CN111153584A - 一种两段法热量回用污泥干燥系统及其干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污泥干燥处理技术领域，具体涉及一种两段法热量回用污泥干燥系统及其干燥方法。包括依次相连的湿泥仓、输送泵、圆盘干燥机、挤条机、带式干燥机和卸料机，带式干燥机包括热风循环干燥层和冷风循环冷却层，圆盘干燥机的换热介质入口连接饱和蒸汽管，圆盘干燥机的换热介质出口和尾气出口分别通过管道连接循环热风系统，循环热风系统出口通过管道连接带式干燥机的上层换热介质入口，带式干燥机的尾气出口通过管道连接循环热风系统，带式干燥机的下层设置循环冷风系统。其既提高了热量综合循环利用率、节约了能源，又减少废气排放量，降低能耗，达到了安全、节能、环保的目的。

Description

一种两段法热量回用污泥干燥系统及其干燥方法

技术领域

本发明涉及污泥干燥处理技术领域，具体涉及一种两段法热量回用污泥干燥系统及其干燥方法。

背景技术

污泥是城市污水和工业污水处理后的产物，是一种由无机颗粒、有机残片、细菌菌体、胶体等组成的极其复杂的非均质体。干燥后蒸发出来的湿份含有机、无机、水分、NO_x、SO₂等气体，并夹带少量固体粉尘。

现有污泥干化工业装置中，干燥设备多采用一段法干燥，即采用传导型设备-桨叶干燥机或圆盘干燥机，利用蒸汽潜热间接加热干燥；或者采用对流热风型设备-回转窑或带式干燥机，利用加热后的热风直接干燥，干燥后的热风一般直接排放或锅炉焚烧处理。

传导型设备的工艺不足之处是：①干燥后的～100℃含臭高湿份尾气(类似过热蒸汽)含有热量，传统的处理方法是直接进入锅炉焚烧处理，热量没有回用；②干燥后的～100℃高温蒸汽凝液传统的处理方法是直接排放或回到水系统，热量没有回用。

对流热风型设备的工艺不足之处是：①干燥后的～100℃含臭高湿份尾气风量较大，一是热量没有利用，二是直接排放环境污染严重；②干燥需要的热风量大，而加热热风需要的能耗(饱和蒸汽、燃气、电能等)较高。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提供一种热量循环利用、废气排放量少、降低能耗、节约能源、安全可靠、减少环境污染的两段法热量回用污泥干燥系统及其干燥方法。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案如下：

一种两段法热量回用污泥干燥系统，其包括依次相连的湿泥仓、输送泵、圆盘干燥机、挤条机、带式干燥机和卸料机，所述带式干燥机包括两种功能层，上层为热风循环干燥层，下层为冷风循环冷却层，所述的上层与下层之间设置密封装置，所述圆盘干燥机的换热介质入口连接饱和蒸汽管，所述圆盘干燥机的换热介质出口和尾气出口分别通过管道连接循环热风系统，所述循环热风系统出口通过管道连接带式干燥机的上层换热介质入口，所述带式干燥机的尾气出口通过管道连接循环热风系统，所述带式干燥机的下层设置循环冷风系统。

上述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其所述循环热风系统包括热风冷却器，所述带式干燥机的尾气出口通过管道连接热风冷却器的进口，所述热风冷却器连接热风冷凝器，所述热风冷凝器连接热风加热器，所述热风加热器的出口连接带式干燥机的上层换热介质入口，所述圆盘干燥机的尾气出口通过管道连接所述热风冷凝器的换热介质入口，所述热风冷凝器出口连接废水罐。

上述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其所述热风冷凝器包括热风一级冷凝器和热风二级冷凝器，所述热风冷却器连接热风一级冷凝器进口，所述热风一级冷凝器出口连接热风加热器，所述圆盘干燥机的尾气出口通过管道连接所述热风一级冷凝器的换热介质入口，所述热风一级冷凝器的换热介质出口连接所述热风二级冷凝器的入口，所述热风二级冷凝器的出口连接所述废水罐。

上述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其所述热风冷却器的换热介质入口连接冷却空气管，所述热风冷却器的换热介质出口连接所述热风二级冷凝器换热介质入口，所述热风二级冷凝器换热介质出口连接水冷却器进口，所述水冷却器出口连接冷却循环风机，所述冷却循环风机出口连接所述热风冷却器换热介质入口。

上述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其所述热风加热器包括热风一级加热器和热风二级加热器，所述热风一级冷凝器出口连接热风循环风机，所述热风循环风机的出口连接热风一级加热器的进口，所述热风一级加热器的出口连接热风二级加热器的进口，所述热风二级加热器的出口连接所述带式干燥机的上层换热介质入口，所述圆盘干燥机的换热介质出口连接热风一级加热器换热介质入口，所述饱和蒸汽管连接所述热风二级加热器的入口，所述热风一级加热器和热风二级加热器的换热介质出口均连接蒸汽凝液管。

上述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其所述循环冷风系统包括冷风冷却器，所述带式干燥机下层的换热介质出口连接所述冷风冷却器的进口，所述冷风冷却器的出口连接冷风循环风机，所述冷风循环风机的出口连接所述带式干燥机下层的换热介质入口，所述冷风冷却器的换热介质入口和出口分别连接循环冷水进水管和回水管。

上述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其所述循环热风系统和废水罐的尾气通过管道连接抽气引风机。

上述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其所述卸料机为旋转卸料机。

一种两段法热量回用污泥干燥系统的干燥方法，其包括以下步骤：

(1)将污泥储存于所述的湿泥仓，所述污泥按重量百分比计，湿含量为80％；

(2)步骤(1)中储存于湿泥仓的污泥经输送泵增压后连续均匀的加入到圆盘干燥机内，0.6MPa、165℃饱和蒸汽通过管路分配进入圆盘干燥机的空心热轴、圆盘叶片和夹套中进行一段干燥，一段干燥后获得按重量百分比计湿含量为50％、温度为70℃的污泥并送入所述的挤条机；

(3)由步骤(2)的挤条机挤出获得的条状污泥送入所述的带式干燥机的热风循环干燥层中，利用所述的循环热风系统进行二段干燥，二段干燥后获得按重量百分比计湿含量为30％、温度为70℃污泥；

(4)将步骤(3)所获得的污泥送入所述的带式干燥机的冷风循环冷却层进行冷却，获得按重量百分比计湿含量为30％、温度为50℃的干燥产品；

(5)将步骤(4)获得的干燥产品通过卸料器卸出。

上述的一种两段法热量回用污泥干燥系统的干燥方法，其所述循环热风系统和循环冷风系统的换热介质为25℃循环冷却水。

本发明的有益效果：

本发明采用“传导”+“对流”两种工艺对污泥实行两段式干燥新工艺，此工艺中二段干燥过程连续化操作，在同一体系中完成，一段干燥和二段干燥相互独立又互不干扰，同时又相互依存，提供各自所需；工艺过程在循环体系中进行，体系相当于惰性气体循环体系，污泥的干燥相当于在无氧环境中进行，既提高了热量综合循环利用率、节约了能源，又减少废气排放量，降低能耗，达到了安全、节能、环保的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的工艺流程图。

图中：1-湿泥仓、2-输送泵、3-圆盘干燥机、4-挤条机、5-带式干燥机、6-旋转卸料器、7-热风冷却器、8-热风一级冷凝器、9-热风二级冷凝器、10-水冷却器、11-冷却循环风机、12-热风循环风机、13-热风一级加热器、14-热风二级加热器、15-抽气引风机、16-废水罐、17-冷风冷却器、18-冷风循环风机。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例：

参照图1，本发明包括依次相连的湿泥仓1、输送泵2、圆盘干燥机3、挤条机4、带式干燥机5和旋转卸料机6。带式干燥机5分三层包括两种功能层，上两层为热风循环干燥层，下一层为冷风循环冷却层，上两层与下一层之间设置旋转阀密封。圆盘干燥机3的换热介质入口连接饱和蒸汽管，圆盘干燥机3的换热介质出口和尾气出口分别通过管道连接循环热风系统，循环热风系统出口通过管道连接带式干燥机5的上层换热介质入口，带式干燥机5的尾气出口通过管道连接循环热风系统，带式干燥机5的下层设置循环冷风系统。

所述循环热风系统包括热风冷却器7，带式干燥机5的尾气出口通过管道连接热风冷却器7的进口。热风冷凝器包括热风一级冷凝器8和热风二级冷凝器9，热风冷却器7连接热风一级冷凝器8进口，热风一级冷凝器8出口连接热风加热器。热风加热器包括热风一级加热器13和热风二级加热器14。热风一级冷凝器8出口连接热风循环风机12，热风循环风机12的出口连接热风一级加热器13的进口，热风一级加热器13的出口连接热风二级加热器14的进口，热风二级加热器14的出口连接带式干燥机5的上层换热介质入口。

圆盘干燥机3的换热介质出口连接热风一级加热器13的换热介质入口，饱和蒸汽管连接热风二级加热器14的入口，热风一级加热器13和热风二级加热器14的换热介质出口均连接蒸汽凝液管。圆盘干燥机3的尾气出口通过管道连接热风一级冷凝器8的换热介质入口，热风一级冷凝器8的换热介质出口连接热风二级冷凝器9的入口，热风二级冷凝器9的出口连接废水罐16。循环热风系统和废水罐16的尾气通过管道连接抽气引风机15。

热风冷却器7的换热介质入口连接冷却空气管，热风冷却器的换热介质出口连接热风二级冷凝器9的换热介质入口，热风二级冷凝器9换热介质出口连接水冷却器10的进口，水冷却器10的出口连接冷却循环风机11，冷却循环风机11的出口连接热风冷却器7的换热介质入口。

循环冷风系统包括冷风冷却器17，带式干燥机5下层的换热介质出口连接冷风冷却器17的进口，冷风冷却器17的出口连接冷风循环风机18，冷风循环风机18的出口连接带式干燥机5下层的换热介质入口，冷风冷却器17的换热介质入口和出口分别连接循环冷水进水管和回水管。

参照图2，本发明的干燥方法包括以下步骤：

(1)将污泥储存于所述的湿泥仓1，所述污泥按重量百分比计，湿含量为80％；

(2)步骤(1)中储存于湿泥仓1的污泥经输送泵2增压后连续均匀的加入到圆盘干燥机3内，0.6MPa、165℃饱和蒸汽通过管路分配进入圆盘干燥机3的空心热轴、圆盘叶片和夹套中进行一段干燥，一段干燥后获得按重量百分比计湿含量为50％、温度为70℃的污泥并送入所述的挤条机4；

(3)由步骤(2)的挤条机4挤出获得的条状污泥送入所述的带式干燥机5的热风循环干燥层中，利用所述的循环热风系统进行二段干燥，二段干燥后获得按重量百分比计湿含量为30％、温度为70℃污泥；

(4)将步骤(3)所获得的污泥送入所述的带式干燥机5的冷风循环冷却层进行冷却，获得按重量百分比计湿含量为30％、温度为50℃的干燥产品；循环热风系统和循环冷风系统的换热介质为25℃循环冷却水。

(5)将步骤(4)获得的干燥产品通过卸料器6卸出。

本实施例中，污泥干燥物料流程走向描述如下：

储存在湿泥仓1中的湿含量80％(w/w)污泥经输送泵2增压后连续均匀的加入到圆盘干燥机3内，同时0.6MPa、165℃饱和蒸汽通过管路分配进入圆盘干燥机1的空心热轴、圆盘叶片和夹套中，将热量传递给湿污泥，使湿污泥中的水分蒸发，一段干燥后的湿含量50％(w/w)、70℃污泥进入挤条机4中挤成条状污泥进入带式干燥机5中，利用循环热风进行二段干燥，同时干燥后的湿含量30％(w/w)、70℃污泥利用循环冷风进行冷却，成为湿含量30％(w/w)、50℃干燥产品自旋转卸料阀6卸出。

带式干燥机5循环热风系统的流程走向描述：

带式干燥机5顶部出来的70℃尾气循环热风经热风冷却器7，通过循环一级冷却空气一级冷却至60℃左右后进入热风一级冷凝器8，与自圆盘干燥机3筒体内蒸发出来的约100℃高湿尾气间接接触换热，高湿尾气冷却至70℃进入热风二级冷凝器9，与循环二级冷却空气二级冷却后50℃进入废水罐16，冷凝下来的废水50℃自废水罐16底部排出界区，50℃不凝气自废水罐16顶部排出界区，完成自圆盘干燥机3筒体内蒸发出来的约100℃高湿尾气热量的利用和尾气冷凝处理过程；同时换热后的50℃循环空气进入水冷却器10，与界区进入的25℃左右循环冷却水间接换热后，换热后32℃左右循环冷却水回到界区，50℃循环空气降温至35℃的循环空气经冷却循环风机11增压后回到热风冷却器7中，完成空气闭式循环冷却过程。

自一级冷凝器8换热后的80℃左右热风经热风循环风机12增压后进入热风一级加热器13中，与自圆盘干燥机3的空心热轴、圆盘叶片和夹套中出来的约100℃高温凝液间接换热，换热后90℃左右凝液排出界区，换热后90℃左右热风再进入热风二级加热器14中，与外界饱和蒸汽进一步间接换热，换热后90℃凝液排出界区，换热后约120℃热风进入带式干燥机5的干燥层，形成带式干燥机5的物料干燥以及热风冷却、加热的密闭循环过程。

带式干燥机5循环冷风系统的流程走向描述：

自带式干燥机5冷却层顶部出来的50℃循环冷风进入冷风冷却器17中，与界区进入的25℃左右循环冷却水间接换热后，换热后约32℃循环冷却水回到界区，50℃循环冷风降温至35℃的循环冷风经冷风循环风机18增压后回到带式干燥机5冷却层底部，完成物料冷却以及冷风冷却的密闭循环过程。

本发明的特点

(1)热量综合利用

①圆盘干燥机3筒体内蒸发的约100℃高湿尾气余热回收利用

自圆盘干燥机3筒体内蒸发的约100℃高湿尾气，主要由水蒸气和不凝气组成，湿含量维持在～80％，所含热值相当于约100℃的蒸汽热值，为利用此部分热量，通过增设热风一级冷凝器8，使约100℃高湿尾气与带式干燥机5的60℃左右循环热风间接热交换，通过约100℃高湿尾气中的水蒸气冷凝放出大量潜热(相当于约100℃蒸汽冷凝成90℃左右凝液释放潜热的过程)来加热左右60℃循环热风至80℃左右，余热得到利用。

②圆盘干燥机3的空心热轴、圆盘叶片和夹套中出来的约100℃高温凝液余热回收利用

自圆盘干燥机3的空心热轴、圆盘叶片和夹套中出来的约100℃高温凝液，主要由约100℃高温水(质量占80％)和约100℃水蒸气(质量占20％)组成，为利用此部分热量，通过增设热风一级加热器13，使约100℃高温凝液与带式干燥机5的85℃左右循环热风间接热交换，通过约100℃高温凝液中的水蒸气(质量占约20％)冷凝放出大量潜热(相当于约100℃蒸汽冷凝成90℃左右凝液释放潜热的过程)和高温水(质量占约80％)降温放出的大量显热来加热80℃左右循环热风至90℃左右，余热得到利用。

(2)废气、废水、废固排量小

废气：

本发明中自圆盘干燥机3筒体内蒸发的约100℃高湿尾气经热风一级冷凝器和热风二级冷凝器9两级冷凝后，100℃高温尾气凝结成50℃凝结水(质量占约90％)和50℃不凝气(质量占约10％)，只需要排放50℃不凝气，而这部分不凝气是污泥干燥过程中自身携带的。

本发明中带式干燥机5采用热风密闭循环体系来干燥，气相形成密闭自惰式循环，循环热风几乎不外排。为防止循环热风量因污泥自身产生的不凝气在密闭循环体系中积累，只需要排放不凝气，这部分不凝气量只占循环热风气量的约10％(质量比)。

废水：

本发明中只排污泥自身携带且经干燥蒸发的水汽凝液量，无多余废水产生，具体产生来自2部分：

一是自圆盘干燥机3筒体内蒸发的约100℃高湿尾气经热风一级冷凝器和热风二级冷凝器9两级冷凝后，约100℃高温尾气凝结成50℃凝结水(质量占约90％)和50℃不凝气(质量占约10％)，50℃凝结水自流至废水罐16中收集排放，而这部分废水是污泥干燥过程中自身携带的。

二是自带式干燥机5壳体内蒸发的80℃左右高湿尾气经热风冷却器7冷凝后，80℃高湿尾气中水蒸气凝结成50℃凝结水自流至废水罐16中收集排放，而这部分废水是污泥干燥过程中自身携带的。

废固：

本发明中排出污泥只指除自身携带，即指经圆盘干燥机3和带式干燥机5干燥蒸发水汽、不凝气体后的物料量，只是污泥质量减量化过程，无多余废固产生。

(3)无氧密闭循环，体系安全、环保

本发明中传导式干燥-圆盘干燥机3干燥过程是密闭的负压抽吸干燥过程(相当于真空干燥过程)，干燥体系与外界隔离，无空气进入，干燥体系环保。

本发明中对流式干燥-带式干燥机5干燥过程在密闭循环的热风体系中进行，此干燥体系相当于惰性气体密闭循环体系，干燥体系与外界隔离，无空气进入。且整个热风循环过程中的冷却和加热都是通过在热风循环管路上增设热风冷却器7、热风一级冷凝器8间接冷却方式和热风一级加热器13、热风二级加热器14间接加热方式来实现的，循环热风与外界冷却和加热工质无直接接触，干燥体系环保。

污泥产生的粉尘是St1级的爆炸粉尘，其粉尘爆炸常数范围为：0～210bar·m/s(1bar＝105Pa)，污泥干化体系存在潜在的粉尘爆炸危险。本发明中圆盘干燥机3采用的是蒸汽间接干燥，采用微负压操作(类似真空干燥过程)，干燥体系与外界隔离，无空气进入；带式干燥机5采用热风自惰式密闭循环干燥，循环尾气由大量水蒸气、少量不凝气体和微量空气组成，循环尾气中的氧含量维持在～7％，相当于惰性气体循环，干燥体系安全性提高，预防粉尘爆炸。

总之，本发明采用“传导”+“对流”两种工艺对污泥实行两段式干燥新工艺，此工艺中二段干燥过程连续化操作，在同一体系中完成，一段干燥和二段干燥相互独立又互不干扰，同时又相互依存，提供各自所需；工艺过程在循环体系中进行，体系相当于惰性气体循环体系，污泥的干燥相当于在无氧环境中进行，既提高了热量综合循环利用率、节约了能源，又减少废气排放量，降低能耗，达到了安全、节能、环保的目的。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种两段法热量回用污泥干燥系统，其特征在于，包括依次相连的湿泥仓、输送泵、圆盘干燥机、挤条机、带式干燥机和卸料机，所述带式干燥机包括两种功能层，上层为热风循环干燥层，下层为冷风循环冷却层，所述的上层与下层之间设置密封装置，所述圆盘干燥机的换热介质入口连接饱和蒸汽管，所述圆盘干燥机的换热介质出口和尾气出口分别通过管道连接循环热风系统，所述循环热风系统出口通过管道连接带式干燥机的上层换热介质入口，所述带式干燥机的尾气出口通过管道连接循环热风系统，所述带式干燥机的下层设置循环冷风系统。

2.根据权利要求1所述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其特征在于，所述循环热风系统包括热风冷却器，所述带式干燥机的尾气出口通过管道连接热风冷却器的进口，所述热风冷却器连接热风冷凝器，所述热风冷凝器连接热风加热器，所述热风加热器的出口连接带式干燥机的上层换热介质入口，所述圆盘干燥机的尾气出口通过管道连接所述热风冷凝器的换热介质入口，所述热风冷凝器出口连接废水罐。

3.根据权利要求2所述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其特征在于，所述热风冷凝器包括热风一级冷凝器和热风二级冷凝器，所述热风冷却器连接热风一级冷凝器进口，所述热风一级冷凝器出口连接热风加热器，所述圆盘干燥机的尾气出口通过管道连接所述热风一级冷凝器的换热介质入口，所述热风一级冷凝器的换热介质出口连接所述热风二级冷凝器的入口，所述热风二级冷凝器的出口连接所述废水罐。

4.根据权利要求3所述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其特征在于，所述热风冷却器的换热介质入口连接冷却空气管，所述热风冷却器的换热介质出口连接所述热风二级冷凝器换热介质入口，所述热风二级冷凝器换热介质出口连接水冷却器进口，所述水冷却器出口连接冷却循环风机，所述冷却循环风机出口连接所述热风冷却器换热介质入口。

5.根据权利要求2所述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其特征在于，所述热风加热器包括热风一级加热器和热风二级加热器，所述热风一级冷凝器出口连接热风循环风机，所述热风循环风机的出口连接热风一级加热器的进口，所述热风一级加热器的出口连接热风二级加热器的进口，所述热风二级加热器的出口连接所述带式干燥机的上层换热介质入口，所述圆盘干燥机的换热介质出口连接热风一级加热器换热介质入口，所述饱和蒸汽管连接所述热风二级加热器的入口，所述热风一级加热器和热风二级加热器的换热介质出口均连接蒸汽凝液管。

6.根据权利要求1所述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其特征在于，所述循环冷风系统包括冷风冷却器，所述带式干燥机下层的换热介质出口连接所述冷风冷却器的进口，所述冷风冷却器的出口连接冷风循环风机，所述冷风循环风机的出口连接所述带式干燥机下层的换热介质入口，所述冷风冷却器的换热介质入口和出口分别连接循环冷水进水管和回水管。

7.根据权利要求1所述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其特征在于，所述循环热风系统和废水罐的尾气通过管道连接抽气引风机。

8.根据权利要求1所述的一种两段法热量回用污泥干燥系统，其特征在于，所述卸料机为旋转卸料机。

9.根据权利要求1-8所述的任意一种两段法热量回用污泥干燥系统的干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将污泥储存于所述的湿泥仓，所述污泥按重量百分比计，湿含量为80％；

(2)步骤(1)中储存于湿泥仓的污泥经输送泵增压后连续均匀的加入到圆盘干燥机内，0.6MPa、165℃饱和蒸汽通过管路分配进入圆盘干燥机的空心热轴、圆盘叶片和夹套中进行一段干燥，一段干燥后获得按重量百分比计湿含量为50％、温度为70℃的污泥并送入所述的挤条机；

(3)由步骤(2)的挤条机挤出获得的条状污泥送入所述的带式干燥机的热风循环干燥层中，利用所述的循环热风系统进行二段干燥，二段干燥后获得按重量百分比计湿含量为30％、温度为70℃污泥；

(4)将步骤(3)所获得的污泥送入所述的带式干燥机的冷风循环冷却层进行冷却，获得按重量百分比计湿含量为30％、温度为50℃的干燥产品；

(5)将步骤(4)获得的干燥产品通过卸料器卸出。

10.根据权利要求9所述的一种两段法热量回用污泥干燥系统的干燥方法，其特征在于，所述循环热风系统和循环冷风系统的换热介质为25℃循环冷却水。

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