CN107352772A - 污泥预热装置及污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种污泥预热装置，其包括壳体、空心螺旋轴、旋转接头和驱动装置，其中，壳体上设有进料口和出料口；空心螺旋轴贯穿于壳体内部；驱动装置用于驱动空心螺旋轴旋转；空心螺旋轴内具有一可用于热介质流通的空腔结构，旋转接头被构造为与空心螺旋轴内的空腔结构连通以作为热介质进出空心螺旋轴的通道。进一步，本发明还公开一种污泥干化系统，包括污泥预热装置、污泥干化装置和热能回收装置。通过该污泥预热装置可实现对物料的预热和推动双重作用，通过该污泥干化系统能实现废热的有效再利用，从而实现能源消耗最小化。

Description

污泥预热装置及污泥干化系统

技术领域

本发明涉及污泥干化处理技术领域，特别涉及一种污泥预热装置及污泥干化系统。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市化进程不断加快，工业污水、生活污水产生量越来越大，由此产生的污泥量也越来越大，同时我国工业领域发展迅速，医药、化工类企业的污泥排放量快速增长，随之带来的环境污染越来越严重。为此，国家大力支持污泥减量和焚烧技术，其中干化技术得到了较大的发展和推广应用。

目前，污泥干化处理方法中应用最为广泛的是间接式干化工艺，而间接式干化工艺大多采用蒸汽加热，一次蒸汽压力一般在0.6MPa左右，释放热量后为饱和水状态，还含有一部分热量可以回收利用，但没有回收利用此部分热量的设备，这样就造成了很大的能源浪费。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种污泥预热装置及污泥干化系统，能够有效利用废热，以实现经济节约最大化、能源消耗最小化。

为达上述目的，本发明提出一种污泥预热装置，其包括壳体、空心螺旋轴、旋转接头和驱动装置，其中，壳体上设有进料口和出料口；空心螺旋轴贯穿于壳体内部；驱动装置用于驱动空心螺旋轴旋转以实现对污泥的输送；空心螺旋轴内具有一可用于热介质流通的空腔结构，旋转接头被构造为与空心螺旋轴内的空腔结构连通以作为热介质进出空心螺旋轴的通道，热介质经旋转接头进入空心螺旋轴的空腔结构以实现对污泥的预热。

作为一种优选方案，空心螺旋轴包括中空轴管、布置于轴管两端的轴头和轴尾、布置在中空轴管外壁的螺旋结构；旋转接头布置轴头侧并具有介质输入口和介质输出口；轴头内具有一连接旋转接头和中空轴管的连通通道，连通通道包括与介质输入口连通的介质输入通道和与介质输出口连通的介质输出通道；中空轴管内具有与介质输入通道连通的第一腔室，螺旋结构内具有与介质输出通道连通的第二腔室；中空轴管两端与螺旋结构首末两端的接触处设有第一连通孔和第二连通孔，第一腔室通过第一连通孔与第二腔室连通，第二腔室通过第二连通孔与介质输出通道连通；依次连通的介质输入通道、第一腔室、第二腔室和介质输出通道共同构成空心螺旋轴的空腔结构。

作为一种优选方案，中空轴管内具有一径向布置且外周与中空轴管内壁相帖合的挡板，连通通道内具有一轴向布置的进气管道，挡板上设有一与进气管道外径大小相适应的开口；进气管道的前端与旋转接头的介质输入口连通，后端插接于挡板上的开口处，以形成介质输入通道及与位于介质输入通道外周的介质输出通道。

作为一种优选方案，挡板径向布置在螺旋结构末端的第二连通孔处。

作为一种优选方案，所述螺旋结构包括自轴头方向依次布置在中空轴管外壁上的第一螺旋片和第二螺旋片；第一螺旋片和第二螺旋片的根部固定在轴管上且间隔一定距离并行布置；第一螺旋片和第二螺旋片的外圆部相互连接共同围合成第二腔室。

作为一种优选方案，第一螺旋片和第二螺旋片均朝向物料流动的方向倾斜。如向出料口侧倾斜。

作为一种优选方案，第一螺旋片和第二螺旋片的根部通过焊接方式与轴管固定连接。

作为一种优选方案，靠进料口侧的螺旋片的外圆部呈开口朝物料流动方向的弧形曲面结构并与另一螺旋片的外圆部固定连接。

作为一种优选方案，具有弧形曲面结构的螺旋片的外圆部低于另一螺旋片的外圆部，并通过焊接方式固定在另螺旋片的外圆部上。

作为一种优选方案，具有弧形曲面结构的螺旋片采用冲压工艺制作。

作为一种优选方案，第一螺旋片和第二螺旋片的材料为不锈钢。

作为一种优选方案，该污泥预热装置还包括套设于壳体外壁的夹套。

作为一种优选方案，所述夹套具有依次连通的热介质进口、热介质流通通道及热介质出口，热介质经热介质进口进入夹套内的热介质流通通道以实现对污泥的预热。可见，热介质可同时经具有热介质流通的夹套和空心螺旋轴内的空腔结构以实现对污泥的预热，

本发明还公开一种污泥干化系统，包括污泥预热装置、污泥干化装置和热能回收装置，污泥预热装置采用本发明所公开的具有上述任意一项所述结构特征的污泥预热装置；污泥干化装置采用间接式干化方式；热量回收装置被构造为收集污泥干化装置排出的冷凝水，并将冷凝水中的闪蒸蒸汽提取出后送入污泥预热装置进行再利用。

作为一种优选方案，热能回收装置包括热能回收本体、蒸汽和冷凝水混合进口、闪蒸蒸汽出口和冷凝水出口，污泥干化装置包括干化机本体、物料入口、物料出口和疏水阀，热能回收装置的蒸汽和冷凝水混合进口与污泥干化装置连接，具体可通过管道与污泥干化装置的疏水阀连接；热能回收装置的闪蒸蒸汽出口与污泥预热装置连接，具体可通过通道与污泥预热装置的热介质输入端连接。

本发明具有如下有益效果：

(1)相比现有技术中的普通螺旋输送机只能起到推动物料前进的功能，本发明所公开的污泥预热装置通过其特殊结构形式的空心螺旋轴设计，既可以通入热介质对污泥进行预热，又可以起到推动物料前进的作用，实现了预热和推动双重作用。

(2)基于本发明所公开的污泥干化系统，污泥预热装置可通过热能回收装置回收污泥干化装置疏水闪蒸出的蒸汽，并利用该蒸汽对进入污泥干化装置之前的污泥进行预热，从而实现废热的有效再利用，经济节约最大化、能源消耗最小化，同时还能有效避免输送管道内水锤，延长设备的使用寿命。

附图说明

图1为实施例1中空心螺旋污泥预热器的结构示意图。

图2为实施例1中空心螺旋轴的结构示意图及局部放大示意。

图3为实施例1中空心螺旋轴的局部结构示意图。

图4为实施例2中污泥干化系统的结构示意图

图5为实施例2中热量回收器的结构示意图

附图标记：

空心螺旋污泥预热器1、间接式干化机2、热能回收器3；

壳体11、夹套12、空心螺旋轴13、旋转接头14、驱动装置15、介质输入端16、介质输出端17、介质输入通道18、介质输出通道19；

轴头131、中空轴管132、螺旋片a133、螺旋片b134、挡板135、轴尾136、闪蒸蒸汽进口1371、冷凝水出口1732、连通孔1381、连通孔1382、进气管道139；

干化机本体21、物料入口22、物料出口23、疏水阀24；

筒本体31、闪蒸蒸汽出口32、冷凝水出口33、筒本体33、蒸汽和冷凝水混合进口34、封头35、支架36。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合附图进一步说明如下。

实施例1：

如图1至图3所示，实施例1公开了一种污泥预热装置，即空心螺旋污泥预热器1(简称污泥预热器1)，其包括依次容纳污泥通过的壳体11，可以通入热介质的夹套12，可以通入介质进行加热并能推动污泥前进的空心螺旋轴13，连接空心螺旋轴13一端的旋转接头14；连接在空心螺旋轴13另一端并用于驱动空心螺旋轴13转动的驱动装置15。

壳体11设置进料口111和出料口112，由进料口111进入设备内的冷污泥被预热后从出料口112出来变为热污泥。

夹套12套设于壳体11外部，可与空心螺旋轴13可同时通过管道与介质输入端16连接。其包括依次连通的热介质进口、热介质流通通道及热介质出口，热介质经热介质进口进入夹套内的热介质流通通道以实现对污泥的预热。

空心螺旋轴13横向固定于壳体11内中心位置，可被驱动装置15带动进行转动。空心螺旋轴13的主要部件包括轴头131、中空轴管132、螺旋片a133、螺旋片b134、轴尾136。

旋转接头14为通用部件，作为热介质进出空心螺旋轴13的通道。空心螺旋轴13通过旋转接头14与介质输入端16和介质输出端17连通，以实现热介质的输入或输出。旋转接头14固定在轴头131一侧，具有一闪蒸蒸汽进口1371和一冷凝水出口1732，分别通过管道与介质输入端16和介质输出端17连通。

驱动电机与轴尾136连接，用于驱动空心螺旋轴13旋转。

轴头131内轴向设置有一进气管道139，中空轴管132内径向设置有一块挡板135，其两端内壁与螺旋片首末两端(热介质先流入的一端为首端，反之为末端)对应的位置处开有连通孔1381和连通孔1382。

挡板135径向固定在连通孔1382的内侧，与中空轴管132内壁焊接固定。中空轴管132中心位置具有一圆形开口，其直径与进气管道139的外径相适应。进气管道139一端延伸至旋转接头14并与旋转接头的闪蒸蒸汽进口1371连通，进气管道139的另一端插入挡板135的圆形开口处，并采用焊接方式固定。进气管道139即为轴头131内介质输入通道18，进气管道139外壁、轴头131内壁及挡板135围合成的空间即构成介质输出通道19，以此分隔热介质进出通道，防止出现短流的情况。

图3给出了中空轴管和螺旋片的放大示意图，螺旋片a133和螺旋片b134均为一片均匀且连续缠绕中空轴管132的螺旋状结构，两螺旋片并行布置，根部间隔一定距离，外圆部采用焊接固定连接，以组成连续的空心通道，通道两端采用钢板封闭焊接。螺旋片a133和螺旋片b134之间采用焊接形式连接，并在根部与中空轴管132的外壁焊接连接，在螺旋片的首末两端与中空轴管132接触处的位置上开孔，即连通孔1381和连通孔1382，使中空轴管132内部的空腔结构与两片螺旋片形成的空腔之间连通，可使热介质通过。

螺旋片a133采用冲压形式，使其产生一定的弧度以在和螺旋片b134焊接时产生空隙，空隙内可以导入热介质。螺旋片a133的外圆高度比螺旋片b134高度低，保证有足够的高差产生焊缝的尺寸。中空轴管132在螺旋片的两端位置开孔，使轴内腔与螺旋片内腔联通，中空轴管132内的热介质便可实现与螺旋片之间的流动。空心螺旋轴的叶片(即螺旋片)在设计时还带有一定倾斜角度，倾斜方向为物料流动方向，实施例中为物料出口方向，在转动过程中可利用其倾斜角度对物料进行更有效对的输送推动。螺旋片a133和螺旋片b134的材料选择以不锈钢为优选材质。

可见，空心螺旋轴13既可通过内部空心结构对通入热介质对进入污泥预热器1的冷污泥预热，又可通过具有倾斜角度的螺旋片对污泥进行推进，以同时实现物料输送和加热的目的。综上可见，空心螺旋轴13可同时实现对物料预热和推动物料前进的作用，但现有技术中的普通螺旋输送机只能起到推动物料前进的功能，本发明可以在特殊形式的螺旋叶片内部通入热介质，通过其特殊结构形式结合了推进和预热两种作用。

实施例2：

实施例2中公开一种污泥干化系统，其包括污泥预热装置、污泥干化装置、热能回收装置。

如图4所示，污泥预热装置即采用具有如实施例1所示结构的污泥预热器1，空心螺旋轴13的空腔可以通入热介质，可同时实现物料输送和预热。

污泥干化装置采用间接式间接式干化机2，可选择圆盘干化机或桨叶干化机或薄层式干化机等类型的间接式干化机，其主要包括干化机本体21、物料入口22、物料出口23、疏水阀24等。

结合图5所示，热能回收装置可采用热能回收器3，主要包括筒本体31、闪蒸蒸汽出口32、冷凝水出口33、筒本体33、蒸汽和冷凝水混合进口34、封头35以及支架36。在间接式干化机2的干化机疏水阀24后端设置的热能回收器3，将冷凝水中的闪蒸蒸汽提取出来，并通过管道输送到污泥预热器1中。

污泥进入间接式干化机2内干化在采用蒸汽加热的情况下，蒸汽释放热量后通过疏水阀24排出的冷凝水带有一定的压力和温度，这部分若以闪蒸的形式被排出管道，对管道容易形成水锤，且造成能量浪费，但是此部分能量的品味比较低，回收利用缺少用热方式，而采用污泥预热器1结合热能回收器3即可将此部分废热有效利用。热能回收器3可以将冷凝水和闪蒸蒸汽的混合流体分离开来，使冷凝水与闪蒸蒸汽通过不同的方向流向不同的管道内，这样就可以有效避免水锤，而闪蒸蒸汽经回收后进入污泥预热器1，从而有效的回收了闪蒸蒸气的热量。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种污泥预热装置，其特征在于，包括壳体、空心螺旋轴、旋转接头和驱动装置，其中，壳体上设有进料口和出料口；空心螺旋轴贯穿于壳体内部；

驱动装置用于驱动空心螺旋轴旋转以实现对污泥的输送；

空心螺旋轴内具有一可用于热介质流通的空腔结构，旋转接头被构造为与空心螺旋轴内的空腔结构连通以作为热介质进出空心螺旋轴的通道，热介质经旋转接头进入空心螺旋轴的空腔结构以实现对污泥的预热。

2.如权利要求1所述的污泥预热装置，其特征在于，空心螺旋轴包括中空轴管、布置于轴管两端的轴头和轴尾、布置在中空轴管外壁的螺旋结构；

旋转接头布置轴头侧并具有介质输入口和介质输出口；

轴头内具有一连接旋转接头和中空轴管的连通通道，连通通道包括与介质输入口连通的介质输入通道和与介质输出口连通的介质输出通道；

中空轴管内具有与介质输入通道连通的第一腔室，螺旋结构内具有与介质输出通道连通的第二腔室；

中空轴管两端与螺旋结构首末两端的接触处设有第一连通孔和第二连通孔，第一腔室通过第一连通孔与第二腔室连通，第二腔室通过第二连通孔与介质输出通道连通；

依次连通的介质输入通道、第一腔室、第二腔室和介质输出通道共同构成空心螺旋轴的空腔结构。

3.如权利要求2所述的污泥预热装置，其特征在于，中空轴管内具有一径向布置且外周与中空轴管内壁相帖合的挡板，连通通道内具有一轴向布置的进气管道，挡板上设有一与进气管道外径大小相适应的开口；

进气管道的前端与旋转接头的介质输入口连通，后端插接于挡板上的开口

处，以形成介质输入通道及与位于介质输入通道外周的介质输出通道。

4.如权利要求3所述的污泥预热装置，其特征在于，挡板径向布置在螺旋结构末端的第二连通孔处。

5.如权利要求2所述的污泥预热装置，其特征在于，所述螺旋结构包括自轴头方向依次布置在中空轴管外壁上的第一螺旋片和第二螺旋片；第一螺旋片和第二螺旋片的根部固定在轴管上且间隔一定距离并行布置；第一螺旋片和第二螺旋片的外圆部相互连接共同围合成第二腔室。

6.如权利要求5所述的污泥预热装置，其特征在于，第一螺旋片和第二螺旋片均朝向物料流动的方向倾斜。

7.如权利要求5所述的污泥预热装置，其特征在于，靠进料口侧的螺旋片的外圆部呈开口朝物料流动方向的弧形曲面结构并与另一螺旋片的外圆部固定连接。

8.如权利要求7所述的污泥预热装置，其特征在于，第一螺旋片和第二螺旋片的根部通过焊接方式与轴管固定连接；具有弧形曲面结构的螺旋片的外圆部低于另一螺旋片的外圆部，并通过焊接方式固定在另螺旋片的外圆部上。

9.如权利要求1所述的污泥预热装置，其特征在于，还包括套设于壳体外壁的夹套，所述夹套具有依次连通的热介质进口、热介质流通通道及热介质出口，热介质经热介质进口进入夹套内的热介质流通通道以实现对污泥的预热。

10.一种污泥干化系统，其特征在于，包括污泥预热装置、污泥干化装置和热能回收装置，污泥预热装置为采用如权利要求1至9任意一项所述的污泥预热装置；污泥干化装置采用间接式干化方式；热能回收装置包括热能回收本体、蒸汽和冷凝水混合进口、闪蒸蒸汽出口和冷凝水出口，所述蒸汽和冷凝水混合进口与污泥干化装置连接，所述闪蒸蒸汽出口与污泥预热装置连接。