CN107459244B - 污泥干燥减量化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污泥干燥减量化装置及方法，装置包括横向设置的干燥筒，干燥筒包括进料端及出料端，干燥筒的进料端设有进风口，出料端设有出风口，其中，干燥筒内腔中心沿其轴线方向贯穿有转轴，转轴连接于一电机，转轴外分布若干环搅拌叶，搅拌叶与转轴径向平面间形成30°‑60°的夹角，且所有搅拌叶方向一致。从干燥筒的进料端投入湿污泥，从干燥筒的进风口通入850‑950℃的烟气，并控制烟气通入速度在3‑12m/s，且控制烟气在干燥筒内的停留时间不超过2s。通过采用高温烟气对湿污泥进行加热，使污泥水分快速蒸发，加快了湿污泥的干化效率，同时，提高了热转换率，使其热效率达到90%，具有干化强度高、热能耗低、节能的优点。

Description

污泥干燥减量化装置及方法

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥干燥减量化装置及方法。

背景技术

污泥是污水处理后的产物，由于其含水量较高，成分复杂，且含有较多的有机质，有一定的粘性，因此，目前污泥的处置方法主要采用填埋和堆肥方式。但是，填埋处置方式占用大量土地资源，且容易造成二次污染；堆肥采用杀菌及熟化的方法可达到资源化的目的，但是其处理过程较长，且同样会占用大量土地资源，处置费用亦较高，此外，含有重金属等有害成分的污泥，不宜采用这种方式处置。

而干燥后的污泥可以极大地减量化、无害化和资源化，同时，干燥后的污泥可以用作建材原料、燃烧等。目前干燥装置的种类各式各样，但由于污泥本身的粘性和其固有的特点，能直接应用于污泥干燥的干燥装置并不多。中国专利CN101798165A公开了一种旋转沸腾干燥装置及方法，其装置包括机体，在机体内的转轴上，自前轴承座至后轴承座顺序设有破碎装置、推进装置及刮板，在破碎装置的上侧设有湿污泥加料口，下侧设有高温烟气进口，在刮板上侧设有低温烟气出口，下侧设有干污泥卸料口。该装置可以实现污泥干燥连续操作，生产效率高，热量消耗低，尤其是动力消耗低。但是，上述技术方案中，机体内从湿污泥加料口至干污泥卸料口顺序设置破碎装置、推进装置及刮板，因此，从湿污泥加料口至干污泥卸料口只能分段实现破碎、推进及刮料功能，无法全程同时实现破碎、推进及刮料功能，因此具有一定的局限性，影响其生产效率高及热转换率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污泥干燥减量化装置及方法，其提高了生产效率及热转换率，具有干化强度高、热能耗低、节能的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

污泥干燥减量化装置，包括横向设置的干燥筒，所述干燥筒包括进料端及出料端，所述干燥筒的进料端设有进风口，出料端设有出风口，其中，所述干燥筒内腔中心沿其轴线方向贯穿有转轴，所述转轴连接于一电机，所述转轴外分布若干环搅拌叶，所述搅拌叶与所述转轴径向平面间形成30°-60°的夹角，且所有搅拌叶方向一致。

上述技术方案中，湿污泥从进料端投入至干燥筒，在转轴的转动下，与转轴径向平面间形成夹角的搅拌叶不断将湿污泥向出料端方向推进；同时，在推进的过程中，搅拌叶对湿污泥进行破碎处理，使成块的湿污泥破碎成细小颗粒；作为热介质的高温烟气从进风口通入干燥筒，湿污泥在干燥筒中同时被推进、破碎，被破碎的细小颗粒状湿污泥在推进过程中与高温烟气充分接触，使得湿污泥中的水分快速蒸发，干燥变成干污泥，并从出料端排出；同时，降温后的低温烟气从出风口排出。湿污泥在干燥筒中同时被推进、破碎、干燥，加快了干化速度；同时，提高了热转换率，使其热效率达到90%，具有干化强度高、热能耗低、节能的优点。

在一些实施方式中，每片所述搅拌叶远离其与所述转轴连接的一端设有刮板，所述刮板抵接所述干燥筒内壁。

通过上述技术方案，在转轴的旋转过程中，刮板不断在干燥筒内壁刮蹭，减少污泥粘壁的可能性，避免粘壁现象影响干化效率，同时避免粘壁影响设备正常工作。

在一些实施方式中，所述干燥筒倾斜设置，且其进料端低于所述出料端。

通过采用上述技术方案，干燥筒进料端低于出料端，在污泥推进、破碎的过程中，污泥在自身重力下有向低处即进料端滚落的过程，同又被搅拌叶向前推进，因此，与高温烟气接触更充分，从而有效提高热转换率。

在一些实施方式中，所述干燥筒总长度不超过6m。

通过采用上述技术方案，一方面减小整个装置的体积，降低土建及设备的投入；同时，由于干化设备体积较小，因此，其散热表面积小，热利用率高；其次，结合控制高温烟气的通入速度，控制烟气接触污泥的干化时间，避免产生二恶英有害物质。

在一些实施方式中，所述干燥筒通过至少两段筒体顺次首尾连接，相邻两段筒体间通过法兰连接有波纹管。

通过采用上述技术方案，保证干燥筒具有伸缩的余量，防止筒体变形。

在一些实施方式中，所述进风口接缝处浇铸密封。

通过采用上述技术方案，在干化过程中防止空气从接缝处进入，避免增加干燥筒内氧含量，消除了污泥在干化过程中爆燃的可能性。

在一些实施方式中，所述进风口外周包覆有密封保温外板。

通过采用上述技术方案，采保证从进风口进入的烟气具有足够高的温度，防止热量损失。

在一些实施方式中，所述进料端底部设有卸灰口，所述干燥筒长度方向上分布有若干检修口。

上述技术方案中，在进料端底部加设一卸灰口，用于干燥筒内残余污泥的卸料。虽然转轴上的搅拌叶具有将污泥向出料口推进的作用，但并不能完全保证将物料全部推至出料口，同时，干燥筒倾斜设置，干燥后的污泥更容易在自身重力作用下滚至干燥筒低端处，因此，在进料端底部加设一卸灰口，避免污泥堆积影响干化效率。同时，通过在干燥筒不同位置设置检修口，方便工作人员进行检修工作，针对不同部位单独检修，无需全部拆卸，提高了检修效率。

本发明还披露了采用上述污泥干燥减量化装置的干燥减量方法，从所述干燥筒的进料端投入湿污泥，从所述干燥筒的进风口通入850-950℃的烟气。

通过采用上述技术方案，采用污泥焚烧炉产生的850-950℃的烟气对湿污泥进行加热，使污泥水分快速蒸发，实现了废气利用，节能减排；另外，在干燥的过程中，烟气温度通过污泥水分的快速降温，迅速降至200℃以下排出，此过程相当于去除二恶英所采用的忽冷方法，使整个高温干化过程中不会产生二恶英，避免污染物的产生。

在一些实施方式中，控制烟气通入速度在3-12m/s，且控制烟气在所述干燥筒内的停留时间不超过2s。

上述技术方案中，结合考虑干燥筒总长度，控制烟气的通入速度，保证烟气在所述干燥筒内的停留时间不超过2s，从而有效避免干燥工程总产生二恶英有害物质。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过采用污泥焚烧炉产生的850-950℃的烟气对湿污泥进行加热，使污泥水分快速蒸发，同时，烟气温度通过污泥水分的快速降温，迅速降至200℃以下排出，此过程相当于去除二恶英所采用的忽冷方法，使整个高温干化过程中不会产生二恶英，避免污染物的产生；

2、通过控制烟气以3-12m/s的速度通过干燥筒，且干燥筒的总长度不超过6m，控制烟气接触污泥的干化时间不超过2s，从而避免产生二恶英，同时保证从出风口排出的烟气温度不高于200℃；

3、在进风口及出风口处采用浇注料密封，密封性好，在干化过程中防止空气进入，避免增加氧含量，消除了污泥在干化过程中爆燃的可能性；

4、通过采用破碎推进单元，在污泥干燥推进的过程中，对颗粒较大的污泥进行破碎处理，避免大颗粒污泥出现外层已经干化，但内层还是湿污泥的现象；加快了干化速度；同时，提高了热转换率，使其热效率达到90%，具有干化强度高、热能耗低、节能的优点；

5、采用破碎推进单元，破碎推进单元只是低速运转，减少了使污泥甩向内壁的离心力，因此减少污泥粘壁的可能性，避免粘壁现象影响干化效率，同时避免粘壁影响设备正常工作；

6、本发明披露的污泥干燥减量化装置，体积小，系统简单，因此土建、设备等投入相应减小，安装维修方便，同时，由于干化设备体积较小，因此，其散热表面积小，热利用率高。

附图说明

图1为本发明提供的污泥干燥减量化装置的整体结构示意图；

图2为图1所示的污泥干燥减量化装置中干燥筒的结构示意图；

图3为图2所示的污泥干燥减量化装置沿A-A方向的剖视结构示意图；

图4为图2所示的污泥干燥减量化装置沿B-B方向的剖视结构示意图。

附图标记说明：10、矩形箱体；1、干燥筒；12、筒体；1201、第一法兰；101、进料端；1011、进料口；102、出料端；1021、出料口；103、进风口；1032、浇铸料；104、出风口；107、支架；108、底座；11、物料推进单元；111、转轴；2、电机；112、搅拌叶；1121、刮板；1122、桨叶；121、补偿机构；1211、波纹管；1031、密封保温外板；105、卸灰口；106、检修口；1061、检修门；109、第二法兰；3、减速机；4、传动轮组；5、轴承座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

图1至图4示意性地显示了根据本发明第一种实施方式方式提供的一种污泥干燥减量化装置。

如图1至图3所示，本发明披露的污泥干燥减量化装置，包括横向设置的中空圆柱状干燥筒1，干燥筒1两端通过第二法兰109密封，为了提高第二法兰109与干燥筒1之间的密封性，在第二法兰109的连接处设有密封条结构（图中未示出）。干燥筒1包括位于干燥筒1两端的进料端101及出料端102，如图1所示，其进料端101开设有进料口1011，且进料口1011位于干燥筒1筒体侧面，其位置考虑到工作人员加料的方便性；其出料端102开设出料口1021，且出料口1021位于干燥筒1筒体底部，其位置便于干燥后的污泥在自身重力作用下自动从出料口1021卸出。如图3所示，干燥筒1内腔中连接有物料推进单元11，湿污泥从进料口1011投入至干燥筒1，在物料推进单元11的推动下向干燥筒1出料端102推进。同时，如图1所示，干燥筒1的进料端101上方连通有进风口103，出料端102上方连通有出风口104，进风口103用于向干燥筒1中通入污泥焚烧炉产生的高温烟气，出风口104用于排出烟气，湿污泥在通过物料推进单元11推进过程中，与高温烟气充分接触，使得湿污泥中的水分快速蒸发，干燥变成干污泥，最后从出料端102排出，同时，通过湿污泥降温后的烟气从出料端102的出风口104排出。整个过程通过采用干燥法使污泥减量化、无害化和资源化，加快了污泥的干化速度，提高了热转换率。

如图1和图2所示，干燥筒1通过支架107横向架设于一底座108上方，支架107位于干燥筒1两端及中间位置均匀支撑于干燥筒1下方。如图2和图3所示，在本发明此实施方式中，干燥筒1倾斜设置，且其进料端101低于出料端102，在污泥推进、破碎的过程中，污泥在自身重力下有向低处即进料端101滚落的过程，同又被物料推进单元11向前推进，因此，与高温烟气接触更充分，从而有效提高热转换率以此提高热转换率。

如图2和图3所示，干燥筒1通过至少两段筒体12顺次首尾连接，相邻两段筒体12间通过第一法兰1201连接，且连接处设有补偿机构121，如图2所示，在本发明此实施方式中，补偿机构121为连接于相邻两段筒体12之间的波纹管1211，筒体12与波纹管1211之间通过上述第一法兰1201连接，波纹管1211保证干燥筒1具有足够的伸缩余量，防止干燥筒1筒体因温度的急剧变化而变形。如图2和图3所示，在本发明此实施方式中，采用两段筒体12连接组成一个完整的干燥筒1为例加以说明，当然，并不仅仅限于此，但是，在本发明此实施方式中，干燥筒1总长度最长不超过6m，一方面减小整个装置的体积，降低土建及设备的投入；同时，通过减小干化设备整体体积，减小其散热表面积，提高热利用率；其次，通过将干燥筒1的中长度控制在6m以内，结合控制高温烟气的通入速度，有利于控制烟气接触污泥的干化时间，避免产生二恶英有害物质。在本发明此实施方式中，干燥筒1的总长度以采用6m为例加以说明，当然，并不仅仅限于此。另外，为了提高两段筒体12之间的密封性，第一法兰1201连接处设有密封条结构（图中未示出）。

如图1和图2所示，干燥筒1包覆于一矩形箱体10内，矩形箱体10具有防尘作用。进风口103及出风口104分别位于矩形箱体10外，并从矩形箱体10外通入干燥筒1内，进料口1011及出料口1021（如图3）穿过矩形箱体10通至矩形箱体10外。如图3和图4所示，在本发明此实施方式中，进风口103与矩形箱体10连接接缝处采用浇铸料1032浇铸密封，因此，在干化过程中防止空气从接缝处进入，避免增加干燥筒1内氧含量，消除了污泥在干化过程中爆燃的可能性。进风口103外周包覆有一层密封保温外板1031。在本发明此实施方式中，密封保温外板1031采用石棉板、硅酸铝棉板或膨胀珍珠岩中的一种，采用密封保温外板1031包覆于进风口103，保证从进风口103进入的烟气具有足够高的温度，防止热量散失。如图1和图3所示，干燥筒1进料端101底部还开设一卸灰口105，卸灰口105从矩形箱体10穿过，通过至矩形箱体10外部。本发明此实施方式中，在干燥筒1的进料端101底部加设一卸灰口105，用于干燥筒1内残余污泥的卸料，防止污泥不能完全随物料推进单元11送至出料端102，而堆积在干燥筒1的最低处，影响干化效率。

如图3和图4所示，干燥筒1内腔中的物料推进单元11包括干燥筒1内腔中心沿其轴线方向贯穿的转轴111，转轴111两端穿出第二法兰109，其一端通过电机2驱动转动，另一端连接一轴承座5。如图3所示，电机2连接减速机3，减速机3通过传动轮组4与转轴111连接，以驱动转轴111转动。如图3和图4所示，转轴111外均匀分布若干环搅拌叶112，在本发明此实施方式中，搅拌叶112的具体环数不做限定（图3中仅仅示出了位于转轴111两端的搅拌叶112，其中间位置的搅拌叶112采用曲线代替，其实际结构与两端的搅拌叶112结构相同），且如图4所示，每环搅拌叶112以包括4片桨叶1122为例加以说明，每环上的4片桨叶1122成圆周阵列分布。为了实现物料推进单元11对污泥的推进作用，桨叶1122与转轴111径向平面间形成30°-60°的夹角，且所有桨叶1122方向保持一致，在本发明此实施方式中，桨叶1122与转轴111径向平面间的夹角以设置在45°为例加以说明，45°的夹角其推进效率最高，能耗最小。如图3和图4所示，每片桨叶1122远离其与转轴111连接的一端连接刮板1121，刮板1121分别垂直于与其相连的桨叶1122，且刮板抵接干燥筒1内壁。在转轴111的旋转过程中，刮板1121不断在干燥筒1内壁刮蹭，从而减少污泥粘壁的可能性，避免粘壁现象影响干化效率，同时避免影响设备正常工作。为了方便工作人员对物料推进单元11进行检修工作，针对不同部位单独检修，避免全部拆卸，如图1至图3所示，在干燥筒1长度方向上分别开设若干个检修口106，且检修口106均匀分布，同时检修口106通至矩形箱体10外部，方便工作人员在矩形箱体10外侧对内部物料推进单元11进行检修。每个检修口106外侧均通过检修门1061封闭，检修门1061与检修口106间通过密封条（图中未示出）密封，以保证干燥筒1的密封性。

本发明还披露了采用上述污泥干燥减量化装置的污泥干燥减量化方法，具体包括以下步骤：

S1：从干燥筒1的进料端101投入湿污泥；

在转轴111的转动下，与转轴111径向平面间形成夹角的搅拌叶112不断将湿污泥向出料端102方向推进，同时，在推进的过程中，搅拌叶112对湿污泥进行破碎处理，使成块的湿污泥在干燥筒1中同时被推进、破碎；

S2：从干燥筒1的进风口103通入污泥焚烧炉产生的900℃的烟气，同时控制烟气通入速度在10m/s；

作为热介质的高温烟气从进风口103通入干燥筒1，被破碎的细小颗粒状湿污泥在推进过程中与高温烟气充分接触，使得湿污泥中的水分快速蒸发，干燥变成干污泥，并从出料端102排出；同时，降温后的低温烟气从出风口排出。

本发明此实施方式披露的污泥干燥减量化装置及方法，通过采用污泥焚烧炉产生的900℃高温烟气通过6m长的干燥筒1，并控制烟气通入速度在10m/s，对湿污泥进行加热，使污泥水分快速蒸发，加快了湿污泥的干化速度，同时，提高了热转换率，使其热效率达到90%，具有干化强度高、热能耗低、节能的优点。同时，烟气温度通过污泥水分的快速降温，结合干燥筒1的总长度为6m，使高温烟气在干燥筒1内的停留时间为0.6s，从而使通过干燥筒1的高温烟气迅速降至200℃以下排出，从而避免产生二恶英有害物质。

实施例2：

本发明实施例2披露的一种污泥干燥减量化装置与实施例1中基本相同，其不同之处在于：

在本发明此实施方式中，物料推进单元11的桨叶1122与转轴111径向平面间形成30°的夹角，且所有桨叶1122方向保持一致；干燥筒1的总长度为5m。

本发明实施例2披露的一种污泥干燥减量化方法也与实施例1中基本相同，其不同之处在于：

步骤S2：从干燥筒1的进风口103通入污泥焚烧炉产生的850℃的烟气，同时控制烟气通入速度在3m/s。

本发明此实施方式披露的污泥干燥减量化装置及方法，通过采用污泥焚烧炉产生的850℃高温烟气通过5m长的干燥筒1，并控制烟气通入速度在3m/s，对湿污泥进行加热，使污泥水分快速蒸发，加快了湿污泥的干化速度，同时，提高了热转换率，使其热效率达到85%，具有干化强度高、热能耗低、节能的优点。同时，烟气温度通过污泥水分的快速降温，结合干燥筒1的总长度为5m，使高温烟气在干燥筒1内的停留时间为1.7s，从而避免产生二恶英有害物质。

实施例3：

本发明实施例3披露的一种污泥干燥减量化装置与实施例1中基本相同，其不同之处在于：

在本发明此实施方式中，物料推进单元11的桨叶1122与转轴111径向平面间形成60°的夹角，且所有桨叶1122方向保持一致；干燥筒1的总长度为4m。

本发明实施例2披露的一种污泥干燥减量化方法也与实施例1中基本相同，其不同之处在于：

步骤S2：从干燥筒1的进风口103通入污泥焚烧炉产生的950℃的烟气，同时控制烟气通入速度在12m/s。

本发明此实施方式披露的污泥干燥减量化装置及方法，通过采用污泥焚烧炉产生的950℃高温烟气通过4m长的干燥筒1，并控制烟气通入速度在12m/s，对湿污泥进行加热，使污泥水分快速蒸发，加快了湿污泥的干化速度，同时，提高了热转换率，使其热效率达到80%，具有干化强度高、热能耗低、节能的优点。同时，烟气温度通过污泥水分的快速降温，结合干燥筒1的总长度为4m，使高温烟气在干燥筒1内的停留时间为0.3s，从而避免产生二恶英有害物质。

上述三种实施方式中，以实施例1的干燥效果最为优异，使其热效率达到90%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.污泥干燥减量化装置，包括横向设置的干燥筒(1)，所述干燥筒(1)包括进料端(101)及出料端(102)，所述干燥筒(1)的进料端(101)设有进风口(103)，出料端(102)设有出风口(104)，其特征在于，所述干燥筒(1)内腔中心沿其轴线方向贯穿有转轴(111)，所述转轴(111)连接于一电机(2)，所述转轴(111)外分布若干环搅拌叶(112)，所述搅拌叶(112)与所述转轴(111)径向平面间形成30°-60°的夹角，且所有搅拌叶(112)方向一致，所述干燥筒(1)总长度不超过6m，所述干燥筒(1)通过至少两段筒体(12)顺次首尾连接，相邻两段筒体(12)间通过法兰连接有波纹管(1211)，所述干燥筒(1)倾斜设置，且其进料端(101)低于所述出料端(102)，所述进料端(101)底部设有卸灰口(105)。

2.根据权利要求1所述的污泥干燥减量化装置，其特征在于，每片所述搅拌叶(112)远离其与所述转轴(111)连接的一端设有刮板(1121)，所述刮板(1121)抵接所述干燥筒(1)内壁。

3.根据权利要求1所述的污泥干燥减量化装置，其特征在于，所述进风口(103)接缝处浇铸密封。

4.根据权利要求3所述的污泥干燥减量化装置，其特征在于，所述进风口(103)外周包覆有密封保温外板(1031)。

5.根据权利要求1所述的污泥干燥减量化装置，其特征在于，所述干燥筒(1)长度方向上分布有若干检修口(106)。

6.权利要求3至5中任一所述的污泥干燥减量化装置的污泥干燥减量化方法，其特征在于，从所述干燥筒(1)的进料端(101)投入湿污泥，从所述干燥筒(1)的进风口(103)通入850-950℃的烟气，控制烟气通入速度在3-12m/s，且控制烟气在所述干燥筒(1)内的停留时间不超过2s。

Images