高温污泥的高温污泥排放管357a。高温污泥注射单元360a具有与高温污泥注射单元360相同的配置，因此不在这里详细描述。

同时，在如图10所示的多个蒸汽式热交换单元串联连接的情况下，高温污泥供应管352a可以连接至相邻的蒸汽式热交换单元300a的高温污泥排放管357a或连接至加热单元400，并且高温污泥排放管357a连接至另一相邻的蒸汽式热交换单元300a的高温污泥供应管352a或连接至接触式热交换单元200。

从加热单元400排放的高温污泥通过高温污泥供应管352a供应至容器体351a。此时，由于高温污泥的高压和容器体351a的内压之间的差异，高温污泥在产生蒸汽的同时冷却。蒸汽通过连通单元供应至低温热交换容器310a。

优选地，在容器体351a处安装用于测量高温污泥的液位的液位传感器(未显示)和用于测量压力的压力传感器(未显示)。如果高温污泥的液位到达容器体351a内的特定高度，则液位传感器发送信号至控制构件(未显示)，并且控制构件开启高温污泥排放管357a的阀以排放高温污泥。所排放的高温污泥移动至接触式热交换单元200。同时，在多个蒸汽式热交换单元300a串联连接的情况下，所排放的高温污泥移动至相邻的蒸汽式热交换单元300a的高温污泥供应管352a或移动至接触式热交换单元200。

如果容器体351a的内压高，则压力传感器调节高温污泥注射装置360a的开启度以减少或停止高温污泥的输入，而如果容器体351a的内压低，则调节高温污泥注射装置360a的开启度以增加高温污泥的输入。在蒸汽注射法中，所产生的蒸汽的压力应高于冷凝低温污泥容器310的压力。因此，控制高温容器的内压使得高温容器的蒸汽压力保持为对应于蒸汽注射所需的压力。

低温热交换容器310a包括容器体312a、用于保持容器体312a的低温污泥的压力并提供用于注射蒸汽所需的低温污泥压缩区的压力控制辅助容器319a、用于将低温污泥供应至容器体312a的低温污泥供应管311a、以及用于从容器体312a排放低温污泥的低温污泥排放管318a。对低温污泥加压以注射低温污泥的加压泵可安装在低温污泥供应管311a处。

容器体312a完全充满低温污泥，并且蒸汽通过喷嘴320a被注入接收在容器体312a中的低温污泥内。为了增加在所注入的蒸汽与污泥之间的接触面积，可以增加喷嘴320a的数量以及搅拌容器体312a内部，使得蒸汽与污泥的搅拌速率迅速增加并因此可迅速加热低温污泥。

搅拌构件通过驱动电机315a而旋转并且在低温污泥区和蒸汽区往复运动的同时对低温污泥进行搅拌。

同时，在如图10所示的多个蒸汽式热交换单元串联连接的情况下，低温污泥供应管311a连接至相邻的蒸汽式热交换单元300a的低温污泥排放管318a或连接至接触式热交换单元200，并且低温污泥排放管318a连接至另一相邻的蒸汽式热交换单元300a的低温污泥供应管311a或连接至加热单元400。

连通单元包括将容器体351a、312a彼此连接的连接管340a以及以规则间隔安装至连接管340a用以将蒸汽注入容器体312a中的喷嘴320a。可在连接管340a处安装用于开启或关闭连接管340a的开启/关闭阀341a和用于控制蒸汽供应量的控制阀342a。

压力控制辅助容器319a在其内部空间中具有隔膜，并且在隔膜内侧充满压缩空气。隔膜可以根据容器体312a的内压而滑动。换言之，隔膜缓冲由于蒸汽输入或排出容器体312a所造成的容器体312a的内压变化。换言之，如果容器体312a的内压在保证蒸汽将流入的空间的过程中增加，则隔膜移动到压力控制辅助容器319a中以缓冲内压的增加。

现在，将描述蒸汽式热交换单元300a的操作。

来自加热单元400的高温污泥通过高温污泥供应管352a注入到容器体351a中。此时，高温污泥注射单元360a决定是否注射高温污泥和控制高温污泥的注射量。高温泥浆注射单元360a根据从压力传感器和液位传感器发送的信号来决定是否注射高温污泥和控制高温污泥的注射量。

注入容器体351a中的高温污泥在由于压力差而产生蒸汽的同时冷却，并且所产生的蒸汽通过连接管340a和喷嘴320a被注入至容器体312a的低温污泥中。冷却后的高温污泥如果其液位达到特定液位则通过高温污泥排放管357a排放。所排放的高温污泥移动至相邻的蒸汽式热交换单元300a或移动至接触式热交换单元200。

同时，低温污泥通过低温污泥供应管311a注入至容器体312a中。此时，由于低温污泥的流动性差，优选使用加压泵380a。注入容器体312a中的低温污泥接触蒸汽并被加热。搅拌构件搅拌低温污泥以使低温污泥被迅速加热。通过上述蒸汽加热而被加热的低温污泥通过低温污泥排放管318a排放。所排放的低温污泥移动至相邻的蒸汽式热交换单元300a或移动至加热单元400。

同时，可在不偏离本发明公开的实质的情况下，以多种方式修改根据本发明公开的蒸汽式热交换单元300和300a，而不限于上述第一、第二实施方案。例如，第一实施方案的低温污泥输送单元可进一步包括输送带，所述输送带的一端安装在与低温热交换容器310的注射孔311相对应的位置处，另一端安装在与低温热交换容器310的排放孔318相对应的位置处。

当低温污泥在输送带上输送时，低温污泥接触从高温污泥产生的蒸汽。此时，接触低温污泥的蒸汽冷凝，并且蒸汽的冷凝使低温污泥的温度升高。高温污泥因蒸汽的产生而冷却，并且低温污泥因蒸汽的冷凝热而被加热。

图11至14示出接触式热交换单元的第一实施方案的图。

接触式热交换单元200包括经水解高温污泥在其中移动的旋转高温污泥管以及待水解的低温污泥在其中移动的低温污泥移动单元。

高温污泥管包括第一和第二高温污泥管210a和220a以及用于使第一和第二高温污泥管210a和220a旋转的旋转单元。高温污泥可从蒸汽式热交换单元300排放。在高温污泥在通常远高于100℃的高温环境排放的情况下，高温污泥由于高蒸汽压力而利用其压力进行注射。在温度低的情况下，污泥通过注射泵219a分别注入至第一和第二高温污泥管210a和220a中。

在第一和第二高温污泥管210a和220a的外侧上形成第一和第二突起211a和221a。在第一和第二突起211a和221a彼此接合的状态下，第一和第二高温污泥管210a和220a可旋转。第一和第二高温污泥管210a和220a优选由热导率良好的金属制成。

在第一和第二高温污泥管210a和220a旋转的情况下，在低温污泥接收在第一突起211a之间和第二突起221a之间的状态下，第一和第二突起211a和221a加热低温污泥，并且有效地使低温污泥从低温污泥输入口261a朝向排放孔262a移动。第一突起211a和第二突起221a在第一和第二高温污泥管210a和220a彼此相遇的位置处彼此接合。在此过程中，当第一和第二突起211a和221a相遇时，接收在第一突起211a之间的低温污泥和接收在第二突起221之间的低温污泥被推向排放方向，并且当第一和第二突起211a和221a彼此分开时，在第一突起211a和第二突起221a之间形成抽吸压力，使得低温污泥被分别接收在突起211a和221a之间。由此，低温污泥紧密附着至第一和第二高温污泥管210a和220a并且在突起211a和221a之间被分别加热。

在第一和第二高温污泥管210a和220a的内壁处重复形成凹部和凸部，这有利于高温污泥的搅拌和热传导。

旋转单元包括安装在第一高温污泥管210a处的蜗轮240、通过驱动电机241a旋转的蜗杆242a、以及分别安装在第一和第二高温污泥管210a和221a处的啮合齿轮243a。

蜗杆242a垂直安装并使多个蜗轮240a同时旋转。蜗杆242a通过驱动电机241a旋转，并且蜗轮240a与蜗杆242a啮合而旋转，这使得第一高温污泥管210a旋转。如果第一高温污泥管121旋转，则第一和第二高温污泥管210a和220a通过啮合齿轮243a一起旋转。

如果第一和第二高温污泥管210a和220a一起旋转，则低温污泥通过第一和第二突起211a和221a从低温污泥输入口261a经由移动空间264a朝向低温污泥排放孔262a移动。

优选地，上方和下方第一高温污泥管210a彼此连接，并且上方和下方的第二高温污泥管220a彼此连接。

换言之，经由下方单元构件260a移动的第一高温污泥管210a的端部通过第一连接管270a连接至经由上方单元构件260a移动的第一高温污泥管210a的端部。

此外，经由下方单元构件260a移动的第二高温污泥管220a的端部通过第二连接管280a连接至经由上方单元构件260a移动的第二高温污泥管220a的端部。

在第一连接管270a和第一高温污泥管210a之间安装旋转接头，并且在第二连接管280a和第二高温污泥管220a之间也安装旋转接头。

旋转接头广泛用作连接旋转管与固定管的装置并且不在此详细描述。

如上所述，由于上方和下方的第一高温污泥管210a彼此连接并且上方和下方的第二高温污泥管220a彼此连接，所以通过注射泵219a注射的高温污泥向上移动。从最上方的第一和第二高温污泥管210a和220a排放的高温污泥移动至污泥分离器610。

低温污泥移动单元包括垂直层叠的多个单元构件260a，并且单元构件260a包括低温污泥输入口261a、低温污泥排放孔262a和移动空间264a。

在单元构件260a中形成真空空间，并且第一和第二高温污泥管210a和220a安装在该空间中。低温污泥通过低温污泥输入口261a流入，并且经加热的低温污泥排放至低温污泥排放孔262a。

接触式热交换单元200a是以接触形式与温度低于100℃(即在低于1atm的温度下)的高粘度低温污泥进行热交换的单元。为了适合用于高粘度的污泥，在低温污泥利用第一和第二突起211a和221a移动的同时，在第一和第二高温污泥管210a和220a中的高温污泥和低温污泥的热交换最大化。

低温污泥输入口261a连接至安装在上方位置的单元构件260a的低温污泥排放孔262a，低温污泥排放孔262a连接至安装在下方位置的单元构件260a的低温污泥输入口261a，并且通过低温污泥输入口261a流入的低温污泥通过第一和第二高温污泥管210a和220a被加热，并且同时经由移动空间264a移动至低温污泥排放孔262a。

移动空间264a是在单元构件260a的内壁与第一高温污泥管210a之间的窄隙和在单元构件260a的内壁与第二高温污泥管220a之间的窄隙。低温污泥在过所述窄隙时变得更薄，并因此甚至导热性差的低温污泥也可被充分加热。

低温污泥从有机污泥贮槽100供应，再通过最上方的单元构件260a的低温污泥输入口261a流入。接着，低温污泥在通过移动空间264a和低温污泥排放孔262a时进行热交换并被加热，并且移动至下方的单元构件260a。

通过最下方的单元构件260a的低温污泥排放孔262a排放的低温污泥通过排放泵290a移动至蒸汽式热交换单元300。

如上所述，优选的是，高温污泥在最下方的第一和第二高温污泥管210a和220a处注入，随后从最上方的第一和第二高温污泥管210a和220a排放，同时逐步冷却，并且低温污泥在最上方的单元构件260a处注入，随后通过最下方的单元构件260a排放，同时逐步被加热。这是因为高温污泥被完全水解而具有高流动性，并且因此能够容易地向上移动。

此外，如果高温污泥和低温污泥沿相反的方向移动，则热交换所需的温差可保持稳定，从而确保良好的热交换。

现在，将描述接触式热交换单元200a的操作。

高温污泥通过注射泵219a被分别注入第一和第二高温污泥管210a和220a。高温污泥从蒸汽式热交换单元300排放。在多个接触式热交换机组200a串联连接的情况下，高温污泥从另一接触式热交换单元200排放或从蒸汽式热交换单元300排放。

第一和第二高温污泥管210a和220a利用驱动电机241a的旋转力而旋转。第一和第二高温污泥管210a和220a旋转使得在其外周上形成的第一和第二突起211a和221a彼此接合。

由于第一高温污泥管210a连接至上方的第一高温污泥管210a并且第二高温污泥管220a连接至上方的第二高温污泥管220a，所以高温污泥向上移动，然后分别从最上方的第一高温污泥管210a和最上方的第二高温污泥管220a排放。从最上方的第一和第二高温污泥管210a和220a排放的高温排污泥移动至污泥分离器610。

在通过第一和第二高温污泥管210a和220a移动时，高温污泥在与第一和第二高温污泥管210a和220a外部的低温污泥进行热交换的同时冷却。

同时，低温污泥通过最上方的单元构件260a的输入口261a流入，并随后在移动通过移动空间264a的同时与第一和第二高温污泥管210a和220a进行热交换。此后，低温污泥通过排放孔262a移动至下方的单元构件260a的输入口261a。如上所述，低温污泥接收在第一突起211a和第二突起221a之间，然后，如果第一和第二突起211a和221a彼此接合，则低温污泥沿排放方向排放。由此，接收在第一突起211a和第二突起221a之间的低温污泥被加热。

通过该过程，低温污泥移动至最下方的单元构件260a并随后通过排放泵290a排放。所排放的低温污泥移动至蒸汽式热交换单元300。在多个接触式热交换单元200a串联连接的情况下，低温污泥移动至另一接触式热交换单元200a或移动至蒸汽式热交换单元300。

图15是示出接触式热交换单元的第二实施方案的截面图，图16是示出用于操作接触式热交换单元的功率传输配置的图。

接触式热交换单元200b包括具有低温污泥输入口211b和低温污泥排放孔212b的密封框架210b、彼此旋转接合的成对的第一高温污泥管220b、以及沿与成对的第一高温污泥管220b相反的方向旋转的成对的第二高温污泥管230b。此时，优选在框架210b与第一高温污泥管220b之间以及在框架220b与第二高温污泥管230b之间提供足够的间隙，使得低温污泥可不因压力而停止自由移动。

框架210b具有在其中沿长度方向形成的中空以连接输入口211b与排放孔212b。第一和第二高温污泥管220b和230b安装在该中空中。低温污泥通过输入口211b流入并在移动通过该中空时与第一和第二高温污泥管220b和230b进行热交换。此后，低温污泥通过排放孔212b排放。为了排放，可提供独立的泵(未显示)。

高温污泥移动进入第一和第二高温污泥管220b和230b。成对的第一高温污泥管220b旋转使得在其外侧形成的突起221b彼此接合。此外，成对的第二高温污泥管230b旋转使得在其外侧形成的突起231b彼此接合。成对的第一高温污泥管220b和成对的第二高温污泥管230b优选依次彼此相邻排列。

低温污泥接收在突起221b之间的沟槽中和在突起231b之间的沟槽中，并且低温污泥移动并与第一和第二高温污泥管220b和230b进行接触式热交换。由于成对的第一高温污泥管220b的旋转方向与成对的第二高温污泥管230b的旋转方向彼此相反，如图中箭头222B和232B所示，所以低温污泥具有高压区和低压区。例如，标记为H的点为当突起221b和231b接合时低温污泥从沟槽排放并聚集的位置，因此低温污泥的压力相对增加。此外，标记为L的点为当突起221b和231b的接合释放时低温污泥接收在沟槽中和排放的位置，因此低温污泥的压力相对减少。

更具体而言，箭头225B表示接收在突起221b的沟槽中并在其中移动的低温污泥在突起221b接合时从突起221b排放，并且如上所述从突起221b的沟槽排放的经加热的低温污泥增加目标部分的压力并且如箭头227b所示分布在其周围。箭头235b表示接收在突起231b的沟槽中并在其中移动的低温污泥在突起231b接合时从突起231b排放，并且从突起231b的沟槽排放的低温污泥如箭头237b所示分布在其周围。

与之相反，在突起221b和231b的接合释放的标记为L的点处，周围的低温污泥聚集在突起221b和231b之间的沟槽中并且在突起221b和231b的接合释放时降低压力。因此，在框架210b中的低温污泥从高压的点H到低压的点L移动，并且在这个过程中，尚未加热的低温污泥被顺序***到突起221b和231b的沟槽中，并因此在循环的同时被加热。

第一和第二高温污泥管220b和230b的旋转可通过将驱动电机分别安装至第一高温污泥管220b和第二高温污泥管230b来实现。然而，如图18所示，可以利用链250b来同时旋转与第一和第二高温污泥管220b和230b连接的链轮225B和235b。换言之，链轮225B连接至第一高温污泥管220b并且链轮235b连接至第二高温污泥管230b。在此，链轮225B和235b可利用链250b和驱动链轮252b而一起旋转。

如上所述，由于低温污泥重复地具有高压区H和低压区L，所以低温污泥循环并搅拌加热，同时与第一和第二高温污泥管220b和230b热交换。通过输入口211b流入的低温污泥移动至排放孔212b，同时进行热交换和排放。在此，低温污泥经过排放孔212b的排放量和停留时间通过调节通过输入口211b流入的低温污泥量来控制。具体而言，如果高温污泥管220b和230b的转速增加，则低温污泥循环加快并且在高温污泥管220b和230b的沟槽处的热交换次数增加。因此，即使框架210b的长度降低，也可以确保充分的热交换。

高温污泥管220b和230b优选彼此连接。因此，下方的高温污泥管的端部与上方的高温污泥管的端部连接。这种连接可以通过上述的第一和第二连接管270a和280a以及旋转接头来实现。利用该连接，高温污泥被注入最下方的高温污泥管，然后移动至最上方的高温污泥管并排放。

此时，将阀安装至高温污泥排放处的排放孔212b，并且控制阀的开启度使得高温污泥在排放的同时保持高温污泥管中的高压。

同时，尽管已经图示了垂直安装接触式热交换单元200b，但是接触式热交换单元200b也可以水平安装。水平安装的接触式热交换单元200b的配置对于已经阅读了上述说明的本领域普通技术人员而言是明显的，因此不在这里详细描述。

现在，将描述接触式热交换单元200b的操作。

高温污泥被注入最下方的高温污泥管。高温污泥从蒸汽式热交换单元300排放。在多个接触式热交换单位200b串联连接的情况下，高温污泥从另一个接触式热交换单元200b或从蒸汽式热交换单元300排放。

第一和第二高温污泥管220b和230b利用从驱动链轮252b传递的旋转力而旋转。成对的第一高温污泥管220b旋转使得在其外周上形成的突起221b彼此接合，并且成对的第二高温污泥管230b旋转使得在其外周上形成的突起231b彼此接合。

同时，低温污泥在突起221b之间的沟槽和突起231b之间的沟槽中被接收和移动并且在与第一和第二高温污泥管220b和230b热交换的同时被加热，并且在第一和第二高温污泥管220b和230b中的高温污泥冷却。

成对的第一高温污泥管220b和成对的第二高温污泥管230b沿相反的方向旋转，并且成对的第一高温污泥管220b和成对的第二高温污泥管230b依次排列。

由于接收在沟槽中的低温污泥在突起221b彼此接合的区域处排放，所以低温污泥的压力相对增加。此外，由于低温污泥在突起221b的接合释放时流入沟槽中，所以低温污泥的压力相对减少。

换言之，如果成对的突起221b旋转并同时彼此接合，则接收在突起221b的沟槽中并在其中移动的低温污泥沿与箭头225B和227b相同的方向移动。此外，如果成对的突起231b旋转并同时彼此接合，则接收在突起231b的沟槽中并在其中移动的低温污泥沿与箭头235b和237b相同的方向移动。因此，高压区H和低压区L在框架210b中依次存在。此外，低温污泥与第一和第二高温污泥管220b和230b进行热交换，同时反复分布和浓缩并移动至排放孔212b。

同时，低温污泥从有机污泥贮槽100供应。在多个接触式热交换单元200b串联连接的情况下，低温污泥从另一个接触式热交换单元200b或从有机污泥贮槽100排放。

在热交换后，低温污泥从排放孔212b排放。所排放的低温污泥移动至蒸汽式热交换单元300或移动至另一个接触式热交换单元200b。为了排放，可以提供单独的泵(未显示)。

同时，图17为示出接触式热交换单元的第三实施方案的图。

接触式热交换单元200c包括具有低温污泥输入口211c和低温污泥排放孔212c的密封圆柱形框架210c、彼此接合旋转的成对的第一高温污泥管220c和221c以及沿与成对的第一高温污泥管220c和221c相反的方向旋转的成对的第二高温污泥管230c和231c。第一和第二高温污泥管220c和221c、230c和231c沿圆柱形框架210c的长度方向安装在圆柱形框架210c中。

在圆柱形框架210c中沿长度方向形成中空。通过输入口211c流入的低温污泥沿所述中空移动并且在与第一和第二高温污泥管220c和221c、230c和231c热交换的同时被加热，然后通过排放孔212c排放。框架210c是圆柱形的，因此可以承受非常高的内压。为此，即使低温污泥的温度超过100℃也可以使用圆柱形框架210c。

在第一高温污泥管220c和221c的外周上形成突起。当突起彼此接合时，成对的第一高温污泥管220c和221c旋转。类似于前述实施方案，当突彼此接合时，接收在突起之间的沟槽中的低温污泥排放。此外，当突起的接合被释放时，低温污泥流入突起之间的沟槽中。

成对的第一高温污泥管220c和221c的单端彼此连接。这种连接可以通过连接管240c和旋转接头241c来实现。旋转接头已在前文中描述。

从蒸汽式热交换单元300排放的高温污泥通过第一高温污泥管221c的另一端流入，并且第一高温污泥管220c的另一端连接至第二高温污泥管230c。这种连接也可以通过连接管240c和旋转接头241c来实现。图中所示的箭头表示高温污泥的移动路径。

同时，多个接触式热交换单元200c可以彼此串联连接。在这种情况下，从相邻的接触式热交换单元200c排放的高温污泥通过第一高温污泥管220c的另一端流入。

在第二高温污泥管230c和231c的外侧上形成突起。当突起彼此接合时，成对的第二高温污泥管230c和231c旋转。此时，成对的第二高温污泥管230c和231c沿与成对的第一高温污泥管220c和221c相反的方向旋转。类似于前述实施方案，当突起彼此接合时，接收在突起之间的沟槽中的低温污泥排放，并且当突起的接合被释放时，低温污泥流入突起之间的沟槽中。

成对的第二高温污泥管230c和231c的单端彼此连接。这种连接也可以通过连接管240c和旋转接头来实现。高温污泥从第二高温污泥管231c的另一端排放。在多个接触式热交换单元200c串联连接的情况下，通过第二高温污泥管231c的另一端排放的高温污泥排放至相邻的接触式热交换单元200c。

成对的第一高温污泥管220c和221c以及成对的第二高温污泥管230c和231c可分别通过驱动电机而旋转，也可以通过使用链250b、链轮225B和235b以及驱动链轮252b来实现。本领域普通技术人员参考图19、20和21将容易理解。

如果成对的第一高温污泥管220c和221c的突起反复彼此接合和释放接合并且成对的第二高温污泥管230c和231c的突起反复彼此接合和释放接合，则低温污泥在圆柱形框架210c中具有高压区和低压区，并因此低温污泥在循环的同时被搅拌并且在与第一和第二高温污泥管220c和221c、230c和231c热交换的同时被加热。

接触式热交换单元210c可以没有用于移动低温污泥的单独移动单元。通过调节通过输入口211c流入的低温污泥的量，可以控制低温污泥在圆柱形框架210c中的停留时间以及低温污泥通过排放孔212c的排放量和停留时间。

现在，将描述接触式热交换单元210c的操作。

高温污泥通过第一高温污泥管221c的另一端流入并随后沿箭头所示的路径移动。换言之，高温污泥在顺序穿过第一高温污泥管221c、第一高温污泥管220c、第二高温污泥管230c和第二高温污泥管231c的同时与低温污泥进行热交换。

同时，低温污泥通过输入口211c流入并在与第一和第二高温污泥管220c和221c、230c和231c热交换的同时被加热，随后低温污泥通过排放孔212c排放。此时，成对的第一高温污泥管220c和221c的突起反复彼此接合和释放接合并且成对的第二高温污泥管230c和231c的突起反复彼此接合和释放接合。此时，如果成对的第二高温污泥管230c和231c与成对的第一高温污泥管220c和221c沿相反的方向旋转，则低温污泥在圆柱形框架210c中具有高压区和低压区。因此，低温污泥在循环的同时被搅拌，并且在与第一和第二高温污泥管220c和221c、230c和231c热交换的同时被加热。

图18是示出在根据本发明公开的污泥水解设备中提供的接触式热交换单元的第四实施方案的图。尽管圆柱形框架描绘为具有两个开放侧，但是在实际使用中两侧均用盖(未显示)密封。

接触式热交换单元200d包括圆柱形框架210d以及彼此接合旋转的第一和第二高温污泥管220d和230d。

圆柱形框架210d包括形成在其中的中空、低温污泥通过其流入该中空的输入口211d以及低温污泥通过其从中空排放的排放孔212d。框架210d是圆柱形的，因此其可用来甚至对抗高内压。因此，即使低温污泥的温度高于100℃也可以使用圆柱形框架210d。

第一高温污泥管220d具有形成在其外周上的突起221d。低温污泥接收在突起221d之间的沟槽中并在其中移动以与第一高温污泥管220d热交换。箭头222d表示第一高温污泥管220d的旋转方向。

第二高温污泥管230d具有在其外周上形成的突起231d。低温污泥接收在突起231d之间的沟槽中并在其中移动时与第二高温污泥管230d热交换。箭头232d表示第二高温污泥管230d的旋转方向。

第一和第二高温污泥管220d和230d优选由热导率优异的金属制成。

在第一高温污泥管220d的一端处形成高温泥浆注射孔。第一高温污泥管220d的另一端与第二高温污泥管230d的另一端连通，并且在另一端的一端处形成高温污泥排放孔。为了将第一高温污泥管220d的另一端连接至第二高温污泥管230d的另一端，使用连接管270a和280a以及旋转接头。连接管270a和280a以及旋转接头已在上文中描述。

如果突起221d和231d彼此接合，则接收在突起221d和231d之间的沟槽中的低温污泥向外排放。箭头223d和233d表示低温污泥从沟槽排放。在低温污泥排放的位置处，低温污泥的压力减少。从沟槽排放的低温排泥槽向外移动。箭头224d、234d、225d和235d表示移动。同时，如果接合的突起221d和231d被释放，则低温污泥流入突起221d和231d的沟槽中。在低温污泥流入的位置处，低温污泥的压力降低，这使得低温污泥循环。

通过以上过程，低温污泥循环、被搅拌和加热。因此，尽管圆柱形框架210d并不长，但是低温污泥可由于循环和搅拌而停留足够的时间，因此低温污泥可被充分加热。

经加热的低温污泥通过排放孔212d排放。优选地，经排放孔212d的排放通过调节经输入口211d流入的低温污泥的量来控制。换言之，在不使用单独的泵(未显示)等来排放低温污泥的情况下，通过调节经输入口211d流入的低温污泥的量来控制排放量。

现在，将描述接触式热交换单元200d的操作。

低温污泥通过输入口211d注入。低温污泥从有机污泥贮槽100供应。在多个接触式热交换单元200d串联连接的情况下，低温污泥从有机污泥贮槽100供应或从另一个接触式热交换单元200d排放。

高温污泥通过高温污泥注射孔注入并随后在穿过第一高温污泥管220d和第二高温污泥管230d时冷却。此后，高温污泥通过高温污泥排放孔排放。

由于第一和第二高温污泥管220d和230d的突起221d和231d彼此接合旋转，所以低温污泥如箭头223d、233d、224d、234d、225d和235d所示流动，并因此低温污泥循环并被搅拌。

通过搅拌和热交换冷却的低温污泥通过排放孔212d排放。

工业实用性

本方面公开给出以下技术效果。

第一，由于污泥连续水解和水解所需的热能通过热交换而被再利用，所以提供的是大幅降低燃料成本并且不需要由于冷却高温污泥的冷却装置的经济的污泥处理技术。

第二，由于包含在污泥中的异味通过水解作用被完全消除，所以污泥处理设备的异味问题基本解决，因此污泥处理设备可以安装而不会有民众投诉。

第三，作为废弃物的污泥通过水解可转化成能源，这给出了替代造成全球变暖的化石燃料的可再生能源。

第四，可以防止污泥倾倒在陆地或海洋中以及防止甲烷气体排放，由此保护环境。

第五，可以制造适合用于污泥水解设备的各种装置，如污泥连续水解设备的加热单元、蒸汽式热交换单元、接触式热交换单元、热解装置和厌氧消化。

第六，由于使用加压注射单元，所以可以对因流动性极差而传热差的低温污泥施加高压，使得低温污泥流化，这赋予低温污泥以良好的传热。因此，污泥可以在有效进行水解的210℃下所产生的20atm的高蒸汽压力的环境下被注入容器中。此外，在热交换单元中加热的污泥可以从容器排放。

Claims (26)

1.一种污泥水解设备，包括：

加热单元，在其中低温污泥通过加热的蒸汽被加热并水解成高温污泥，从而排放所述高温污泥；和

接触式热交换单元，其用于利用旋转圆柱管进行热交换，使得所述低温污泥与从所述加热单元排放的所述高温污泥彼此不混合，所述接触式热交换单元允许所述高温污泥在所述圆柱管中通过并允许所述低温污泥在所述圆柱管外通过，使得所述高温污泥与所述低温污泥通过热传导进行热交换，

其中所述低温污泥在所述接触式热交换单元处被加热，随后在所述加热单元处水解，并且所述高温污泥在所述加热单元处产生，随后在所述接触式热交换单元处冷却，其中所述加热和所述热交换连续进行。

2.根据权利要求1所述的污泥水解设备，还包括蒸汽式热交换单元，从所述接触式热交换单元排放的所述低温污泥被注入所述蒸汽式热交换单元并且从所述加热单元排放的所述高温污泥被注入所述蒸汽式热交换单元，其中所述高温污泥在由于压力差产生蒸汽的同时冷却，并且其中所述低温污泥接触所述蒸汽并通过所述蒸汽的冷凝热而被加热。

3.根据权利要求1或2所述的污泥水解设备，

其中所述接触式热交换单元包括低温污泥在其中移动的低温污泥移动单元，所述低温污泥移动单元安装为接触所述圆柱管，使得所述高温污泥的热被传递至所述低温污泥，

其中所述圆柱管具有第一和第二高温污泥管，

其中所述低温污泥移动单元具有安装为彼此连接的多个单元构件，

其中所述单元构件包括：

输入口，所述低温污泥经其流入；

排放孔，所述低温污泥经其排放；

形成在所述输入口和所述排放孔之间的移动空间，所述第一和第二高温污泥管安装在所述移动空间中，

其中所述输入口与安装在一侧的单元构件的排放孔连接，所述排放孔与安装在另一侧的单元构件的输入口连接，并且通过所述输入口流入的所述低温污泥由于在移动至所述排放孔的同时与所述第一和第二高温污泥管接触而被加热。

4.根据权利要求3所述的污泥水解设备，还包括：

沿所述第一高温污泥管形成在所述第一高温污泥管的外周上的突起(211a)；

沿所述第二高温污泥管形成在所述第二高温污泥管的外周上的突起(221a)；

用于旋转所述第一和第二高温污泥管的旋转单元，

其中所述低温污泥接收在所述突起(211a)之间的沟槽中和所述突起(221a)之间的沟槽中以与所述第一和第二高温污泥管进行热交换，并且当所述突起(211a和221a)彼此接合时，接收在所述沟槽中的所述低温污泥从所述沟槽排出，同时在释放所述接合时，所述低温污泥流入所述沟槽中。

5.根据权利要求1或2所述的污泥水解设备，

其中所述接触式热交换单元包括：

密封框架，其具有低温污泥输入口和低温污泥排放孔；和

所述圆柱管，

其中所述圆柱管包括：

第一高温污泥管，其安装在所述框架处并且允许所述高温污泥在其中移动，所述第一高温污泥管具有形成在其外周上的突起(221d)；和

第二高温污泥管，其安装在所述框架处并且允许所述高温污泥在其中移动，所述第二高温污泥管具有形成在其外周上的突起(231b)以与所述第一高温污泥管的突起(221d)接合，

其中通过所述低温污泥输入口流入的所述低温污泥被接收在所述突起(221d)之间的沟槽中和所述突起(231d)之间的沟槽中并且在其中移动以与所述第一和第二高温污泥管进行热交换，

其中当所述突起(221d和231d)彼此接合时，接收在所述沟槽中的所述低温污泥从所述沟槽排出，并且当所述接合被释放时，所述低温污泥流入所述沟槽中，

其中当所述低温污泥从所述沟槽排出和所述低温污泥流入所述沟槽时，所述框架中的所述低温污泥具有高压区和低压区。

6.根据权利要求2所述的污泥水解设备，

其中所述蒸汽式热交换单元包括注入所述高温污泥的高温热交换容器、注入所述低温污泥的低温热交换容器和用于连通所述高温热交换容器与所述低温热交换容器的连通单元，和

其中从所述加热单元注入的所述高温污泥在由于所述高温热交换容器中的相对低温而产生蒸汽的同时冷却并随后排放，注入至所述低温热交换容器中的所述低温污泥通过与所述蒸汽接触而被加热并随后排放，并且所述蒸汽通过所述连通单元从所述高温热交换容器移动至所述低温热交换容器。

7.根据权利要求6所述的污泥水解设备，还包括提供在所述低温热交换容器中的低温污泥输送单元，用以将所述低温污泥朝向所述排放孔移动，

其中所述低温污泥输送单元包括：

第一旋转单元，用于将所述低温污泥拉向所述低温热交换容器的中心并将所述低温污泥向下输送；

第二旋转单元，用于将所述低温污泥推向所述低温热交换容器的内壁并将所述低温污泥向下输送；和

旋转轴，用于使所述第一旋转单元和所述第二旋转单元旋转。

8.根据权利要求2所述的污泥水解设备，其中所述蒸汽式热交换单元包括：

高温热交换容器，在其中所述高温污泥流入、贮存并随后排放；

低温热交换容器，在其中所述低温污泥流入、贮存并随后排放，其中在所述低温热交换容器中安装有用于搅拌所述低温污泥的搅拌构件；和

连通单元，用于将所述高温热交换容器的蒸汽供应至所述低温热交换容器，

其中所述低温热交换容器完全充满所述低温污泥，并且所述蒸汽通过喷嘴被注入到接收在所述低温热交换容器中的所述低温污泥中。

9.根据权利要求1所述的污泥水解设备，

其中所述加热单元包括水解容器，引入其中的污泥接触所述蒸汽并且在充满所述蒸汽的空间中水解；并且

其中所述水解容器由接收所述污泥的污泥区和充满所述蒸汽的蒸汽区组成。

10.根据权利要求1所述的污泥水解设备，

其中所述加热单元包括：

水解容器，引入其中的污泥接触所述蒸汽并且在充满所述蒸汽的空间中水解；

排放容器，其形成经水解的污泥通过其排放的通道；

挡板，用于分隔所述水解容器和所述排放容器；以及

安装在所述水解容器处的搅拌构件，

其中，当所述经水解的污泥越过所述挡板移动至所述排放容器时，所述水解容器的内部空间被分成充有所述污泥的污泥区和位于所述污泥区上方并允许所述蒸汽通过的蒸汽区，并且

其中所述搅拌构件在所述污泥区和所述蒸汽区中循环的同时搅拌所述蒸汽和所述污泥并使所述污泥移向所述排放容器，并且所述污泥通过所述蒸汽被加热。

11.根据权利要求9或10所述的污泥水解设备，其中接收在所述水解容器中的所述高温污泥部分移动至污泥注射孔(401)并通过所述污泥注射孔(401)与所述低温污泥一起被注入至所述水解容器。

12.一种接触式热交换单元，包括：

旋转高温污泥管，高温污泥移动进入其中；和

低温污泥移动单元，其允许低温污泥在所述高温污泥管的外侧移动并且同时进行热交换，以不与所述高温污泥混合，

其中所述低温污泥移动接触所述高温污泥管的外侧，以通过与所述高温污泥的热交换而被加热，并且所述高温污泥通过与所述低温污泥进行热交换而冷却。

13.根据权利要求12所述的接触式热交换单元，

其中所述高温污泥管包括在其外侧上形成有彼此旋转接合的突起的第一和第二高温污泥管，

其中所述低温污泥移动单元包括安装为彼此连接的多个单元构件，

其中所述单元构件包括：

低温有机污泥经其流入的输入口；

低温有机污泥经其排放的排放孔；和

形成在所述输入口和所述排放孔之间的移动空间，其中所述第一和第二高温污泥管安装在所述移动空间中，

其中所述输入口与安装在一侧的单元构件的排放孔连接，并且所述排放孔与安装在另一侧的单元构件的输入口连接，并且通过所述输入口流入的所述低温污泥通过与所述第一和第二高温污泥管接触而被加热并同时移动至所述排放孔，并且

其中所述低温污泥接收在所述突起之间的沟槽中，在所述突起彼此接合时，接收在所述沟槽中的所述低温污泥从所述沟槽排出，并且当所述接合被释放时，所述低温污泥流入所述沟槽中。

14.根据权利要求12所述的接触式热交换单元，还包括用于对所述低温污泥施加压力的加压注射单元，用以将所述低温污泥供应至所述低温污泥移动单元，

其中所述加压注射单元包括用于防止在所述低温污泥中产生抽吸压力的注射单元和用于挤压所述低温污泥使其通过所述注射单元的挤压单元。

15.根据权利要求12所述的接触式热交换单元，还包括：

密封框架，其具有低温污泥输入口和低温污泥排放孔；

成对的第一高温污泥管，其安装至所述框架并具有形成在其外侧上并且彼此旋转接合的突起，其中所述高温污泥在所述成对的第一高温污泥管中移动；

成对的第二高温污泥管，其安装至所述框架并具有形成在其外侧上并且彼此旋转接合的突起，其中所述高温污泥在所述成对的第二高温污泥管中移动，其中所述成对的第二高温污泥管沿与所述成对的第一高温污泥管相反的方向旋转，

其中所述成对的第一高温污泥管和所述成对的第二高温污泥管布置为彼此相邻，并且通过所述低温污泥输入口流入的所述低温污泥被接收在所述突起之间的沟槽中并且在由于所述第一和第二高温污泥管的旋转而移动至所述低温污泥排放孔时与所述第一和第二高温污泥管热交换，和

其中接收在所述沟槽中的所述低温污泥在所述突起彼此接合时从所述沟槽中排出，所述低温污泥在所述接合被释放时流入所述沟槽中，并且所述成对的第一高温污泥管和所述成对的第二高温污泥管旋转以在所述框架中产生所述低温污泥的压力差，使得所述低温污泥被搅拌。

16.根据权利要求12所述的接触式热交换单元，还包括：

密封框架，其具有低温污泥输入口和低温污泥排放孔；

第一高温污泥管，其安装至所述框架并具有形成在其外侧上的突起，其中所述高温污泥在所述第一高温污泥管中移动；

第二高温污泥管，其安装至所述框架并具有形成在其外侧上的突起并且所述突起能够与所述第一高温污泥管的突起接合，其中所述高温污泥在所述第二高温污泥管中移动，其中所述突起彼此接合使得所述第一高温污泥管和所述第二高温污泥管一起旋转，

其中通过所述低温污泥输入口流入的所述低温污泥被接收在所述突起之间的沟槽中并且在由于所述第一和第二高温污泥管的旋转而移动至所述低温污泥排放孔的同时与所述第一和第二高温污泥管热交换，和

其中接收在所述沟槽中的所述低温污泥在所述突起彼此接合时从所述沟槽中排出，所述低温污泥在所述接合被释放时流入所述沟槽中，并且由于所述第一和第二高温污泥管的旋转使得所述框架中的所述低温污泥具有高压区和低压区。

17.根据权利要求15或16所述的接触式热交换单元，其中所述第一和第二高温污泥管沿所述框架的长度方向安装，并且所述框架是圆柱形的以承受高压。

18.一种蒸汽式热交换单元，包括：

高温热交换容器，高温污泥注入其中；

低温热交换容器，低温污泥注入其中；和

连通单元，其用于连通所述高温热交换容器与所述低温热交换容器，

其中通过加热单元水解并随后供应至所述高温热交换容器的所述高温污泥在由于所述高温热交换容器中的相对低压而产生蒸汽的同时冷却并随后排放，

其中注入所述低温热交换容器的所述低温污泥由于与所述蒸汽接触而被加热并随后排放，和

其中所述蒸汽通过所述连通单元从所述高温热交换容器移动至所述低温热交换容器。

19.根据权利要求18所述的蒸汽式热交换单元，还包括提供在所述低温热交换容器中的低温污泥输送单元以将所述低温污泥移动至所述排放孔，

其中所述低温污泥输送单元包括：

第一旋转单元，其用于将所述低温污泥拉向所述低温热交换容器的中心并且使所述低温污泥向下移动；

第二旋转单元，其用于将所述低温污泥推向所述低温热交换容器的内壁并且使所述低温污泥向下移动；和

旋转轴，其用于使所述第一旋转单元和所述第二旋转单元旋转。

20.根据权利要求18所述的蒸汽式热交换单元，

其中在所述低温热交换容器中安装用于搅拌所述低温污泥的搅拌构件，

其中所述低温热交换容器完全充满所述低温污泥，和

其中所述蒸汽通过安装在所述连通单元处的喷嘴被注入至接收在所述低温热交换容器中的所述低温污泥中。

21.一种污泥水解方法，包括：

(a)水解步骤，其利用蒸汽加热和水解低温污泥使得所述低温污泥变成高温污泥；和

(b)接触式热交换步骤，其允许所述高温污泥与管在所述管内的位置处接触并且允许所述低温污泥与所述管在所述管外的位置处接触，使得所述低温污泥和经水解的所述高温污泥彼此不混合并且通过热传导进行热交换，

其中在所述水解步骤之后，所述高温污泥在所述接触式热交换步骤中与所述低温污泥进行热交换并冷却，

其中所述低温污泥依次通过所述接触式热交换步骤和所述水解步骤被加热，和

其中所述水解步骤和所述接触式热交换步骤连续进行。

22.根据权利要求21所述的污泥水解方法，还包括在所述步骤(a)和所述步骤(b)之间的蒸汽式热交换步骤，

其中所述蒸汽式热交换步骤包括：

将所述经水解的高温污泥注入高温热交换容器中；

将经过所述接触式热交换步骤的所述低温污泥注射至低温热交换容器；

允许注入所述高温热交换容器的所述高温污泥在由于所述高温热交换容器中的相对低压而产生蒸汽的同时冷却；和

将所述蒸汽供应至所述低温热交换容器，使得所述蒸汽与所述低温热交换容器中的所述低温污泥接触以加热所述低温污泥。

23.根据权利要求21或22所述的污泥水解方法，其中在所述水解步骤和所述蒸汽式热交换步骤中，所述低温污泥利用蒸汽接触加热进行加热。

24.根据权利要求23所述的污泥水解方法，其中当所述低温污泥利用所述蒸汽或水蒸气加热时，测量所述蒸汽或水蒸气的压力以控制所述蒸汽或水蒸气的供应量。

25.根据权利要求21或22所述的污泥水解方法，在所述步骤(b)之后，其中在所述高温污泥的组分中的固体内容物被分离成固体内容物和液体内容物，并且对所述液体内容物进行厌氧消化以得到甲烷气体。

26.根据权利要求21或22所述的污泥水解方法，在所述步骤(b)之后，其中在所述高温污泥的组分中的固体内容物被分离成固体内容物和液体内容物，对所述液体内容物进行热解以得到热解气体和碳化物。

Images