CN103623745A - 一种针对湿污泥的造粒干燥装置 - Google Patents

Abstract

一种针对湿污泥的造粒干燥装置，具体措施为：针对湿污泥特性，采用干化和造粒同时进行的方法对湿污泥多次造粒，能耗采用锅炉烟气或余热空气。本装置主要包括第一造粒滚筒1、下料漏斗2、振捣装置3、第二造粒滚筒5、刮板4、传送带6、进料控制系统8、污泥厚度控制杆9、重量感应装置10、间距和位置控制器11等。本发明特征在于：针对含湿率40-95％的城市或工业污泥，对其进行造粒，并突破传统干燥和造粒彼此独立的做法，将两者分阶段交叉进行，明显降低污泥干化所需能耗、时间和所需热源的温度要求。通过调整造粒速度和污泥进给速度和调整第二、第三造粒滚筒(以此类推)，实现所需湿污泥的厚度、长度等形体要求，满足干污泥有效充分燃烧的条件。

Description

一种针对湿污泥的造粒干燥装置

技术领域

本发明涉及一种针对湿污泥的造粒干燥装置，特别是涉及一种利用工业中的中低温废气的造粒干燥装置。 

背景技术

在工厂中存在大量90℃-300℃的废气，如印染企业中，存在着大量的锅炉尾气、定型机废热，在生产过程中，由于这部分能量难以收集再利用，所以出现大量的能量浪费。 

污泥干燥系统中采用高温烟气进行污泥干燥的技术普遍存在较大的问题，主要是采用高温干燥，使污泥中的有毒有害气体大量分解出，造成严重的二次污染；直接和污泥接触干燥，干燥过后的大量气体不能进入锅炉燃烧，产生巨大的尾气处理成本；又或者经过换热之后进行干燥，由于干燥后温度低，不能重复利用，效率低下；而且如果这部分高温废气进行直接排放会对环境造成严重的热污染。如何有效利用这部分高温废气成为当前面临的重要问题。 

发明内容

本发明装置正基于解决以上问题，创造性得结合造粒和干燥过程，不采用高温烟气进行污泥干化，而改用85-150℃的中低温烟气进行，发现其尾汽中的有毒有害气体含量大幅减少。干化后含湿率控制在20-40％，可直接用于污泥干化后的燃烧。本发明装置大幅增加污泥干化时的面积，并和干燥过程结合，短时间内去除其所含水分。通过增加含湿量在80％以上的污泥表面积，以及污泥内部结合水快速变为表面水，经济方便加快污泥翻转，解决了污泥干化过程中能耗高、运行费用高和处理量低的关键问题。 

本发明的目的就是为了解决上面提到的问题，提供一种针对湿污泥的造粒干燥装置，实现污泥干化时的表面积最大化，并结合湿污泥的干燥过程中表现出来的不同特性，同时利用各种调节装置来增加干化后污泥的形状外表面，降低其含湿量，以实现用最低的能耗来回收利用可迅速燃烧的干污泥。 

具体的提供一种针对湿污泥的造粒干燥装置，包括下料漏斗2、振捣器3、第一造粒装置1和滚筒刮片18；其特征在于：所述的振捣装置3设置于下料漏 斗2中，下料漏斗2口处设置有第一造粒滚筒1，该第一造粒滚筒1包括相互啮合，彼此轴间距可以调节的公、母复合齿轮，该组公滚筒和母滚筒同径、平行，且齿距12大于等于齿宽13，公滚筒齿距12和母滚筒齿宽13对齐，公滚筒齿距12凹面底部离母滚筒齿宽13凸面顶部间距最小为1mm，最大不超过其齿高，轴间距由间距和位置控制器11调节。滚筒刮片18分别与公母、滚筒的齿距12啮合。 

所述的湿污泥的造粒干燥装置，其振捣装置3包括驱动电机，该驱动电机驱动同一连杆上接有多片凸轮，该凸轮旋转时能使得弹性机构动作，且所述凸轮运动轨迹离漏斗边缘＞2mm，转数为30-240rpm，其连续运转以保证污泥通过第一造粒滚筒1。 

所述的下料漏斗2的横截面为直角梯形，在下料漏斗2的下方还设置有重力感应装置10。 

所述的造粒干燥装置还包括第一干燥腔7，其中第一干燥腔7中设置有传送带6，经过第一造粒滚筒1处理的湿污泥落在传送带6上；在第一干燥腔7中还设置带有送风口17的送风箱16。 

所述的造粒干燥装置还包括第二干燥腔19，其中第二干燥腔19中设置第二造粒滚筒5，第一干燥腔7处理的湿污泥进入第二造粒滚筒5进一步造粒，第二干燥腔19中设置有传送带6，经过第二造粒滚筒5处理的湿污泥经滚筒刮片18落在传送带6上；在第二干燥腔19中还设置带有送风口17的送风箱16。 

所述的第二造粒滚筒5固定在第二干燥腔19的框架结构上，位于上层皮带的上方；滚筒外表面为光面或齿轮状，成对对称布置且相对运动为相反方向，每个滚筒啮合一组滚筒刮片，距离滚筒的最小距离为1-3mm，并由电机、马达驱动或齿轮、链条传动，第二造粒滚筒5轴间距为1-5mm可调，由间距和位置控制器11进行调节，其转数为30-240rpm。 

所述的第二干燥腔19箱体为框架结构，外层做橡塑或岩棉保温，内层固定有刮板4、第二造粒滚筒5、污泥厚度控制杆9、传送带6、送风箱16等。 

所述第二干燥腔中包含的污泥厚度控制杆9与传送带6的出口间距为1-5mm，转向与传送带6皮带相反，由电机、马达驱动或齿轮、链条传动，直径小于等于传送带6的轴承内径。该污泥厚度控制杆9底部附刮板4。 

本发明可有效对含湿量为40-95％的污泥进行不同粒径的造粒，并可针对不同的城市污泥、工业污泥中所含污泥的不同含湿率、颗粒度大小、密度等进行二次造粒，配合其所属干燥箱，采用工厂中低温废气作为主要能源，一方面可以有效的利用工厂废气中的能量进行污泥干化，另一方面，采用该造粒方法后 的污泥干化，所排出的尾汽有害物资含量大幅下降，其运行成本由于采用废气而大幅降低，而其生产的干污泥则可直接用于燃烧，或其他资源化、能源化利用，获取免费资源。 

附图说明

图1为本发明实施例系统图； 

图2为第一造粒滚筒1的组合方式细节图； 

图3为滚筒刮片18和成对第一造粒滚筒1的相对位置图； 

图4为第二造粒滚筒5和刮板4的相对位置图； 

图5为污泥厚度控制杆9的相对位置图。 

其中：1为第一造粒滚筒；2为下料漏斗；3为振捣装置；4为刮板；5为第二造粒滚筒；6为传送带；7为第一干燥腔；8为进料控制系统；9为污泥厚度控制杆；10为重量感应装置；11为间距和位置控制器；12为齿距；13为齿宽；14为湿污泥入口；15为干污泥出口；16为送风箱；17为送风口；18为滚筒刮片；19为第二干燥腔。 

具体实施例描述 

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。 

如图1所示为本发明示意图，一种针对湿污泥的造粒干燥装置，主要包括第一造粒装置、第二造粒装置、进料控制系统、污泥厚度控制杆、刮板、传送带等。振捣装置3设置于下料漏斗2中，下料漏斗2口处设置有第一造粒滚筒1，该第一造粒滚筒1包括相互啮合，彼此轴间距可以调节的公、母复合齿轮，该组公滚筒和母滚筒同径、平行，且齿距12大于等于齿宽13，公滚筒齿距12和母滚筒齿宽13对齐，公滚筒齿距12凹面底部离母滚筒齿宽13凸面顶部间距最小为1mm，最大不超过其齿高，轴间距由间距和位置控制器11调节。滚筒刮片18分别与公母、滚筒的齿距12啮合。 

振捣装置3包括驱动电机，该驱动电机驱动同一连杆上接有多片凸轮，该凸轮旋转时能使得弹性机构动作，且所述凸轮运动轨迹离漏斗边缘＞2mm，转数为30-240rpm，其连续运转以保证污泥通过第一造粒滚筒1。 

下料漏斗2的横截面为直角梯形，在下料漏斗2的下方还设置有重力感应装置10，用以监测下料漏斗2中的污泥量。 

第一干燥腔7中设置有传送带6，经过第一造粒滚筒1处理的湿污泥落在传送带6上；在第一干燥腔7中还设置带有送风口17的送风箱16。 

第二干燥腔19中设置第二造粒滚筒5，第一干燥腔7处理的湿污泥进入第二造粒滚筒5进一步造粒，第二干燥腔19中设置有传送带6，经过第二造粒滚 筒5处理的湿污泥经滚筒刮片18落在传送带6上；在第二干燥腔19中还设置带有送风口17的送风箱16。 

第二造粒滚筒5固定在第二干燥腔19的框架结构上，位于上层皮带的上方；滚筒外表面为光面或齿轮状，成对对称布置且相对运动为相反方向，每个滚筒啮合一组滚筒刮片，并由电机、马达驱动或齿轮、链条传动，其轴间距为1-5mm可调，由间距和位置控制器11进行调节，其转数为30-240rpm。 

第二干燥腔19箱体为框架结构，外层做橡塑或岩棉保温，内层固定有刮板4、第二造粒滚筒5、污泥厚度控制杆9、传送带6、送风箱16等。 

第二干燥腔中包含的污泥厚度控制杆9与传送带6的出口间距为1-5mm，转向与传送带6皮带相反，由电机、马达驱动或齿轮、链条传动，直径小于等于传送带6的轴承内径；该污泥厚度控制杆9底部附刮板4。 

此处传送带的行进方向如图1中箭头所示，第二造粒滚筒5和污泥厚度控制杆9的转向如图1中所示。 

如图2所示，为第一造粒滚筒1的组合方式细节图，第一造粒滚筒1包括相互啮合，彼此轴间距可以调节的公、母复合齿轮，该组公滚筒和母滚筒同径、平行，且齿距12大于等于齿宽13，公滚筒齿距12和母滚筒齿宽13对齐，公滚筒齿距12凹面底部离母滚筒齿宽13凸面顶部间距最小为1mm，最大不超过其齿高，轴间距由间距和位置控制器11调节；滚筒刮片18分别与公母、滚筒的齿距12啮合。 

如图3所示，为滚筒刮片18和成对第一造粒滚筒1的相对位置图。图中滚筒刮片18，刮片切槽凸出部分和第一造粒滚筒1中的齿距12中相契合。刮片距离滚筒最小距离为1-3mm。 

如图4所示，刮板4布置在各个滚筒处，并保持刮板4最顶部和传送带6转轴1-3mm距离，其刮板4的倾斜方向如图4所示，保证污泥沿刮板4的上方落入下一层传送带6中。第二造粒滚筒5此时位于污泥从刮板4上脱落时的下方位置，成对设置，间距1-5mm可调，对刮板4上翻落的污泥进行再次造粒。 

如图5所示，污泥厚度控制杆9的位置，为传送带6上污泥下落处，但同一层中仅设置第二造粒滚筒5、刮板4，或者仅设置污泥厚度控制杆9。其杆为主动或被动旋转，与传送带6转轴之间的间距为1-5mm可调，用于对污泥进行每层干化后的厚度调整，并增加其表面积，进一步加强干化效果。刮板4与污泥厚度控制杆9的最小距离为1-3mm， 

工作原理： 

具体的从功能看，湿污泥进入下料漏斗2后，会通过自身重力流向第一造粒滚筒1；期间会通过振捣装置3。振捣装置3是个偏心滚筒，其作用的发挥 和重量感应装置10有关，后者附带的弹性装置会随振捣装置3的运转而震动，又有效避免了对第一干燥腔7的影响。由于振捣装置3的转数较慢，仅促使湿污泥不能产生搭桥，而能顺畅往下落，且能触碰到下料漏斗2，防止湿污泥搭在下料漏斗2上。重量感应装置10仅在振捣装置3静止时使用，而在振捣装置3开启前关闭，由进料控制系统8自动控制。 

造粒动作的关键之一，湿污泥的特性不十分固定，每种湿污泥的密度、含湿量、含沙量都是不同的，故第一造粒滚筒1仅能针对湿污泥做成堆造粒。而堆状污泥的大小则有第一造粒滚筒1中的齿距12和齿宽13决定。而第一造粒滚筒1之间的间距需根据不同污泥进行调整。被第一造粒滚筒1挤出的湿污泥，掉落进入第一干燥腔7，随传送带6行进。 

造粒动作的关键之二，在于刮板4的设置。湿污泥朝上部分由于正对风口，并和第一干燥腔7中热气接触，能较快蒸发水分；而底部则粘结在传送带6上。刮板4能起到将湿污泥与传送带6分离的效果，且分离后落入下层传送带6时，能保证翻面，即相对湿面朝上。每1-2层做此动作一次。 

造粒动作的关键之三，在于第二造粒滚筒5的设置。第二造粒滚筒5随湿污泥的不同含湿量来进行设置，并非每层都需要。其作用在于成堆的湿污泥经过送风口17吹出的热风部分干化后，通过刮板4翻面，并经第二造粒滚筒5摊平，从而将湿污泥的相对湿面表面积变得更大。第二造粒滚筒5设于靠近刮板4下方的位置，运行轨迹如图1所示，为左滚筒顺时针、右滚筒逆时针做相对运动，动力可采用传送带6的链条或电机传动，也可独立设置。二次造粒滚筒受间距和位置控制器11的控制，随湿污泥的性状做不同调整。 

造粒动作的关键之四，在于污泥厚度控制杆9。其作用在于将部分干化的污泥的厚度保持在一定范围，如1-5mm，以利于后期燃烧。若污泥足够干燥，则此时再做厚度调整，会导致污泥碎裂，并不利传送带6内传送，反而会随风口到处撒落；故需在含湿率40-70％进行厚度控制。 

本发明方法也适用于性状类似污泥的物料，如泥土、面食等。其装置即可以连续工作，也可以间歇工作。 

如图1所示，湿污泥进入下料漏斗2，经振捣装置3充分挤压，同时将湿污泥中含有的大块污泥打碎；此时重量感应装置10停止动作，下料漏斗2能随振捣装置3做一定振幅的上下运动，湿污泥顺畅进入第一造粒滚筒1中。进料控制系统8每隔一段时间停止振捣装置3的动作，并开启重量感应装置10，对下料漏斗3内所含湿污泥的重量做判断，以控制湿污泥的储量。 

以80％湿污泥为例，进入第一造粒滚筒1后，形成一定厚度堆状湿污泥，该大小取决于第一造粒滚筒1中齿距12和齿宽13的设计；堆状污泥随传送带 6行进，遇到与传送带6保持1-3mm的刮板4，并随刮板4脱落该层传送带6，进入下一层传送带6或第二造粒滚筒5中。此时湿污泥干面朝下，湿面朝上。湿污泥每次跌落下层传送带6，都会进行翻面动作，而刮板4仅设置在湿度在60％以上湿污泥前期阶段。进入第二造粒滚筒5的湿污泥，进一步被摊平为厚度更小的片状或条状湿污泥，并且落入下层传送带6继续行进。湿污泥在第一干燥腔7内的整个行进过程都受上方的送风口17风速和温度的影响而持续干化。 

当湿污泥湿度在50％左右，对湿污泥进行厚度控制，此时经过和传送带保持1-5mm距离的污泥厚度控制杆9，其转向如图1所示，以保证湿污泥干化后易于燃烧。此过程并非仅限1次，有需要时可反复小幅控制其厚度，以防污泥干裂而吹散。如图1干污泥出口15附近再设置污泥厚度控制杆9。 

本发明所述湿污泥状况变化描述如下： 

本系统在运行过程中，湿污泥在干燥箱中有众多状态，分别经历了以下三个阶段：加速阶段，此时污泥被加热升温，而污泥含水率高，其自由水分含量较大，很容易被蒸发；恒速阶段，此时污泥表面维持湿润，污泥温度恒定；湿污泥中水分逐渐散至污泥表面，再汽化到热空气中，其水分从内而外扩散速度大于等于水分从表面汽化的速率，而污泥表面保持湿热状态；减速阶段，此时污泥内部水分由内而外的扩散速率已明显小于表面水分的汽化速率，污泥表面开始表现出干燥，去除的污泥水分主要是污泥细胞间隙水分和表面水分，空气传给湿污泥的热量大于水分汽化所需热量，污泥表面的温度升高。 

故在对污泥做造粒时，考虑以上三个不同阶段，我们在加速阶段将传送带6转速提高，且此时设置刮板4较为适宜；在恒速阶段，使用第二造粒滚筒5完成污泥的二次造粒，并在该阶段结束前完成污泥的厚度控制，用污泥厚度控制杆9来实现；当进入减速阶段时，不再使用任何造粒或者厚度控制措施，而是采用间距和位置控制器11来调整该阶段的第二造粒滚筒5的位置和传送带6之间的间距，防止该阶段的污泥经第二造粒滚筒5后粉碎。故该造粒方法实际可生产出粉状的干污泥，用于快速燃烧，或其他资源化、能源化利用。 

Claims (8)

1.一种针对湿污泥的造粒干燥装置，包括下料漏斗(2)、振捣器(3)、第一造粒装置(1)和滚筒刮片(18)；其特征在于：所述的振捣装置(3)设置于下料漏斗(2)中，下料漏斗(2)口处设置有第一造粒滚筒(1)，该第一造粒滚筒(1)包括相互啮合，彼此轴间距可以调节的公、母复合齿轮，该组公滚筒和母滚筒同径、平行，且齿距(12)大于等于齿宽(13)，公滚筒齿距(12)和母滚筒齿宽(13)对齐，公滚筒齿距(12)凹面底部离母滚筒齿宽(13)凸面顶部间距最小为1mm，最大不超过其齿高，轴间距由间距和位置控制器(11)调节，滚筒刮片(18)分别与公母、滚筒的齿距(12)啮合，且刮片与滚筒的最小距离为1-3mm。

2.根据权利要求1所述的湿污泥的造粒干燥装置，其特征在于所述的振捣装置(3)包括驱动电机，该驱动电机驱动同一连杆上接有多片凸轮，该凸轮旋转时能使得弹性机构动作，且所述凸轮运动轨迹离漏斗边缘＞2mm，转数为30-240rpm，其连续运转以保证污泥通过第一造粒滚筒(1)。

3.根据权利要求2所述的湿污泥的造粒干燥装置，其特征在于所述的下料漏斗(2)的横截面为直角梯形，在下料漏斗(2)的下方还设置有重力感应装置(10)，用以监测下料漏斗(2)中的污泥量。

4.根据权利要求1至3中任一项湿污泥的造粒干燥装置，其特征在于所述的造粒干燥装置还包括第一干燥腔(7)，其中第一干燥腔(7)中设置有传送带(6)，经过第一造粒滚筒(1)处理的湿污泥落在传送带(6)上；在第一干燥腔(7)中还设置带有送风口(17)的送风箱(16)。

5.根据权利要求4所述的湿污泥的造粒干燥装置，其特征在于所述的造粒干燥装置还包括第二干燥腔(19)，其中第二干燥腔(19)中设置第二造粒滚筒(5)，第一干燥腔(7)处理的湿污泥进入第二造粒滚筒(5)进一步造粒，第二干燥腔(19)中设置有传送带(6)，经过第二造粒滚筒(5)处理的湿污泥经滚筒刮片(18)落在传送带(6)上；在第二干燥腔(19)中还设置带有送风口(17)的送风箱(16)。

6.根据权利要求5所述的第二干燥腔(19)，其特征在于所述的第二造粒滚筒(5)固定在第二干燥腔(19)的框架结构上，位于上层皮带的上方；滚筒外表面为光面或齿轮状，成对对称布置且相对运动为相反方向，每个滚筒啮合一组滚筒刮片，并由电机、马达驱动或齿轮、链条传动，其轴间距为1-5mm可调，由间距和位置控制器(11)进行调节，其转数为30-240rpm。

7.根据权利要求5、6所述的第二干燥腔(19)中的任一干燥腔，其特征在于箱体为框架结构，外层做橡塑或岩棉保温，内层固定有刮板(4)、第二造粒滚筒(5)、污泥厚度控制杆(9)、传送带(6)和送风箱(16)。

8.根据权利要求7所述的第二干燥腔(9)，其特征在于所述第二干燥腔中包含的污泥厚度控制杆(9)与传送带(6)的出口间距为1-5mm，转向与传送带(6)皮带相反，由电机、马达驱动或齿轮、链条传动，直径小于等于传送带(6)的轴承内径，该污泥厚度控制杆(9)底部附刮板(4)。

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