CN111333298A - 一种兼具输运功能的污泥干化机及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种兼具输运功能的污泥干化机及其工作方法，属于垃圾焚烧烟气处理技术领域。包括接收料斗、水平往复挤压装置、增压热风机、红外干燥装置、上料链板机、热风出口和干化污泥排出口。利用红外干燥装置和增压热风机，通过辐射和对流换热两种换热方式，大大提高了热处理过程中污泥换热的效率。污泥在上料链板机上升的过程中，呈层状分布，堆积厚度较低，换热效率较高，能耗较低。除此之外，上料链板机则兼具了输送功能，进一步简化了系统，减少能耗，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于垃圾焚烧烟气处理技术领域，具体涉及一种兼具输运功能的污泥干化机及其工作方法。
背景技术
随着社会经济发展、城市化进程加快以及国民生活水平提高，城市生活污水量急剧增加。污泥是污水处理厂污水处理后的附属产品，富含有机腐质、细菌菌体、寄生虫卵和重金属等有害物质，对环境污染较大。据统计，2020年，我国含水率80％的污泥产生量预计达到8000万吨，并将持续以每年约11％的增长率增长。污泥的处置给各地政府带来较大的压力，同时也给废弃物处置环保产业带来了巨大的发展机遇。
相比污水处理厂的处置装置，燃煤电厂锅炉机组具有污泥处理能力大、燃烧温度高、燃烧过程充分、烟气污染物排放控制完善等优势。城市污泥具有一定的挥发分含量，有一定的发热量，可以作为一种低品位燃料入炉燃烧。污泥焚烧处置可以获得政府的财政补贴，提高污泥焚烧处理的经济性，为发电企业带来一定的经济效益。作为市政项目，污泥耦合发电项目可以与燃煤电厂协同处置城市废弃物，利用废弃物中的有效能源，延长中小机组特别是一些循环流化床锅炉机组的生存时间，对于燃煤机组的未来发展具有重要意义。
污泥掺烧系统可能需要考虑燃烧系统的准备，改造和污染物副产物的处理。在大多数燃煤协同处置系统中，必须对污泥进行预干燥，对于粉煤炉，必须对污泥进行研磨。对于燃煤电厂而言，干燥显然会在能源需求和与污水污泥干燥相关的冷凝物，气味，粉尘和一氧化碳排放的干燥所需的其他设施方面增加额外的财务和技术投入。干污泥在运输，进料和储存期间还需要特殊的处理技术，因为除了产生异味外，干污泥粉尘还具有自燃的潜力，并且作为粉尘—空气混合物具有爆炸性。氮，硫和重金属的高含量可能导致掺烧系统内NOx，SO2和重金属的排放增加。因此，研发高效低能耗且运行稳定的污泥干化设备至关重要。
公开号为CN 110803852A的专利文献公开了一种污泥输送机构，和一种污泥干化设备及干化方法，该设备包括污泥输送系统、烘干组件和控制系统，污泥输送系统包括污泥进料机构和上述的污泥输送机构。污泥进料机构出料口与污泥输送机构的进料口连接。该发明输送与干化系统分离，设备较为复杂。
公开号为CN209940815U的专利公开了一种废热烟气污泥干化系统，包括污泥干化装置、旋风分离器及布袋除尘器，所述污泥干化装置的进料口上接有进气管，所述进气管用于将烟气输送进污泥干化装置，污泥干化装置的出料口与旋风分离器相接，所述旋风分离器的气体出口上接有旁通管，旋风分离器的固体出口上接有所述布袋除尘器。该发明干化气体与干污泥不易分离，需要添置额外设备。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种兼具输运功能的污泥干化机及其工作方法，大大提高了污泥的干化效率，同时兼具了污泥的干化和输送功能，简化了系统，减少了能耗。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种兼具输运功能的污泥干化机，包括接收料斗、水平往复挤压装置、增压热风机、红外干燥装置、上料链板机、热风出口和干化污泥排出口；
上料链板机倾斜向上设置，增压热风机设在上料链板机的起始端，接收料斗设在上料链板机的上方，水平往复挤压装置设在接收料斗的下口处；若干组红外干燥装置设在上料链板机的传输方向上；上料链板机的末尾端上方设有热风出口，上料链板机的末尾端下方设有干化污泥排出口。
优选地，上料链板机下方设有集水仓，集水仓下部设有排水口。
优选地，若干组红外干燥装置均布在上料链板机的传输方向上。
优选地，增压热风机与二次风管道或烟气管道连接，热风出口与污泥干化机所在锅炉机组的空气预热器连接。
优选地，接收料斗中设有打散装置，打散装置连接有电机。
优选地，水平往复挤压装置下方设有十字翻转板，十字翻转板连接有电机。
本发明公开了上述兼具输运功能的污泥干化机的工作方法，包括：
污泥由接收料斗下降时，接收料斗下口处的水平往复挤压装置通过挤压初步减少污泥中的含水率，然后掉落在上料链板机的起始端，由上料链板机携带向斜上方移动，在移动过程中，热风由增压热风机吹入对污泥进行干燥，同时，红外干燥装置对污泥进行红外辐射干燥；热风通过热风出口排出污泥干化机，干化后的污泥由上料链板机末尾端下方设置的干化污泥排出口排出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种兼具输运功能的污泥干化机，利用红外干燥装置和增压热风机，通过辐射和对流换热两种换热方式，大大提高了热处理过程中污泥换热的效率。污泥在上料链板机上升的过程中，呈层状分布，堆积厚度较低，换热效率较高，能耗较低。除此之外，现有的污泥干化掺烧系统，需要将干化后的污泥通过斗提机运送至输煤系统，本发明的上料链板机则兼具了输送功能，进一步简化了系统，减少能耗。
污泥干化或者脱水是污泥干化掺烧系统的先决条件。与污泥相关的水分为：50～70％的自由水，20～30％的絮凝水，以及每个毛细管和结合水为10～20％。游离水可以通过增稠除去。絮凝水被捕集在絮凝颗粒的空隙中，并且只能通过机械脱水才能分离。毛细管中的水分只有在经过化学处理后才能机械去除，而结合的水分只有通过细胞破坏才能分离。为了改善污泥的脱水性能，减少脱水过程中的能耗，本发明采用机械和热处理协同的方式进行污泥脱水干化。水平往复挤压装置首先通过机械作用脱除污泥中的部分自由水，通常减少污泥含水率10～20％。紧接着，在红外干燥和热风对流干燥的协同作用下去除污泥中的大部分自由水和絮凝水，使得污泥的含水率降低至30％～40％。污泥的干化过程随着其内在水分种类的不同，最佳的干化方式也必将有所区别，对于部分自由水，简单的机械挤压即可脱除，深度的自由水脱除，则会耗费较高的能耗，剩余的自由水、絮凝水，甚至部分结合水，用热处理的方式能耗较小。因此，本发明采用分级干化的策略，首先利用挤压装置脱除可被机械方式去除的少部分自由水(10％～20％)，然后通过热处理方式将污泥含水率降低至可送入输煤系统的水平。
进一步的，上料链板机下方设有集水仓，集水仓下部设有排水口，可以对水分进行收集后统一排出进行处理，避免环境污染，改善作业环境。
进一步的，若干组红外干燥装置均布在上料链板机的传输方向上，能够对污泥进行均匀干燥，干燥效率高、效果好。
进一步的，增压热风机与二次风管道或烟气管道连接，利用二次风和高温烟气进行热风对流干燥，利用后的热风通入所在锅炉机组的空气预热器进行后续处理，防止了热风中的有害气体污染和难闻气体扩散，改善了作业环境。
进一步的，接收料斗中设有打散装置，能够防止污泥在接收料斗中堵塞，影响装置效率。
进一步的，水平往复挤压装置下方设有十字翻转板，十字翻转板通过电机驱动连续旋转，保证污泥下落顺畅，同时使使上料链板机上分布的污泥层高均匀，利于后续的换热干燥。
本发明公开的上述兼具输运功能的污泥干化机的工作方法，采用辐射和对流换热两种换热方式，大大提高了污泥的干化效率，同时兼具了污泥的干化和输送功能，简化了系统，减少了能耗，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的兼具输运功能的污泥干化机的整体结构示意图。
图中：1-接收料斗，2-打散装置，3-水平往复挤压装置，4-增压热风机，5-十字翻转板，6-红外干燥装置，6-1-第一红外干燥机，6-2-第二红外干燥机，6-3-第三红外干燥机，7-上料链板机，8-集水仓，9-热风出口，10-干化污泥排出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
本发明的一种兼具输运功能的污泥干化机，如图1，包括集成一体的接收料斗1、水平往复挤压装置3、增压热风机4、红外干燥装置6、上料链板机7、热风出口9和干化污泥排出口10；
上料链板机7倾斜向上设置，增压热风机4设在上料链板机7的起始端，增压热风机4与二次风管道或烟气管道连接，热风出口9与污泥干化机所在锅炉机组的空气预热器连接。
接收料斗1设在上料链板机7的上方，水平往复挤压装置3设在接收料斗1的下口处。接收料斗1中设有打散装置2，打散装置2通过电机驱动进行转动，对污泥进行打散。打散装置2可以采用多种形式，如在中心管的长度方向上交错固定若干短杆/管，或在中心管上设置阿基米德螺旋，或在中心管上固定若干桨叶，具体结构根据污泥的参数进行选择。
水平往复挤压装置3下方设有十字翻转板5，十字翻转板5连接有电机，电机以固定转速正转或反转，使污泥均匀的落在上料链板机7上，保持固定的层高。
若干组红外干燥装置6设在上料链板机7的传输方向上，优选地，可以将若干组红外干燥装置6均布在上料链板机7的传输方向上；上料链板机7的末尾端上方设有热风出口9，下方设有干化污泥排出口10。上料链板机7的下方设有集水仓8，集水仓下部设有排水口。
上述兼具输运功能的污泥干化机在工作时：
含水率70％～80％左右的污泥自污水处理厂运输至厂内，送入接收料斗1进入污泥干化机内，在污泥落下的同时，打散装置2的旋转打散作用保证污泥不会在料斗处堵塞。通过打散装置2后，污泥进入水平往复挤压装置3，水平往复挤压装置3可以通过挤压作用初步减少污泥中的自由水，含水率减少10％～20％。污泥通过水平往复挤压装置3后密度会变大，为防止聚并作用引起的下落不畅。在水平往复挤压装置3下方的设置十字翻转板5以保证污泥下落顺畅。紧接着，经过初步机械干化的污泥掉落到上料链板机7上，上料链板机7由不锈钢制造，由齿轮驱动携带污泥向斜上方移动。由于污泥下落后即被上料链板机7携带走，故污泥在上料链板机7呈层状分布，堆积厚度较小。
同时采用热风对流干燥和红外辐射干燥两种方式对污泥进行干化脱水。热风对流干燥采用热二次风或热烟气(～200℃)由增压热风机4送入污泥干化机，从污泥干化机下方的吹入，流向上料链板机7上方，对污泥进行对流干燥。除此之外，第一红外干燥机6-1、第二红外干燥机6-2和第三红外干燥机6-3均布在上料链板机7的上方，对污泥进行辅助红外辐射干燥。红外干燥装置6利用红外线或远红外线辐射器所产生的电磁波，以光的速度直线传播到达被干燥的物料，当红外线或远红外线的发射频率和被干燥物料中分子运动的固有频率匹配时，引起物料中的分子强烈振动，在物料的内部发生激烈摩擦产生热而达到干燥的目的。红外干燥装置6可采用电或者天然气作为能源。污泥在随着上料链板机7的上升过程中，完成第二阶段热处理干燥，最终达到可进行掺烧的含水率，约30％～40％。干化后的污泥随干化污泥排出口10导入宿主机组输煤系统或者直接通过气力输送方式送入宿主锅炉进行掺烧，而析出的水分则流入链板机下部集水仓8，收集后通过排水口流出。干化后的烟气通常含有较高的水分，可以由热风出口9通入宿主机组的空气预热器前，经宿主机组尾部环保设备处理后排出。
需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式之一，根据本发明所描述的系统所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种兼具输运功能的污泥干化机，其特征在于，包括接收料斗(1)、水平往复挤压装置(3)、增压热风机(4)、红外干燥装置(6)、上料链板机(7)、热风出口(9)和干化污泥排出口(10)；
上料链板机(7)倾斜向上设置，增压热风机(4)设在上料链板机(7)的起始端，接收料斗(1)设在上料链板机(7)的上方，水平往复挤压装置(3)设在接收料斗(1)的下口处；若干组红外干燥装置(6)设在上料链板机(7)的传输方向上；上料链板机(7)的末尾端上方设有热风出口(9)，上料链板机(7)的末尾端下方设有干化污泥排出口(10)。
2.根据权利要求1所述的兼具输运功能的污泥干化机，其特征在于，上料链板机(7)下方设有集水仓(8)，集水仓下部设有排水口。
3.根据权利要求1所述的兼具输运功能的污泥干化机，其特征在于，若干组红外干燥装置(6)均布在上料链板机(7)的传输方向上。
4.根据权利要求1所述的兼具输运功能的污泥干化机，其特征在于，增压热风机(4)与二次风管道或烟气管道连接，热风出口(9)与污泥干化机所在锅炉机组的空气预热器连接。
5.根据权利要求1所述的兼具输运功能的污泥干化机，其特征在于，接收料斗(1)中设有打散装置(2)，打散装置(2)连接有电机。
6.根据权利要求1所述的兼具输运功能的污泥干化机，其特征在于，水平往复挤压装置(3)下方设有十字翻转板(5)，十字翻转板(5)连接有电机。
7.根据权利要求1～6任意一项所述兼具输运功能的污泥干化机的工作方法，其特征在于，包括：
污泥由接收料斗(1)下降时，接收料斗(1)下口处的水平往复挤压装置(3)通过挤压初步减少污泥中的含水率，然后掉落在上料链板机(7)的起始端，由上料链板机(7)携带向斜上方移动，在移动过程中，热风由增压热风机(4)吹入对污泥进行干燥，同时，红外干燥装置(6)对污泥进行红外辐射干燥；热风通过热风出口(9)排出污泥干化机，干化后的污泥由上料链板机(7)末尾端下方设置的干化污泥排出口(10)排出。
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