CN112358153A

CN112358153A - 一种交错下倾式污泥烘干装置

Info

Publication number: CN112358153A
Application number: CN202011148574.5A
Authority: CN
Inventors: 李国嘉; 王晓坡; 朱璐璐
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2021-02-12

Abstract

本发明公开的一种交错下倾式污泥烘干装置，属于污泥处理技术领域。烘干箱体内设有若干级交错下倾的输送网带，烘干箱体上部设有出风口和污泥进料口，烘干箱体底部设有污泥出料口和进风口；出风口设在最上级输送网带的始端一侧，污泥进料口设在最上级输送网带的始端上方；进风口设在最下级输送网带的始端下方，进风口与热风系统连接，污泥出料口设在最下级输送网带末端下方；污泥出料口设有出料口阀门，污泥进料口设有进料口阀门；每级输送网带的始端与烘干箱体的侧壁之间的空隙处设有密封条。结构和风路设计合理，占用空间小，烘干效率高且能耗低。

Description

一种交错下倾式污泥烘干装置

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种交错下倾式污泥烘干装置。

背景技术

一般情况下，污水处理厂处理1万吨生活污水可产生含水率80％的污泥5-8吨，处理1万吨工业污水产生10-30吨污泥。与污泥产量连续递增趋势相背，污泥无害化处理率依然低下。填埋仍是污泥处理的主要方式，大量污水厂甚至直接倾倒。加之城镇污水处理企业处置能力不足，手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。

城市污水处理厂产生的污泥因含水率高、粘性大、含有细菌、病原体等而难以进行资源化利用，对其进行适当的干化处理之后再用于堆肥或者焚烧等后续处理，可实现污泥减量化，节省污泥处置费用及运输成本，而干化技术中的热干化技术具有占地小，干化效率高，对环境造成的污染小的独特优势。

常用的热干化技术有浆叶式干化工艺，薄层干化机和带式干化机两段式组合工艺、流化床干化工艺、低温真空脱水干化工艺及低温除湿干化工艺等。其中低温除湿干化工艺的能耗较低、安全性高，其设备具有安装较灵活，使用寿命长、故障率低的优势，因而广受关注。

但是，目前的热风干燥式污泥干化设备的风路结构还有比较多的缺陷，申请号为201910750291.9的专利一种污泥烘干机，采用热风对干化室内的水平逐层设置的若干道污泥传送带进行由下往上的干燥，从而将各污泥传送台上的污泥中的水分带出干化室。热风垂直吹向最下层的物料后，大部分的热风会绕过上面各级传送带，直接从各级传送带始端与烘干室壁面的间隙中流向上方出口，导致上方传送带上物料的干燥情况较差，污泥平均干化效率和对热风的利用率较低，同时还存在着对能量利用率较低，占用空间较大，运输移动不易等缺陷。

还有如申请号为201510005625.1的专利热风干燥式污泥干化设备，采用热风从水平放置的污泥层进行层间从右往左的穿透，烘干效率及烘干速度虽然有所提升，但排出的未达到饱和湿度仍具有干燥能力的热风未经利用，被直接排出烘干室，导致对热风的利用率较低，烘干等量的污泥所消耗的电能更多。

小部分专利对物料的运输及烘干方式进行了较大的改动，申请号为201920947901.X的专利一种车载式湿物料处置装置，采用了上扬和下倾式的传送带，从而利于湿物料进行上下转移。但该专利的烘干风路未经仔细设计，倾斜式的传送带如果设置不当，其烘干效率相比于水平放置的传送带可能会更低。

申请号为201810564118.5的专利一种用于快速干燥谷物的干燥系统，采用下倾式结构，其鼓风扇、筛孔等结构虽能加快烘干室的内部各区域间的空气流动，使各区域烘干效果较为均匀，但该风路对热风的可控性较差、对热风的利用率较低、且结构复杂、能耗较大，所以该谷物干燥系统及其配套的干燥方法并不适用于不需要考虑烘干品质的均匀性而应更多考虑节能性与干燥效率的污泥干燥。

发明内容

为了解决上述现有问题中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种交错下倾式污泥烘干装置，结构和风路设计合理，占用空间小，烘干效率高且能耗低。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种交错下倾式污泥烘干装置，包括烘干箱体，烘干箱体内设有若干级交错下倾的输送网带，烘干箱体上部设有出风口和污泥进料口，烘干箱体底部设有污泥出料口和进风口；出风口设在最上级输送网带的始端一侧，污泥进料口设在最上级输送网带的始端上方；进风口设在最下级输送网带的始端下方，进风口与热风系统连接，污泥出料口设在最下级输送网带末端下方；污泥出料口设有出料口阀门，污泥进料口设有进料口阀门；每级输送网带的始端与烘干箱体的侧壁之间的空隙处设有密封条。

优选地，输送网带的倾斜角度为1～6°。

优选地，输送网带的长度为烘干箱体两侧壁间距的90％～98％。

优选地，输送网带的级数为2～7。

优选地，上级输送网带最低点与相邻下级输送网带上表面之间的铅垂距离H为输送网带厚度的50％～150％；最上级输送网带的始端与污泥进料口的铅锤距离和最下级输送网带的末端与污泥出料口的铅锤距离均为H。

优选地，进风口的宽度为烘干箱体两侧壁间距的10％～20％。

优选地，污泥出料口与出料口阀门间设有密封装置；污泥进料口与进料口阀门间设有密封装置；烘干箱体外壁设有保温层。

优选地，上级输送网带的末端下方设有用于限制污泥高度的限位刮板。

优选地，最下级输送网带设有重量传感器，出风口设有温度传感器、湿度传感器和压力传感器；重量传感器、温度传感器、湿度传感器和压力传感器均连接至烘干装置的控制系统。

优选地，密封条的上表面与输送网带和烘干箱体的侧壁圆滑过渡。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的一种交错下倾式污泥烘干装置，采用若干级交错下倾的输送网带对污泥进行烘干，并合理设置进风口和出风口的位置，使烘干箱体内形成S形的风路，并采用密封条对输送网带始端与烘干箱体侧壁之间的空隙进行密封。密封条阻隔了绕过污泥直接从间隙穿过进而流向出风口的热风并将其利用，迫使这部分热风转向后在两层物料间流动干燥，并在流经相邻层间各级输送网带末端与烘干室壁面的间隙时，风向由水平转为竖直，垂直吹向上方一级输送网带，之后继续转向在两层物料间水平流动干燥，进而使物料层作为管壁，与位置经过设计的入口与出口共同形成了S形管道式风路结构，增加了热风在风路中的流动路径长度，使每层物料的上下表面都能同时被干燥，进而增加了等量的热风干燥的污泥量，提高了烘干效率与能量利用率；同时，在密封条密封的基础上采用逐级下倾的传送带起到了压风作用，延缓了密度较小的热风向上运动的趋势，延长了热风在风路中的停留时间，增加了等量的热风蒸出的水分，有利于增加干燥效率。

交错下倾式污泥烘干风路结构使得热风按照指定路线进行管道状流动，风路内部各处压强从下方进风口到侧上方出风口沿着风路中风的流动方向均匀减小，沿风流动方向的均匀压降作为流动的驱动力保证了风路中良好的空气流通状况，利于携带大量水分的湿风排出风路。该结构通过减少内部结构的间隙，在放入同样多的物料的情况下占地空间比传统污泥烘干风路减小30％左右，制作成本不高，有利于投入生产。同时，下倾的输送网带利于污泥在各级输送网带间的传递，减少了污泥从上一级输送网带掉落至下一级输送网带时发生的堆积。

进一步地，输送网带的倾斜角度为1～6°，能够保证物料不下滑且两级输送网带之间有足够的铅垂距离，提高干燥效果。

进一步地，输送网带的长度为烘干箱体两侧壁间距的90％～98％，输送网带的长度过小则会使输送网带末端与烘干箱体内壁面的间隙过大，导致该处出现回流，不利于湿空气的排出；输送网带的长度过大则会使输送网带末端与烘干箱体内壁面的间隙过小，不利于热风的流动。

进一步地，输送网带的级数为2～7，能够在占用竖直空间相对较小的情况下获得最大热风利用效率。

进一步地，上级输送网带最低点与相邻下级输送网带上表面之间的铅垂距离H为输送网带厚度的50％～150％，同时，最上级输送网带的始端与污泥进料口的铅锤距离和最下级输送网带的末端与污泥出料口的铅锤距离均为H，在尽可能节约空间的基础上获得最优的烘干效果。

进一步地，进风口的宽度为烘干箱体两侧壁间距的10％～20％，从而在入口处形成S形管道式风路结构，增加了热风在风路中的流动路径长度。

进一步地，污泥出料口与出料口阀门间设有密封装置，污泥进料口与进料口阀门间设有密封装置，能够提高密封性，减少能耗；烘干箱体外壁设有保温层，减少散热损耗。

进一步地，上级输送网带的末端下方设有用于限制污泥高度的限位刮板，因为污泥含水量较高且质地较软，由上一级输送网带掉落至下一级输送网带时，在重力作用下会发生堆积，限位刮板能够限制污泥的堆积高度，使污泥平摊在输送网带上，提高烘干效率。

进一步地，在最下级输送网带下方设有重量传感器，出风口处设有温度、湿度及压力传感器，能够对污泥的烘干效果进行实时反馈，对热风系统的工况进行实时调整，保证烘干效果。

进一步地，密封条的上表面与输送网带和烘干箱体的侧壁圆滑过渡，使热风的流动平滑无死角，保证风路的连续性和稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的密封条及其周围结构的局部放大图；

图3为本发明的热风在风路中的流动方向示意图；

图4为风路中热风的流线图。

图中：1为烘干箱体，2为输送网带，3为密封条，4为出料口阀门，5为污泥出料口，6为进风口，7为出风口，8为进料口阀门，9为污泥进料口。

具体实施方式

下面结合附图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：

如图1，为本发明的交错下倾式污泥烘干装置，烘干箱体1内设有若干级交错下倾的输送网带2，输送网带2面均布有大量透气孔，烘干箱体1上部设有出风口7和污泥进料口9，烘干箱体1底部设有污泥出料口5和进风口6；出风口7设在最上级输送网带2的始端一侧，并且连接回风处理机构；污泥进料口9设在最上级输送网带2的始端上方；进风口6设在最下级输送网带2的始端下方，进风口6与热风系统连接，污泥出料口5设在最下级输送网带2末端下方；污泥出料口5设有出料口阀门4，污泥进料口9设有进料口阀门8；输送网带2在设置时，在保证传动机构和网带正常运行的前提下，始端最大程度地紧贴烘干箱体1的侧壁设置，并且在每级输送网带2的始端与烘干箱体1的侧壁之间的空隙处设有密封条3。

优选地，污泥出料口5与出料口阀门4间设有密封装置；污泥进料口9与进料口阀门8间设有密封装置；烘干箱体1外壁设有保温层。

优选地，上级输送网带2的末端下方设有用于限制污泥高度的限位刮板，限位刮板两端分别与烘干箱体1的前后内壁连接。

装置的结构参数为：输送网带2的倾斜角度应保证物料不下滑且两级输送网带之间有足够的铅垂距离，一般为1～6°，最佳倾斜角度为4°。输送网带2的长度一般为烘干箱体1两侧壁间距的90％～98％，最优值为96％。输送网带2的级数由烘干箱体1所处的实际空间决定，一般为2～7，由实验模拟计算后，能够兼顾最大热风利用效率且占用竖直空间相对较小的最佳层数为5层。上级输送网带2最低点与相邻下级输送网带2上表面之间的铅垂距离H为输送网带2厚度的50％～150％；同时，最上级输送网带2的始端与污泥进料口9的铅锤距离和最下级输送网带2的末端与污泥出料口5的铅锤距离均为H。进风口6的宽度为烘干箱体1两侧壁间距的10％～20％。

密封条3选用耐高温且耐腐蚀的橡胶类型制作，其形状填补了各级输送网带2的始端与烘干箱体1内壁面的间隙。如图2，密封条3的上表面与输送网带2和烘干箱体1的侧壁圆滑过渡，使热风的流动平滑顺畅无死角。

在最下级输送网带2下方设有重量传感器，出风口处设有温度、湿度及压力传感器。传感器的信号输出端与烘干装置的控制系统相连接。当最下级输送网带2上污泥的质量减小到设定值时，传感器发出信号，所有输送网带2同时转动，进料口阀门8与出料口阀门4打开，污泥由进料口阀门8进入烘干室，落入最上方一级输送网带2，每级输送网带2上的物料向下一级传递，最下方一级输送网带2上污泥从出料口阀门4离开烘干室。能够对污泥的烘干效果进行实时反馈，对热风系统的工况进行实时调整，保证烘干效果。

上述交错下倾式污泥烘干装置在工作时：

各级输送网带2同时转动，进入烘干室前的污泥可提前进行机械预除水成型处理并形成细长条形状，污泥由污泥进料口9下落并随输送网带2的转动均匀铺设于最上级的输送网带2上，相邻两层输送网带2的运动方向相对，上一级输送网带2的污泥从末端掉入下一级输送网带的始端，然后依次下落，铺满各级输送网带2。如图3，热风系统的热泵机组通过送风管道与所述进风口6连接送入热干风，热干风垂直吹向最下级输送网带2始端对物料进行干燥后发生转向开始水平流动，对输送网带2上的物料进行侧吹干燥，到达最下方一级输送网带2末端与烘干箱体1内壁面的间隙时发生转向，开始竖直向上流动，进而垂直吹向上方一级输送网带2，然后转向进行水平流动。热风逐级向上运动，不断重复上述的‘S’形流动过程，直到烘干过程产生的高湿空气从所述出风口7经过送风管道流入回风处理机构。直至最下方输送网带2上的污泥达到预期含水量后从最后一级输送网带2末端下方的污泥出料口5离开烘干箱体1，同时上层污泥继续下落铺满最下方一级输送网带2，最上方输送网带2由污泥进料口9处下落的污泥铺满，重复上述过程。各级输送网带2的始端尽可能靠近烘干箱体1壁面。

如图4，为本发明的交错下倾式污泥烘干装置的内部流场的流线图，其流场具有明显的空间周期性，且物料可充分达到双面干燥的效果。

效果验证：

模拟实验的参数如下：输送网带2的级数为2，污泥的含水量为65％，干燥时间为10min，进风量为1200m³/h，进风温度为65℃。

装置①：输送网带2水平放置，输送网带2始端与烘干箱体1壁面的间隙为烘干箱体1长度的5％的风路，处理后的所有污泥平均含水率下降6.557％，上方输送网带上的污泥平均含水率下降5.058％，下方输送网带上的污泥平均含水率下降8.056％。

装置②：输送网带2倾斜4°放置，输送网带2始端与烘干箱体1壁面的间隙为烘干箱体1长度的5％的风路，处理后的所有污泥平均含水率下降6.9％，上方输送网带上的污泥平均含水率下降4.036％，下方输送网带上的污泥平均含水率下降9.764％。

装置③：输送网带2水平放置，各级输送网带2始端与烘干箱体1壁面之间采用密封条密封后无间隙的风路，处理后的所有污泥平均含水率下降10.511％，上方输送网带上的污泥平均含水率下降10.099％，下方输送网带上的污泥平均含水率下降10.923％。

装置④：输送网带2倾斜4°放置，各级输送网带2始端与烘干箱体1壁面之间采用密封条密封后无间隙的风路，处理后的所有污泥平均含水率下降11.538％，上方输送网带上的污泥平均含水率下降11.044％，下方输送网带上的污泥平均含水率下降12.032％。

从上述情况来看，相同工况下在设置密封逐级流动以及使输送网带下倾的第④种装置即本发明的装置烘干情况均比①②③两种好。从总体平均烘干情况来看，相同工况相同能耗下第④种装置即本发明的装置平均烘干效率比第①种装置提高了76.0％，比第②种装置提高了67.2％，比第③种装置提高了9.8％。从每一级输送网带的污泥的烘干效果来看，减小每级输送网带的始端与烘干箱体的侧壁之间的空隙且加装密封条对上方输送网带上的污泥的烘干效果提升效果显著，其阻隔了绕过污泥直接从间隙穿过进而流向出风口的热风并将其利用，进而提升了上方输送网带上的污泥的干燥效果；下倾对烘干效果的提升体现在每一层输送网带的污泥上，但是下倾必须在加装密封条的基础上下倾，否则可能会出现导致烘干效果变差的情况。

以上所述，仅为本发明实施方式中的部分，本发明中虽然使用了部分术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的内容，以便于更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims

1.一种交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，包括烘干箱体(1)，烘干箱体(1)内设有若干级交错下倾的输送网带(2)，烘干箱体(1)上部设有出风口(7)和污泥进料口(9)，烘干箱体(1)底部设有污泥出料口(5)和进风口(6)；出风口(7)设在最上级输送网带(2)的始端一侧，污泥进料口(9)设在最上级输送网带(2)的始端上方；进风口(6)设在最下级输送网带(2)的始端下方，进风口(6)与热风系统连接，污泥出料口(5)设在最下级输送网带(2)末端下方；污泥出料口(5)设有出料口阀门(4)，污泥进料口(9)设有进料口阀门(8)；每级输送网带(2)的始端与烘干箱体(1)的侧壁之间的空隙处设有密封条(3)。

2.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，输送网带(2)的倾斜角度为1～6°。

3.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，输送网带(2)的长度为烘干箱体(1)两侧壁间距的90％～98％。

4.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，输送网带(2)的级数为2～7。

5.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，上级输送网带(2)最低点与相邻下级输送网带(2)上表面之间的铅垂距离H为输送网带(2)厚度的50％～150％；最上级输送网带(2)的始端与污泥进料口(9)的铅锤距离和最下级输送网带(2)的末端与污泥出料口(5)的铅锤距离均为H。

6.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，进风口(6)的宽度为烘干箱体(1)两侧壁间距的10％～20％。

7.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，污泥出料口(5)与出料口阀门(4)间设有密封装置；污泥进料口(9)与进料口阀门(8)间设有密封装置；烘干箱体(1)外壁设有保温层。

8.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，上级输送网带(2)的末端下方设有用于限制污泥高度的限位刮板。

9.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，最下级输送网带(2)设有重量传感器，出风口(7)设有温度传感器、湿度传感器和压力传感器；重量传感器、温度传感器、湿度传感器和压力传感器均连接至烘干装置的控制系统。

10.根据权利要求1所述的交错下倾式污泥烘干装置，其特征在于，密封条(3)的上表面与输送网带(2)和烘干箱体(1)的侧壁圆滑过渡。