本发明涉及一种水热反应设备，尤其涉及一种水热法制备生物炭的设备。
背景技术：
专利cn106830603b公开了一种梯级换热的方法，但其装置是一种间接换热的装置。间接换热的优点是每个反应器内的组分不受外界影响，但缺点是需要考虑温差、换热面积、换热时间等因素，实际工程中有较多的制约。
对于一些易于固液分离、反应产物对反应器内组分变化不敏感的产品(如园林废弃物水热法制生物炭)，则直接换热更易于实现。本专利对专利cn106830603b进行了改进，拟以直接换热的方式，实现回收热量。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种梯级直接换热水热反应装置，该装置，由三个以上热水反应器和循环泵组成；所述热水反应器上安装有左阀、右阀，所述左阀与左三通连接，所述右阀与右三通连接，所述左三通和右三通之间，连接有隔阀；水热反应器与循环泵按以下方式连接：循环泵出口与第一个水热反应器上的左三通连接，第一个水热反应器上的右三通与第二个水热反应器上的左三通连接，第二个水热反应器上的右三通与第三个水热反应器上的左三通连接，如此重复，直至将全部反应器连接；最末一个水热反应器上的右三通与所述循环泵入口连接；每个水热反应器都带有加热装置；
其特征在于：每个水热反应器内部，安装有两个进行固液分离的过滤器，其中一个通过管道与左阀连接，另一个通过管道与右阀连接；
反应装置按以下步骤运行：
步骤一、反应：将所有水热反应器中加入原料和水，所有水热反应器的所有阀门关闭；对第一个水热反应器进行加热，至水热反应完成；
步骤二、换热：将第一个和第二个水热反应器的左阀和右阀打开，隔阀关闭；其他阀门状态不变，开启循环泵，进行第一个和第二个两水热反应器间的换热；当第二个水热反应器至一定温度后，关闭循环泵；
关闭第二个水热反应器左阀和右阀，开启隔阀；开启第三个水热反应器左阀和右阀，关闭隔阀，开启循环泵，进行第一个和第三个水热反应器间的换热；当第三个水热反应器至一定温度后，关闭循环泵；如此重复，进行第一个和第四个、第一个和第n个间的换热，直到全部换热完成；
步骤三、出料、进料：打开第一个水热反应器，出料，然后进料；
步骤四、重复：按步骤一、二、三的操作方式，对第二个水热反应器进行水热反应并进行第二和第三、第二和第四、第二和第n、第二和第一的热交换；第二个水热反应器出、进料后，再对第三个水热反应器进行操作，如此循环，形成连续生产。
与现有技术相比，本发明的梯级直接换热水热反应装置的有益效果是：以直接换热的方式进行热量回收，简化了换热结构、缩短了换热时间。
附图说明
图1是本发明实施例的一种梯级直接换热热水解反应装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
实施例：
如图1所示的梯级直接换热热水解反应装置，由五个热水反应器1和循环泵2组成；所述热水反应器1上安装有左阀1-1、右阀1-2，所述左阀1-1与左三通1-3连接，所述右阀1-2与右三通1-4连接，所述左三通1-3和右三通1-4之间，连接有隔阀1-5；水热反应器1与循环泵2按以下方式连接：循环泵2出口与第一个水热反应器1上的左三通1-3连接，第一个水热反应器1上的右三通1-4与第二个水热反应器1上的左三通1-3连接，第二个水热反应器1上的右三通1-4与第三个水热反应器1上的左三通1-3连接，如此重复，直至将五个全部反应器连接；第五个水热反应器1上的右三通1-4与所述循环泵2入口连接；每个水热反应器1都带有加热装置3；
每个水热反应器内部，安装有两个进行固液分离的过滤器1-6，其中一个通过管道与左阀1-1连接，另一个通过管道与右阀1-2连接；
本实施例，用园林废弃物，适当粉碎后，以水热碳化的工艺制备生物炭，反应装置的运行步骤和工作原理如下：
步骤一、反应：将所有水热反应器中加入适当粉碎后的园林废弃物和水，所有水热反应器1的所有阀门关闭；对第一个水热反应器1进行加热，在高温高压的作用下，园林废弃物将会碳化为生物炭，同时，也会生成一些焦油等成分复杂产物，保持一定的时间，直至水热反应完成；
步骤二、换热：将第一个和第二个水热反应器1的左阀1-1和右阀1-2打开，隔阀1-5关闭；其他阀门状态不变，开启循环泵2，进行第一个和第二个两水热反应器1间的换热；当第二个水热反应器1至一定温度后，关闭循环泵2。在这一过程中，第一个水热反应器内，主要成份分为两大类，一是生物炭(固相)、一是溶解了复杂反应产物的水以及自身就是液体的焦油等(液相)，虽然成份复杂，但进行固液分离则很容易；第二个水热反应器内，则为水和原料(经适当粉碎的园林废弃物)，其进行固液分离也很容易；因此，开启循环泵2后，固相仍在各自的水热反应器1内，而液相则进行了混合和直接换热，并且，液相的成份都发生了变化，但这种变化，既不影响已生成的生物炭，也不影响原料的后续反应。
关闭第二个水热反应器左阀1-1和右阀1-2，开启隔阀1-3；开启第三个水热反应器1的左阀1-1和右阀1-2，关闭隔阀1-3，开启循环泵2，进行第一个和第三个水热反应器间的换热；当第三个水热反应器至一定温度后，关闭循环泵2；如此重复，进行第一个和第四个、第一个和第五个间的换热，完成全部换热；
步骤三、出料、进料：打开第一个水热反应器，出料，然后进料；
步骤四、重复：按步骤一、二、三的操作方式，对第二个水热反应器进行水热反应并进行第二和第三、第二和第四、第二和第五、第二和第一的热交换；第二个水热反应器出、进料后，再对第三个水热反应器进行操作，如此循环，形成连续生产。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
1.一种梯级直接换热水热反应装置，由三个以上热水反应器和循环泵组成；所述热水反应器上安装有左阀、右阀，所述左阀与左三通连接，所述右阀与右三通连接，所述左三通和右三通之间，连接有隔阀；水热反应器与循环泵按以下方式连接：循环泵出口与第一个水热反应器上的左三通连接，第一个水热反应器上的右三通与第二个水热反应器上的左三通连接，第二个水热反应器上的右三通与第三个水热反应器上的左三通连接，如此重复，直至将全部反应器连接；最末一个水热反应器上的右三通与所述循环泵入口连接；每个水热反应器都带有加热装置；
其特征在于：每个水热反应器内部，安装有两个进行固液分离的过滤器，其中一个通过管道与左阀连接，另一个通过管道与右阀连接。
2.反应装置按以下步骤运行：
步骤一、反应：将所有水热反应器中加入原料和水，所有水热反应器的所有阀门关闭；对第一个水热反应器进行加热，至水热反应完成；
步骤二、换热：将第一个和第二个水热反应器的左阀和右阀打开，隔阀关闭；其他阀门状态不变，开启循环泵，进行第一个和第二个两水热反应器间的换热；当第二个水热反应器至一定温度后，关闭循环泵；
关闭第二个水热反应器左阀和右阀，开启隔阀；开启第三个水热反应器左阀和右阀，关闭隔阀，开启循环泵，进行第一个和第三个水热反应器间的换热；当第三个水热反应器至一定温度后，关闭循环泵；如此重复，进行第一个和第四个、第一个和第n个间的换热，直到全部换热完成；
步骤三、出料、进料：打开第一个水热反应器，出料，然后进料；
步骤四、重复：按步骤一、二、三的操作方式，对第二个水热反应器进行水热反应并进行第二和第三、第二和第四、第二和第n、第二和第一的热交换；第二个水热反应器出、进料后，再对第三个水热反应器进行操作，如此循环，形成连续生产。
技术总结