CN102295398A - 污泥干化工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污泥干化工艺及设备。该工艺为：将含水率较高的污泥预处理至含水率低于设定值，保持污泥温度不变，将其输入污泥干化设备，在此设备内将污泥不断向出料口推动，并将污泥加热到120℃以上，且伴以持续的搅拌、破碎处理，同时以引风设备将由污泥内挥发出的水蒸汽不断引出，至含所需含水率的污泥由该污泥干化设备中排出。该污泥干化设备系为针对传统空心桨叶干燥机进行改进而产生。本发明工艺简洁易操作，运行顺畅，并可使污泥干化程度更为可控，污泥处理量更大，且无造成二次污染之虞；本发明设备结构简单，运行性能稳定，效率高，且可达成节能减排之目标，有望在环保领域以及化工、医药、食品等行业中广泛应用。

Description

污泥干化工艺及设备

技术领域

本发明具体涉及一种可应用于对城市生活、工业生产所生成的各类污泥以及化工、医药原料、食品加工等产业中的各种原物料进行干化处理的工艺和设备。

背景技术

随着城市化进程的不断推进以及现代化工业的发展，全球每年均会产生数量巨大的各类城市生活污泥以及工业污泥。为此，人们发展出多种工艺对这些污泥进行处理，以期达到回收利用之目标，但在这些工艺中，污泥的干燥处理一般都是必须步骤。目前在污泥干燥工艺中通常采用的空心桨叶干燥机主要包括一筒体、设置在筒体内的桨叶轴、驱动及传动装置；其中，筒体由一个近似W型结构腔体和顶盖组成，腔体内部容纳污泥，筒体的壁为中空夹套结构，所述中空夹套内可通以加热介质，筒体上还设置有夹套热介质入口以及出口、桨叶轴热介质入口及出口、产品出口等；顶盖上设置进料口、蒸汽出口等；上述桨叶轴为两根相互啮合的桨叶轴，其一为主动轴，另一为从动轴，每片空心桨叶焊接在中空的轴上，轴内腔与所有桨叶内腔相连通；上述驱动及传动装置采用电机及硬齿面减速机，电机和减速机之间采用皮带传动，减速机与主动轴之间选用链传动，主动轴和从动轴之间采用相互啮合的齿轮传动。该空心桨叶干燥机在工作时，原料(污泥等)由进料口进入筒体内腔，与空心桨叶轴内的热介质(通常采用水蒸汽)和夹套内的热介质进行换热，并在桨叶轴的不断搅拌和推动下于筒体内腔中往产品出口处行进，此过程中，原料内的水份等(当然，亦可为其他可蒸发物质)不断以蒸汽形式蒸发出来，并由蒸汽出口排出，最终得到干化的污泥。但这种污泥干燥工艺及设备具有如下不足：

(1)该设备中筒体结构简单，维修困难，且在干燥工艺实施过程中难以根据污泥干化程度调节出料速度；

(2)该设备中桨叶轴内部结构在用蒸汽做加热介质时，易发生汽水混合，从而堵塞中空轴与中空桨叶之间的蒸汽入口，导致桨叶轴与原料之间换热效果大大降低，并造成设备处理量下降；

(3)该设备结构容易导致污泥在干化处理工艺过程中结块，从而致使设备运行过程中过载停机，难以突破干化工艺中的胶凝过程。

发明内容

本发明的目的在于提出一种污泥干化工艺及设备，其在污泥干燥过程中传热效率高、工艺进程顺畅，处理效率高，且设备制造维护成本低廉，可克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种污泥干化工艺，其特征在于，该工艺为：将含水率在80％以上的污泥预处理至含水率在50％以下，保持污泥温度不变，将其输入一污泥干化设备，在此污泥干化设备内将污泥不断向出料口推动，并将污泥加热到120℃以上，且伴以持续的搅拌、破碎处理，同时以引风设备将由污泥内挥发出的水蒸汽不断引出，至含所需含水率的污泥由该污泥干化设备中排出。

进一步的讲：由引风设备从污泥干燥机中引出的水蒸气经除尘处理后所产生的尾气被输入焚烧系统。

所述除尘处理的具体方法为：

首先将从污泥干燥机中引出的水蒸气输入旋风分离设备，除去水蒸气中所含的大颗粒粉尘，而后将水蒸气输入水膜除尘器除去细小粉尘，最后将经上述除尘处理后所生成的尾气输入焚烧系统。

在以水膜除尘器处理水蒸气的过程中，喷淋水回流至一斜板沉淀池，经沉淀处理后，再由输送设备重新输入水膜除尘器中，实现喷淋水的循环利用。

一种污泥干化设备，其用于如上所述的污泥干化工艺中，包括筒体、与筒体上部连接的上盖、设置在筒体内腔中的两根桨叶轴、与桨叶轴连接的驱动装置及传动装置，所述筒体的壁为中空夹套结构，该夹套结构与设置在所述筒体上的夹套热介质入口及出口连通，所述上盖上设置有物料入口及蒸汽出口，所述筒体上设置有产品出口，所述桨叶轴包括中空轴及固定于中空轴上的中空桨叶，所述桨叶内腔、中空轴内腔与设置在中空轴两端的桨叶轴热介质入口及出口连通；其特征在于：

所述桨叶内腔中于靠近桨叶大端部处设置有冷凝水挡板，该冷凝水挡板与桨叶大端部之间设置有可令桨叶内腔中的冷凝水排出的排水支管，该排水支管道与设置于中空轴内的排水总管连通，所述排水总管与中空轴外部导通；所述冷凝水挡板与桨叶小端部之间设置有可令桨叶内腔与中空轴内腔连通的桨叶轴热介质通道。

具体而言：所述排水总管与桨叶轴热介质入口所在中空轴一端部内设置的空腔连通，该空腔内设置冷凝水排出机构。

在所述污泥干化设备工作过程中，固定在两根桨叶轴上桨叶的叶片角度相互错开90°，且两根桨叶轴均采用由外向内旋转的方式。

所述驱动装置的工作状态由变频控制设备控制。

所述上盖上还设有检修顶盖、载气入口以及人孔。

所述蒸汽出口依次与外设的旋风分离设备、水膜除尘器以及焚烧系统连通。

针对现有技术的不足，并根据污泥含水率高，粘度大，难干燥的特点，本案发明人经长期研究和实践，特提出本发明的污泥干化工艺，其通过采用二级干燥法，使得污泥干化处理可更为顺畅便捷的进行，污泥干化程度更为可控，污泥处理量更大，且无造成二次污染之虞。具体而言，即在对含水率高的污泥进行干化处理之前，首先对其进行预处理，将其含水率调整至便于污泥干化设备处理的范围，而后再以污泥干化设备对其进行二次处理，且在二次处理中，采用引风设备引出污泥内挥发出的蒸汽及其他物质，并以旋风分离设备、水膜除尘器以及焚烧系统对上述蒸汽及其他物质进行除尘、焚烧处理，彻底消除了污泥干化工艺可能导致二次污染的隐患。

配合上述污泥干化工艺，本案发明人还对污泥干化设备进行了改进，如：

其一，对于驱动设备(主要是电机等)，本发明采用变频调节控制方式，其具有如下优势：

(1)充分降低启动电流提高绕组承受力，大幅减少电机的运行和维护成本，有效提高了电机使用寿命；

(2)降低电力线路电压波动，且更为节能环保；

(3)使桨叶轴转速可更为便捷的大幅调整，进而使污泥干化设备对污泥的处理速度可调，并可在一定程度上实现污泥处理的加速功能。

其二，在污泥干化设备的上盖上增设检修顶盖，为设备检修提供便利，具体的讲，较大的检修顶盖可为设备检修提供较大操作空间，从而提高操作安全性，保证操作人员的安全。

其三，桨叶轴内部结构较原先的技术有较大的改进，增加的结构能够有效地将释放热量后的冷凝水与新鲜蒸汽分离，具体而言，桨叶轴热介质(如蒸汽)在压力作用下通过中空轴上的通孔进入中空桨叶，中空桨叶内设置冷凝水挡板，其可将因桨叶轴热介质冷凝形成的液体(如冷凝水)挡在中空桨叶内腔一侧，并经该侧的排水支管排出，防止桨叶内积液过多后回流，从而导致桨叶轴热介质通道(即上述中空轴上的通孔)阻碍桨叶轴热介质流通，上述冷凝液体经排水支管排到排水总管内，再由排水总管排到中空轴管一端部(尤其是桨叶轴热介质入口所在一端)设置的空腔内，并由此空腔内设置的排水构件从桨叶轴中排出。藉此桨叶轴之新型结构，可保障桨叶轴热介质在中空轴和桨叶内的顺畅流通，保证热量的充分利用。

总而言之，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该污泥干化工艺简洁易操作，运行顺畅，并可使污泥干化程度更为可控，污泥处理量更大，且无造成二次污染之虞；与该工艺配套的污泥干燥设备结构简单，运行性能稳定，污泥处理效率高，且节能环保，可有效降低厂家的运营成本。本发明可达成节能减排之目标，有望在环保领域以及化工、医药、食品等行业中广泛应用。

附图说明

以下结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

图1是本发明具体实施方式中污泥干化系统及工艺流程图；

图2是本发明具体实施方式中污泥干化设备的结构示意图；

图3是图2中所示两根桨叶轴的组配结构示意图；

图4是图3中主动桨叶轴的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，该污泥干化工艺包含的步骤为：

(1)将含水率在80％以上的污泥预处理至含水率在50％以下，保持污泥温度不变，将其从一进料口111输入(A向)一污泥干化设备1；

(2)在上述污泥干化设备1内将污泥不断向出料口121推动，并将污泥加热到120℃以上，且伴以持续的搅拌、破碎处理，同时以引风设备将由污泥内挥发出的水蒸汽从蒸汽出口112不断引出，至含所需含水率的污泥由该污泥干化设备中排出(B向)。

上述由引风设备从污泥干燥机中引出的水蒸气经除尘处理后所产生的尾气被输入焚烧系统，该除尘处理的具体方法为：

首先将从污泥干燥机中引出的水蒸气输入旋风分离设备3，除去水蒸气中所含的大颗粒粉尘，而后将水蒸气输入(C向)水膜除尘器4除去细小粉尘，最后将经上述除尘处理后所生成的尾气(D向)经一风机6输入焚烧系统(E向)。

在以水膜除尘器处理水蒸气的过程中，喷淋水回流至一斜板沉淀池5，经沉淀处理后，再由水泵等输送设备重新输入水膜除尘器中，实现喷淋水的循环利用。

上述在污泥干化设备中对污泥进行加热是借助输送(F向)到污泥干化设备中的热介质而实现的。

如图2～4所示，上述污泥干化设备包括筒体12、与筒体上部连接的上盖11、设置在筒体内腔中的两根桨叶轴(包括一主动轴2和一从动轴2’)、与桨叶轴连接的驱动装置8及传动装置9。

所述筒体的壁为中空夹套结构，该夹套结构与设置在所述筒体上的夹套热介质入口122及出口123连通，所述筒体上还设置有产品出口121。

所述上盖11上设置有物料入口111、蒸汽出口112，检修顶盖113、载气入口以及人孔114等，所述检修井盖亦可设置窥视窗115等；所述载气入口可与鼓风机等引风设备连通，所述蒸汽出口依次与外设的旋风分离设备、水膜除尘器以及焚烧系统连通。

所述驱动装置8采用由变频控制调节设备控制的电机等，所述传动装置9可采用减速机等。

所述桨叶轴2包括中空轴21及固定于中空轴上的中空桨叶22，所述桨叶22内腔、中空轴21内腔与设置在中空轴两端的桨叶轴热介质(如，水蒸气)入口及出口连通。在所述污泥干化设备工作过程中，固定在两根桨叶轴上桨叶的叶片角度相互错开90°，且两根桨叶轴均采用由外向内旋转的方式。

所述桨叶22内腔中于靠近桨叶大端部221处设置有冷凝水挡板223，该冷凝水挡板与桨叶大端部之间设置有可令桨叶内腔中的冷凝水排出的排水支管224，该排水通道与设置于中空轴内的排水总管211连通，所述排水总管与桨叶轴热介质入口所在中空轴一端部内设置的空腔连通，该空腔内设置冷凝水排出器；所述冷凝水挡板与桨叶小端部222之间设置有可令桨叶内腔与中空轴内腔连通的桨叶轴热介质通道212。

所述桨叶轴2’的结构与桨叶轴2基本相同。

该污泥干化工艺简洁易操作，运行顺畅，并可使污泥干化程度更为可控，污泥处理量更大，且无造成二次污染之虞；与该工艺配套的污泥干燥设备结构简单，运行性能稳定，污泥处理效率高，且节能环保，有效降低了厂家的运营成本。

上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污泥干化工艺，其特征在于，该工艺为：将含水率在80％以上的污泥预处理至含水率在50％以下，保持污泥温度不变，将其输入一污泥干化设备，在此污泥干化设备内将污泥不断向出料口推动，并将污泥加热到120℃以上，且伴以持续的搅拌、破碎处理，同时以引风设备将由污泥内挥发出的水蒸汽不断引出，至含所需含水率的污泥由该污泥干化设备中排出。

2.根据权利要求1所述的污泥干化工艺，其特征在于：由引风设备从污泥干燥机中引出的水蒸气经除尘处理后所产生的尾气被输入焚烧系统。

3.根据权利要求2所述的污泥干化工艺，其特征在于：所述除尘处理的具体方法为：

首先将从污泥干燥机中引出的水蒸气输入旋风分离设备，除去水蒸气中所含的大颗粒粉尘，而后将水蒸气输入水膜除尘器除去细小粉尘，最后将经上述除尘处理后所生成的尾气输入焚烧系统。

4.根据权利要求3所述的污泥干化工艺，其特征在于：在以水膜除尘器处理水蒸气的过程中，喷淋水回流至一斜板沉淀池，经沉淀处理后，再由输送设备重新输入水膜除尘器中，实现喷淋水的循环利用。

5.一种污泥干化设备，其用于如权利要求1所述的污泥干化工艺中，包括筒体、与筒体上部连接的上盖、设置在筒体内腔中的两根桨叶轴、与桨叶轴连接的驱动装置及传动装置，所述筒体的壁为中空夹套结构，该夹套结构与设置在所述筒体上的夹套热介质入口及出口连通，所述上盖上设置有物料入口及蒸汽出口，所述筒体上设置有产品出口，所述桨叶轴包括中空轴及固定于中空轴上的中空桨叶，所述桨叶内腔、中空轴内腔与设置在中空轴两端的桨叶轴热介质入口及出口连通；其特征在于：

所述桨叶内腔中于靠近桨叶大端部处设置有冷凝水挡板，该冷凝水挡板与桨叶大端部之间设置有可令桨叶内腔中的冷凝水排出的排水支管，该排水支管与设置于中空轴内的排水总管连通，所述排水总管与中空轴外部导通；所述冷凝水挡板与桨叶小端部之间设置有可令桨叶轴热介质由中空轴内腔进入桨叶内腔的桨叶轴热介质通道。

6.根据权利要求5所述的污泥干化设备，其特征在于：所述排水总管与桨叶轴热介质入口所在中空轴一端部内设置的空腔连通，该空腔内设置冷凝水排出机构。

7.根据权利要求5所述的污泥干化设备，其特征在于：在所述污泥干化设备工作过程中，固定在两根桨叶轴上的桨叶的叶片角度相互错开90°，且两根桨叶轴均采用由外向内旋转的方式。

8.根据权利要求5所述的污泥干化设备，其特征在于：所述驱动装置的工作状态由变频控制设备控制。

9.根据权利要求5所述的污泥干化设备，其特征在于：所述上盖上还设有检修顶盖、载气入口以及人孔。

10.根据权利要求5所述的污泥干化设备，其特征在于：所述蒸汽出口依次与外设的旋风分离设备、水膜除尘器以及焚烧系统连通。

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