CN112094029A - 一种空心浆叶污泥干燥系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空心浆叶污泥干燥系统和方法。包括依次连接的空心污泥浆叶干燥机、煤粉混合装置、热处理装置、焚烧装置，煤粉混合装置、热处理装置的内部设置分隔板，分隔板将煤粉混合装置分为上部的气体分离腔和下方的物料混合腔，空心污泥浆叶干燥机与煤粉混合装置的物料混合腔连接，煤粉混合装置的物料出口与热处理装置的物料混合腔连接，焚烧装置的上部为旋流混合器，热处理装置的物料出口与焚烧装置的旋流混合器的上部连接。提高污泥的燃烧效率，减少灰分。
Description
技术领域
本发明属于污泥干燥技术领域，具体涉及一种空心浆叶污泥干燥系统和方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
污泥是一种富含有机腐质、细菌菌体、寄生虫卵和重金属等有害物质，污泥来源于工业废水和城市污水处理过程中，产生了很多沉淀物与漂浮物等，比如油田会产生大量的含油污泥，比如生物处理沉淀池中产生的硝化污泥等等。污泥特点是含油水分较多，流动性较差，污泥的水分较难去除，给污泥的处理带来较大的困难。
目前利用焚烧法对污泥进行处理，焚烧的处理方法的好处在于，焚烧后剩余灰分的体积较少，可以在很大程度上实现了对污泥的处理。但是焚烧污泥的过程中，由于污泥中水分含量较高，需要较大的热量实现污泥的燃烧，并且，如果污泥的含水量较高，会导致燃烧不充分。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种空心浆叶污泥干燥系统和方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种空心浆叶污泥干燥系统，包括依次连接的空心污泥浆叶干燥机、煤粉混合装置、热处理装置、焚烧装置，煤粉混合装置、热处理装置的内部设置分隔板，分隔板将煤粉混合装置分为上部的气体分离腔和下方的物料混合腔，空心污泥浆叶干燥机与煤粉混合装置的物料混合腔连接，煤粉混合装置的物料出口与热处理装置的物料混合腔连接，焚烧装置的上部为旋流混合器，热处理装置的物料出口与焚烧装置的旋流混合器的上部连接。
空心浆叶污泥干燥系统主要是利用空心浆叶结构进行污泥的换热和搅拌，提高换热效果。通过和煤粉提前预混合，然后分别进行预混合加热处理过程和热处理加热过程，使污泥中的水分降低到一定水平，有利于提高污泥的焚烧效率，进而提高污泥的回收处理率。减少灰分。有利于减少污泥灰分的后处理程序。
第二方面，一种空心浆叶污泥干燥方法，具体步骤为：
污泥先经过空心浆叶干燥机进行干燥，然后进入煤粉混合装置内与煤粉进行混合；
混合料进入热处理装置，进行预加热处理；
预加热处理的混合料进入焚烧装置进行焚烧。
污泥经过空心浆叶干燥机干燥后得到半干的污泥，半干的污泥的含水率为40％左右，与煤粉混合后，蒸发出部分水分和其它物质的混合气，进入热处理装置，进行预加热后，进行焚烧，预加热的过程，有助于去除污泥中的一部分水分，然后热处理蒸发得到的混合气经过换热、气液分离后进入焚烧装置与物料混合经过焚烧装置进行焚烧。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
利用煤粉和污泥进行预先混合，使污泥和煤粉的混合更加的均匀，同时由于污泥具有一定的粘附性，所以经过预先混合，使煤粉充分均匀的粘附在污泥中，有利于提高焚烧效果；
煤粉和污泥的混合料经过预混合、热处理的过程被加热，有利于污泥中水分的减少，并且有利于提高焚烧前的温度，提高焚烧的效率，减少灰分。
混合料经过阶梯式的加热处理，有助于其中的空隙水、毛细水、表面吸附水、结合水等的分离，降低含水量，加入煤粉有助于表面能降低，有利于水分的去除。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为空心浆叶污泥干燥系统的整体结构图；
图2为旋流混合器内部的部分结构图；
其中，1、空心污泥浆叶干燥机，2、煤粉混合装置，3、热处理装置，4、焚烧装置，5、煤粉预加热装置，6、气液分离器，7、物料入口，8、气体入口管。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种空心浆叶污泥干燥系统，包括依次连接的空心污泥浆叶干燥机、煤粉混合装置、热处理装置、焚烧装置，煤粉混合装置、热处理装置的内部设置分隔板，分隔板将煤粉混合装置分为上部的气体分离腔和下方的物料混合腔，空心污泥浆叶干燥机与煤粉混合装置的物料混合腔连接，煤粉混合装置的物料出口与热处理装置的物料混合腔连接，焚烧装置的上部为旋流混合器，热处理装置的物料出口与焚烧装置的旋流混合器的上部连接。
在本发明的一些实施方式中，还包括煤粉预加热装置，空心污泥浆叶干燥机的气体出口与煤粉预加热装置的换热介质入口连接，煤粉混合装置的气体出口与煤粉预加热装置的换热介质入口连接。
在本发明的一些实施方式中，煤粉混合装置的物料混合腔中设置空心浆叶搅拌结构，煤粉混合装置的物料混合腔的侧壁中设置第一换热管，空心浆叶搅拌结构和第一换热管的换热介质入口与热处理装置的气体出口连接。
在本发明的一些实施方式中，热处理装置的气体出口与空心浆叶干燥机的换热介质入口连接。
在本发明的一些实施方式中，热处理装置的物料混合腔的内部设置空心浆叶搅拌结构，设置热处理装置的物料混合腔的侧壁中设置第二换热管，空心浆叶搅拌结构和第二换热管的换热介质入口与焚烧装置的气体出口连接。
在本发明的一些实施方式中，还包括气液分离器，空心浆叶干燥机的换热介质出口与气液分离器连接，煤粉混合装置的第一换热管的换热介质出口与气液分离器连接，气液分离器的气体出口与焚烧装置的上部气体入口连接。
在本发明的一些实施方式中，焚烧装置的旋流混合器的顶部设置若干物料入口和若干气体入口，每个物料入口对应两个气体入口，两个气体入口分别位于物料入口的两侧。
在本发明的一些实施方式中，旋流混合器的内部与若干气体入口对应的位置分别设置气体入口管，气体入口管相对于气体入口向下倾斜设置，并且朝向物料入口的方向倾斜设置。
第二方面，一种空心浆叶污泥干燥方法，具体步骤为：
污泥先经过空心浆叶干燥机进行干燥，然后进入煤粉混合装置内与煤粉进行混合；
混合料进入热处理装置，进行预加热处理；
预加热处理的混合料进入焚烧装置进行焚烧。
污泥经过空心浆叶干燥机干燥后得到半干的污泥，半干的污泥的含水率为40％左右，与煤粉混合后，蒸发出部分水分和其它物质的混合气，进入热处理装置，进行预加热后，进行焚烧，预加热的过程，有助于去除污泥中的一部分水分，然后热处理蒸发得到的混合气经过换热、气液分离后进入焚烧装置与物料混合经过焚烧装置进行焚烧。
在本发明的一些实施方式中，污泥和煤粉的质量比为10:3-4，煤粉的粒度为0.3-0.5mm。
在本发明的一些实施方式中，热处理装置混合料加热的温度为250-350℃。
在本发明的一些实施方式中，煤粉进入煤粉混合装置之前进行预热，煤粉和污泥在煤粉混合装置中进行加热处理。由于煤粉混合装置中排出的气体中的水分仍然较多，所以将气体排出后需要进行后续的冷凝和其它处理(不凝气可以进行焚烧或光解处理)。
在本发明的一些实施方式中，热处理装置排出的气体经过换热、气液分离后与混合料一同进行焚烧。
空心浆叶干燥机与煤粉混合装置连接，污泥从空心浆叶干燥机中进行干燥，成为半干的污泥，然后进入到煤粉混合装置。
如图1所示，煤粉进入到煤粉混合装置2与污泥进行充分的混合，煤粉混合装置2中设置浆叶搅拌结构。由于污泥具有一定的粘性，所以其与煤粉的预混合，可以有助于煤粉和污泥的混合均匀度，相比于在焚烧的过程中直接混合，具有更好的燃烧效果。
并且煤粉进入到污泥的空隙中等位置，占据水分的位置，污泥受热后水分更为容易蒸发出去。
污泥和煤粉的混合料进入到热处理装置3，在热处理装置3中进一步被加热，混合料的温度升高，水分蒸发同时蒸发出去部分其它不凝气等，此时混合气中含有的水分量低于在空心浆叶干燥机1中的污泥蒸发出的混合气中的水分含量。
然后混合料进入焚烧装置4进行焚烧，在焚烧装置4中，混合料和混合气在旋流混合器中混合，混合后的物料从底部锥形出口排出，进行燃烧。在混合气的混合分散作用下，具有避免污泥粘结的作用，这样可以较好的提高燃烧效率，燃烧更为充分。
还包括煤粉预加热装置5，空心污泥浆叶干燥机1的气体出口与煤粉预加热装置5的换热介质入口连接，煤粉混合装置2的气体出口与煤粉预加热装置5的换热介质入口连接。
煤粉混合装置2、热处理装置3的内部设置分隔板，分隔板将煤粉混合装置分为上部的气体分离腔和下方的物料混合腔。煤粉混合装置2、热处理装置3分为上下两部分的原因是，因为污泥中含有水分，在加热的过程中，污泥中的水分向上汇集然后排出，避免由于空间狭小，堆满物料，气体向上运动时，被物料挡住，导致气体没有充分的逸出，仍然存留在污泥中。
设置煤粉预加热装置5主要是为了能够充分的利用空心浆叶干燥机1的蒸发气体，由于蒸发气体带走了部分热量，所以具有余热利用价值，此时蒸发气体中大部分是水分，煤粉混合装置2中蒸发产生的气体也进入到煤粉预加热装置5中进行换热，因为此时煤粉混合装置2中蒸发产生的气体仍然含有大部分是水分。
煤粉混合装置2的物料混合腔中设置第一换热管，第一换热管的换热介质入口与热处理装置的气体出口连接。热处理装置3排出的气体进入到第一换热管中与煤粉混合装置2中的混合料进行换热，煤粉混合装置2中设置空心浆叶搅拌结构，这样可以使物料与换热介质的接触更加充分。避免换热介质与混合料进行接触，避免换热介质中携带过多的水分。
热处理装置3的气体出口与空心浆叶干燥机1的换热介质入口连接。空心浆叶干燥机1中物料和换热介质是不接触的，所以可以避免换热介质中携带过多的水分。
热处理装置3的物料混合腔中设置第二换热管，第二换热管的换热介质入口与焚烧装置4的气体出口连接。热处理装置3中设置空心浆叶搅拌结构，利用焚烧产生的烟气进入第二换热管、空心浆叶搅拌结构对混合料进行加热，可以提前加热混合料，可以提高焚烧物料的温度，这样会使燃烧的更充分。
还包括气液分离器6，空心浆叶干燥机1的换热介质出口与气液分离器6连接，煤粉混合装置2的第一换热管的换热介质出口与气液分离器6连接，气液分离器6的气体出口与焚烧装置4的上部气体入口连接。
气液分离器6用于将热处理装置3排出的混合气中水分被部分分离出去，这样进入焚烧装置4进行焚烧时，可以提高燃烧的效果。因为混合气中含有一些污泥中不凝气等，进入焚烧装置4进行焚烧，即可以提高污泥的燃烧效果，又实现了混合气的处理，避免污染环境，转化为热能进行再利用。
如图2所示，焚烧装置4的旋流混合器的顶部设置若干物料入口7和若干气体入口，每个物料入口对应两个气体入口，两个气体入口分别位于物料入口的两侧。旋流混合器的内部与若干气体入口对应的位置分别设置气体入口管8，气体入口管8相对于气体入口向下倾斜设置，并且朝向物料入口7的方向倾斜设置。
设置气体入口管8，两个气体入口管8分别位于物料入口的两侧，可以方便对每个物料入口的混合料，分别倾斜吹到物料入口两侧的旋流混合器的内侧壁上，这样可以使混合料沿着内侧壁进行旋转向下的运动，并且可以将物料分散开，分别散到物料入口的两侧，这样从旋流混合器的底部流出的物料可以从各个方向流出，这样可以使物料进入到焚烧装置4的各个方向的位置进行焚烧，从而可以实现充分燃烧，避免燃烧团聚，提高焚烧效率。
实施例1
污泥先经过空心浆叶干燥机进行干燥，干燥后的含水率为42％，然后进入煤粉混合装置内与煤粉进行混合，污泥和煤粉的质量比为10:3，煤粉混合装置出口的混合料的含水率为35％；混合料进入热处理装置，进行预加热处理，热处理的温度为300℃，热处理装置出口的混合料的含水率为25％；预加热处理的混合料进入焚烧装置进行焚烧，焚烧的温度为800℃。焚烧的灰分占混合料质量的15％。说明污泥和煤粉预先混合，先进行一系列的前处理，更有利于进行焚烧，减少灰分含量，燃烧的更充分。
对比例1
相比于实施例1，污泥和煤粉的混合料经过煤粉混合装置后直接进行燃烧，焚烧的温度为800℃。焚烧的灰分占混合料质量的25％。说明通过热处理装置进行提前预热处理有助于减少灰分。
对比例2
相比于实施例1，污泥单独依次经过空心浆叶干燥机、煤粉混合装置、热处理装置、焚烧装置进行焚烧。热处理装置出来的污泥的含水率为30％，焚烧的温度为800℃。焚烧的灰分占混合料质量的28％。说明单独的污泥进行热处理然后焚烧，由于污泥中的一些孔隙水、毛细水、结合水等不容易去除，所以焚烧效率较低，并且单独的污泥在焚烧的过程中灰分容易结块，造成灰分较大。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空心浆叶污泥干燥系统，其特征在于：包括依次连接的空心污泥浆叶干燥机、煤粉混合装置、热处理装置、焚烧装置，煤粉混合装置、热处理装置的内部设置分隔板，分隔板将煤粉混合装置分为上部的气体分离腔和下方的物料混合腔，空心污泥浆叶干燥机与煤粉混合装置的物料混合腔连接，煤粉混合装置的物料出口与热处理装置的物料混合腔连接，焚烧装置的上部为旋流混合器，热处理装置的物料出口与焚烧装置的旋流混合器的上部连接。
2.如权利要求1所述的空心浆叶污泥干燥系统，其特征在于：还包括煤粉预加热装置，空心污泥浆叶干燥机的气体出口与煤粉预加热装置的换热介质入口连接，煤粉混合装置的气体出口与煤粉预加热装置的换热介质入口连接。
3.如权利要求1所述的空心浆叶污泥干燥系统，其特征在于：煤粉混合装置的物料混合腔中设置空心浆叶搅拌结构，煤粉混合装置的物料混合腔的侧壁中设置第一换热管，空心浆叶搅拌结构和第一换热管的换热介质入口与热处理装置的气体出口连接。
4.如权利要求1所述的空心浆叶污泥干燥系统，其特征在于：热处理装置的物料混合腔的内部设置空心浆叶搅拌结构，设置热处理装置的物料混合腔的侧壁中设置第二换热管，空心浆叶搅拌结构和第二换热管的换热介质入口与焚烧装置的气体出口连接。
5.如权利要求1所述的空心浆叶污泥干燥系统，其特征在于：热处理装置的物料混合腔中设置第二换热管，第二换热管的换热介质入口与焚烧装置的气体出口连接。
6.如权利要求1所述的空心浆叶污泥干燥系统，其特征在于：还包括气液分离器，空心浆叶干燥机的换热介质出口与气液分离器连接，煤粉混合装置的第一换热管的换热介质出口与气液分离器连接，气液分离器的气体出口与焚烧装置的上部气体入口连接。
7.如权利要求1所述的空心浆叶污泥干燥系统，其特征在于：焚烧装置的旋流混合器的顶部设置若干物料入口和若干气体入口，每个物料入口对应两个气体入口，两个气体入口分别位于物料入口的两侧。
8.如权利要求7所述的空心浆叶污泥干燥系统，其特征在于：旋流混合器的内部与若干气体入口对应的位置分别设置气体入口管，气体入口管相对于气体入口向下倾斜设置，并且朝向物料入口的方向倾斜设置。
9.利用权利要求1-8任一所述的空心浆叶污泥干燥系统进行空心浆叶污泥干燥方法，其特征在于：具体步骤为：
污泥先经过空心浆叶干燥机进行干燥，然后进入煤粉混合装置内与煤粉进行混合；
混合料进入热处理装置，进行预加热处理；
预加热处理的混合料进入焚烧装置进行焚烧。
10.如权利要求9所述的空心浆叶污泥干燥方法，其特征在于：煤粉混合装置的气体与煤粉进行换热，加热煤粉后，煤粉进入煤粉混合装置，气体排出煤粉混合装置；
或，热处理装置排出的气体分别与污泥、煤粉进行换热后，经过气液分离进入焚烧装置进行焚烧；
或，污泥从空心浆叶干燥机中进行干燥，成为半干的污泥，然后进入到煤粉混合装置。
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