CN111439911B - 一种污泥干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥干燥装置，包括中空结构的筒状壳体，筒状壳体的外部固定套设有与筒状壳体同轴心设置的空心夹套，空心夹套与筒状壳体之间留有环形通道，筒状壳体的轴心处安装有与筒状壳体同轴心的空心结构的搅拌轴，搅拌轴的两端均伸出筒状壳体外且搅拌轴与筒状壳体之间通过轴承连接；筒状壳体的内腔中间位置处固定焊接有挡板，挡板将筒状壳体的内部空间分为破碎区和干燥区，破碎区的搅拌轴上间隔设置有多组搅拌单元。本装置由搅拌轴和环形通道内的水蒸汽凝结放热壁面间接加热污泥，与筒状壳体内高温烟气与湿污泥混合直接接触加热的内外联合加热式形式，保证了污泥干燥的效率，内外联合供热，控制灵活，热量利用效果好。

Description

一种污泥干燥装置

技术领域

本发明涉及污泥干燥处理技术领域，具体涉及一种污泥干燥装置。

背景技术

随着我国城镇化进程不断加快，城市污水处理量和处理率不断提高，作为污水处理主要副产物的城市污泥产量也随之迅猛增加。污泥是污水处理过程中的副产物，含水率高达95％-98％，国内应用的机械脱水方式出泥含水率在80％左右，由于污泥含水率高，导致污泥堆放占地面积大，运输成本高；

焚烧法具有显著的减量化效果，节省用地，还可消灭各种病原体，将有毒有害物质转化为无害物。污泥水分含量高，需要先经过干燥处理后才能送入焚烧炉焚烧，干燥过程吸热而焚烧放热，两个过程独立进行浪费了大量的能量，将焚烧过程烟气余热能量利用到干燥器中是值得关注的。

近年来，各式各样的污泥干燥设备不断涌现，目前，污泥干燥大多采用滚筒式干燥机或流化床干燥机等。如中国发明专利CN105486047A、CN208000029U等公开的污泥干燥装置使用滚筒式形式，滚筒式干燥机主要存在以下技术问题：第一，由于外壳旋转，气密性较差，高挥发分的污泥干燥发生爆燃的可能性增大，存在安全隐患；第二，为增加气体停留时间保证干燥效果，装置直径、长度大，设备笨重、设备造价大、散热损失高、干燥热效率低；第三，由于外壳旋转，无法利用废热对污泥进行间接加热，以提高干燥热效率及降低投资和运行费用。如中国发明专利CN202836066U公布的流化床干燥机，密闭性比滚筒式干燥机要好，但气流阻力大，运行费用高。

现有的耙式干燥机如CN203642625U、CN204693987U所公开，主要依靠壁面导热作用，热效率低，污泥干燥能耗高；多采用间歇式操作，不能连续运行，增加了操作成本；装置密封性不好，干燥挥发分高的污泥时会有安全风险；在污泥干燥粘滞区，传热传质阻力急剧增加，干燥机热效率低，同时增加了干燥机动力消耗。物料与干燥介质接触时间短，污泥处理量小，为增加处理量且降低产品的含水率，需增加干燥机尺寸，相应增加了成本。而如CN209166051U等专利公开的圆盘干燥器的问题在于污泥在干化机内非常容易黏滞，污泥的剪切和破碎效果较差，在实际运行中圆盘干化机出现污泥黏滞、卡顿的效果较差，且圆盘面积较大，成本高。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种污泥干燥装置，本装置干燥效率高、出泥含水率低、通流阻力小，达到减量化、无害化的环保处理原则，并在后续实现资源化利用，实现将污泥焚烧的热量通过热烟气和过热蒸汽的形式返回干燥装置，使能量利用充分；解决了现有的污泥干燥设备气密性较差、干燥热效率低，无法利用废热对污泥进行间接加热导致污泥干燥能耗高的问题。

技术方案：本发明一种污泥干燥装置，包括中空结构的筒状壳体，所述筒状壳体的外部固定套设有与筒状壳体同轴心设置的空心夹套，所述空心夹套与筒状壳体之间留有环形通道，所述筒状壳体的轴心处安装有与筒状壳体同轴心的空心结构的搅拌轴，所述搅拌轴的两端均伸出筒状壳体外且搅拌轴与筒状壳体之间通过轴承连接；

所述筒状壳体的内腔中间位置处固定焊接有挡板，所述挡板将筒状壳体的内部空间分为破碎区和干燥区，所述破碎区的搅拌轴上间隔设置有多组搅拌单元，相邻搅拌单元之间的间隔距离逐渐增大，所述搅拌单元均包括两组沿搅拌轴中心线呈中心对称分布的耙齿，所述耙齿均倾斜设置，耙齿与搅拌轴固定连接且耙齿的内部与搅拌轴的内部相通，所述干燥区的搅拌轴上固定安装有螺旋片，所述筒状壳体靠近螺旋片的一端内壁上固定焊接有竖直设置的出料口拦板。

进一步的，相邻所述搅拌单元之间交错布置；所述螺旋片上固定设有多组刮泥刀，所述刮泥刀与筒状壳体的内壁之间设有间隙。搅拌单元在转动时有破碎、导向、推进的作用，刮泥刀能够避免筒状壳体的内壁粘泥影响传热效率。

进一步的，所述空心夹套与筒状壳体之间的环形通道内设有多组间隔设置的夹套隔板，且相邻的夹套隔板开口方向相反呈上下交错设置形成S型的流道。S型的流道增加水蒸汽行程，提高干燥效率。

进一步的，与所述筒状壳体干燥区相对应的环形通道内的夹套隔板中开口方向朝上的夹套隔板底部设有缺口。缺口可防止液态水的聚集。

进一步的，所述空心夹套与筒状壳体之间的环形通道一端设有第一进汽口，所述环形通道的另一端设有第一出汽口；所述搅拌轴的一端设有第二进汽口，搅拌轴的另一端设有第二出汽口。湿污泥被搅拌轴和耙齿内空腔中的水蒸汽以及空心夹套与筒状壳体之间环形通道内的水蒸汽间接加热，增加干燥效率。

进一步的，所述筒状壳体靠近耙齿的一端设有与筒状壳体内部相通的进料口，筒状壳体远离耙齿的一端设有与筒状壳体内部相通的出料口。

进一步的，所述筒状壳体靠近耙齿的一端设有与筒状壳体内部相通的高温烟气进气口，所述高温烟气进气口与筒状壳体的外壁相切设置；所述筒状壳体远离耙齿的一端设有与筒状壳体内部相通的高温烟气出气口，所述高温烟气出气口与筒状壳体的外壁相切设置。进气方向设置为切向形式，阻力较小。

进一步的，所述挡板上设有若干连接破碎区和干燥区的孔。挡板可以布置多种型式，如环型、小孔型、扇叶型，通过改变孔面积控制物料进入干燥区的量。

进一步的，所述耙齿与搅拌轴轴线夹角为20～30°；相邻搅拌单元之间交错角为90°。耙齿在转动时有破碎、导向、推进的作用。

进一步的，所述筒状壳体的两端均通过法兰盘密封，筒状壳体的两端法兰盘之间设有密封圈。提高装置的密封性。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)与单热源干燥器相比，本装置可由搅拌轴和环形通道内的水蒸汽凝结放热壁面间接加热污泥，与筒状壳体内高温烟气与湿污泥混合直接接触加热的内外联合加热式形式，保证了污泥干燥的效率，内外联合供热，控制灵活，热量利用效果好；

(2)与耙式干燥机相比，本装置沿轴向分为破碎区和干燥区，采用隔板分区，采用耙齿和螺旋片相结合的形式，结合干燥实际流程，保证了污泥的破碎细度和干燥效率，并且干燥介质在干燥装置内阻力较小，干燥装置运行稳定；

(3)与圆盘式干燥器相比，采用烟气直接干燥，干燥速率快，污泥中水进入烟气中，污泥干燥系统无需增加水处理系统，且污泥干燥程度高于圆盘干燥器。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为筒状壳体主视图；

图3为空心夹套结构示意图；

图4为空心夹套主视图；

图5为挡板的三种样式图；

图6为螺旋片截面图；

图7为耙齿结构示意图；

图8为图7侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

如图1至图8所示，本发明一种污泥干燥装置，包括中空结构的筒状壳体1，筒状壳体1为固定部件，筒状壳体1的外部固定套设有与筒状壳体1同轴心设置的空心夹套2，空心夹套2与筒状壳体1之间留有环形通道3，筒状壳体1的轴心处安装有与筒状壳体1同轴心的空心结构的搅拌轴4，搅拌轴4的两端均伸出筒状壳体1外且搅拌轴4与筒状壳体1之间通过轴承连接，筒状壳体1的两端均通过法兰盘5密封，筒状壳体1的两端法兰盘5之间设有密封圈6，提高装置的密封性；搅拌轴4两端带有轴头，通过两个支撑轴承座7支撑，并且通过联轴器8和齿轮减速器9与变频电机10连接，由变频电机10驱使搅拌轴4转动；

筒状壳体1的内腔中间位置处固定焊接有挡板11，挡板11将筒状壳体1的内部空间分为破碎区12和干燥区13，挡板11使得污泥能够在进入干燥区13前在破碎区12充分破碎，挡板11上设有若干连接破碎区12和干燥区13的孔，挡板11可以布置多种型式，如图5中的A-环型、B-小孔型(图5中B里面的黑点即为孔)、C-扇叶型，通过改变孔面积即改变通流面积控制物料进入干燥区13的量；

搅拌轴4分为破碎区12和干燥区13前后两段，破碎区12的搅拌轴4上间隔设置有多组搅拌单元14，相邻搅拌单元14之间的间隔距离逐渐增大，且相邻搅拌单元14之间交错布置，相邻搅拌单元14之间交错角为90°，搅拌单元14均包括两组沿搅拌轴4中心线呈中心对称分布的耙齿141，耙齿141均倾斜设置，耙齿141与搅拌轴4轴线夹角为20～30°，耙齿141与搅拌轴4固定连接且耙齿141的内部与搅拌轴4的内部相通；耙齿141由密而稀布置，耙齿141转动破碎并带动物料翻转，在转动时有破碎、导向、推进的作用，可使物料做轴向移动；

干燥区13的搅拌轴4上固定安装有螺旋片15，螺旋片15上固定设有多组刮泥刀16，刮泥刀16与筒状壳体1的内壁之间设有间隙；刮泥刀16能够避免筒状壳体1的内壁粘泥影响传热效率；螺旋片15可以充分干燥物料并将其输送至出料口25，筒状壳体1靠近螺旋片15的一端内壁上固定焊接有竖直设置的出料口拦板17；出料口25设置出料口拦板17，通过调节出料口拦板17高度，控制干污泥出料量，从而控制污泥在反应器内停留时间，达到控制干污泥含水率的目的；

空心夹套2与筒状壳体1之间的环形通道3内设有多组间隔设置的夹套隔板18，且相邻的夹套隔板18开口方向相反呈上下交错设置形成S型的流道，S型的流道增加水蒸汽行程，提高干燥效率；其中，与筒状壳体1干燥区13相对应的环形通道3内的夹套隔板18中开口方向朝上的夹套隔板18底部设有缺口19，缺口19可防止液态水的聚集，通过控制水蒸汽在筒状壳体1破碎区12相对应的环形通道3内对流放热，而在筒状壳体1干燥区13相对应的环形通道3内凝结放热，适应干燥破碎区12和干燥区13的分段形式；

空心夹套2与筒状壳体1之间的环形通道3一端设有第一进汽口20，环形通道3的另一端设有第一出汽口21；搅拌轴4的一端设有第二进汽口22，搅拌轴4的另一端设有第二出汽口23；第一进汽口20和第二进汽口22均通高温水蒸汽，且在第一出汽口21和第二出汽口23处设有汽水分离器进行汽水分离；湿污泥被搅拌轴4和耙齿141内空腔中的水蒸汽以及空心夹套2与筒状壳体1之间环形通道3内的水蒸汽间接加热，增加干燥效率；

筒状壳体1靠近耙齿141的一端设有与筒状壳体1内部相通的进料口24，筒状壳体1远离耙齿141的一端设有与筒状壳体1内部相通的出料口25；筒状壳体1上还设有与筒状壳体1内部相通的检修孔28；

筒状壳体1靠近耙齿141的一端设有与筒状壳体1内部相通的高温烟气进气口26，高温烟气进气口26与筒状壳体1的外壁相切设置；筒状壳体1远离耙齿141的一端设有与筒状壳体1内部相通的高温烟气出气口27，高温烟气出气口27与筒状壳体1的外壁相切设置，进气方向设置为切向形式，阻力较小；搅拌轴4为转子，带动其上布置有的耙齿141和螺旋片15转动，高温烟气进气口26内通入高温烟气，进气口26形式为切向进入，切向进入筒状壳体1内部与物料颗粒接触，物料在耙齿141的破碎搅拌输送过程中与热烟气充分混合进行干燥，然后细颗粒物料在螺旋片15上进一步干燥然后输送至出料口25，出料口25设置出料口拦板17，通过调节出料口拦板17高度，控制干污泥出料量，从而控制污泥在反应器内停留时间，达到控制干污泥含水率的目的；烟气在干燥区13沿着螺旋通道前进，能与污泥充分接触，且通流阻力较小，废气由高温烟气出气口27排出，同时高温水蒸汽在空心结构的搅拌轴4和空心夹套2与筒状壳体1之间的环形通道3内冷凝为筒状壳体1内污泥干燥提供部分热量，干燥效率高，能稳定连续运行，处置能耗低；

整个装置使用搅拌轴4和环形通道3内的水蒸汽凝结放热壁面间接加热污泥，与筒状壳体1内高温烟气与湿污泥混合直接接触加热的内外联合加热式形式，达到内外联合加热的效果；湿污泥由进料口24送入到筒状壳体1内，首先与高温烟气接触，然后进入破碎区12被耙齿141不断破碎、翻转并向右输送，与筒状壳体1内的热烟气充分混合，同时湿污泥被搅拌轴4和耙齿141内空腔中的水蒸汽以及环形通道3内的水蒸汽间接加热；污泥细颗粒进入到干燥区13被螺旋片15向右输送，热烟气与细颗粒存在更大的换热面积从而继续加热细颗粒中的水分，同时搅拌轴4和环形通道3内的水蒸汽凝结为水释放较多热量供给污泥干燥，保证了污泥干燥的效果和效率，然后干污泥颗粒出料口25输出，由出料口拦板17控制出料污泥含水量，筒状壳体1内部废气经过高温烟气出气口27切向排出。

实施例1

一种实施方式为，选取含水率在80％以上的湿污泥作为被干燥物料，350℃高温热烟气从高温烟气进气口26切向进入，0.6Mpa、200℃的过热蒸汽通入装置内搅拌轴4的内部和环形通道3内，高温热烟气来自于干污泥焚烧的炉膛出口烟气的一部分，而过热蒸汽由污泥焚烧的烟气加热余热锅炉产生，物料经由筒状壳体1进料口24上方的对辊挤条机均匀落入筒状壳体1的内部，物料被转动耙齿141破碎、搅拌并向右运输，同时物料被水蒸汽通过壁面加热和热烟气直接接触加热，破碎程度不够的污泥块被小孔型挡板11阻滞无法顺利进入干燥区13，进而被耙齿141继续破碎，耙齿141固定在搅拌轴4上，与搅拌轴4轴线夹角为20°，搅拌轴4转速约为20r/min左右；细颗粒的污泥在螺旋片15上主要以干燥为主，向右端输送，此区域水蒸汽在环形通道3内凝结放热导至污泥，干污泥颗粒由螺旋片15输送至出料口25，干燥区13中烟气切向行进中所携带的部分干污泥颗粒自然回落，干污泥最终由出料口25排出，调节出料口拦板17高度控制干燥污泥出料量，并由皮带输送至料仓，废气含有极少的尘颗粒由高温烟气出气口27切向排出(在高温烟气出气口27处可额外设置惯性分离板和过滤器防止污泥颗粒随废气从高温烟气出气口27飘出)，水蒸汽凝结的水由第一出汽口21和第二出汽口23排出，出料口25干污泥温度约为70℃，第一出汽口21和第二出汽口23冷凝水温度约为150℃。通过调节变频电机10的频率和出料口拦板17高度控制干污泥含水在5％-30％范围内。

实施例2

一种实施方式为，选取含水率在80％以上的湿污泥作为被干燥物料，350℃高温热烟气从高温烟气进气口26切向进入，高温热烟气来自于干污泥焚烧的炉膛出口烟气的一部分，而过热蒸汽由污泥焚烧的烟气加热余热锅炉产生，物料通过进料口24不断送入筒状壳体1内部，物料被转动耙齿141破碎、搅拌并向右运输，高温烟气直接接触加热物料污泥，水蒸汽通过壁面间接加热物料污泥，破碎程度不够的污泥块被扇叶型挡板11阻滞无法顺利进入干燥区13，进而被耙齿141继续破碎，耙齿141固定在搅拌轴4上，与搅拌轴4轴线夹角为30°，搅拌轴4转速约为15r/min左右，细颗粒的污泥在螺旋片15上主要以干燥为主，向右端输送，干污泥颗粒由螺旋片15输送至出料口25，烟气所携带的部分干污泥颗粒在旋转中回落到筒状壳体1内，废气从高温烟气出气口27切向排出，干污泥最终由出料口25排出，调节出料口拦板17高度控制干燥污泥出料量，并由皮带输送至料仓，废气含有较少的尘颗粒由出气口排出(高温烟气出气口27处可额外设置旋风除尘器，更彻底的将废气中的污泥颗粒沉降)，出料口25处干污泥温度约为70℃，通过调节变频电机10的频率和出料口拦板17高度控制干污泥含水在5％-30％范围内。

Claims (5)

1.一种污泥干燥装置，其特征在于：包括中空结构的筒状壳体，所述筒状壳体的外部固定套设有与筒状壳体同轴心设置的空心夹套，所述空心夹套与筒状壳体之间留有环形通道，所述筒状壳体的轴心处安装有与筒状壳体同轴心的空心结构的搅拌轴，所述搅拌轴的两端均伸出筒状壳体外且搅拌轴与筒状壳体之间通过轴承连接；

所述筒状壳体的内腔中间位置处固定焊接有挡板，所述挡板将筒状壳体的内部空间分为破碎区和干燥区，所述破碎区的搅拌轴上间隔设置有多组搅拌单元，相邻搅拌单元之间的间隔距离逐渐增大，所述搅拌单元均包括两组沿搅拌轴中心线呈中心对称分布的耙齿，所述耙齿均倾斜设置，耙齿与搅拌轴固定连接且耙齿的内部与搅拌轴的内部相通，所述干燥区的搅拌轴上固定安装有螺旋片，所述筒状壳体靠近螺旋片的一端内壁上固定焊接有竖直设置的出料口拦板；

所述空心夹套与筒状壳体之间的环形通道内设有多组间隔设置的夹套隔板，且相邻的夹套隔板开口方向相反呈上下交错设置形成S型的流道；

与所述筒状壳体干燥区相对应的环形通道内的夹套隔板中开口方向朝上的夹套隔板底部设有缺口；

所述空心夹套与筒状壳体之间的环形通道一端设有第一进汽口，所述环形通道的另一端设有第一出汽口；所述搅拌轴的一端设有第二进汽口，搅拌轴的另一端设有第二出汽口；

所述筒状壳体靠近耙齿的一端设有与筒状壳体内部相通的高温烟气进气口，所述高温烟气进气口与筒状壳体的外壁相切设置；所述筒状壳体远离耙齿的一端设有与筒状壳体内部相通的高温烟气出气口，所述高温烟气出气口与筒状壳体的外壁相切设置；

所述挡板上设有若干连接破碎区和干燥区的孔。

2.根据权利要求1所述的一种污泥干燥装置，其特征在于：相邻所述搅拌单元之间交错布置；所述螺旋片上固定设有多组刮泥刀，所述刮泥刀与筒状壳体的内壁之间设有间隙。

3.根据权利要求1所述的一种污泥干燥装置，其特征在于：所述筒状壳体靠近耙齿的一端设有与筒状壳体内部相通的进料口，筒状壳体远离耙齿的一端设有与筒状壳体内部相通的出料口。

4.根据权利要求2所述的一种污泥干燥装置，其特征在于：所述耙齿与搅拌轴轴线夹角为20～30°；相邻搅拌单元之间交错角为90°。

5.根据权利要求1所述的一种污泥干燥装置，其特征在于：所述筒状壳体的两端均通过法兰盘密封，筒状壳体的两端法兰盘之间设有密封圈。