CN116022993B - 含水物料分级粉化高效干化系统 - Google Patents

Abstract

一种干化污泥的设备，包括粉化干化单元；粉化干化单元包括粉化装置、干化装置，粉化装置与干化装置相互连通；其中，粉化装置包括粉化壳体、进料口、主轴以及叶轮，主轴以及叶轮设在粉化壳体内，叶轮可绕主轴旋转；进料口开设在粉化壳体内的侧壁上，设置进料口的粉化壳体的侧壁与主轴或者主轴延长线相交，叶轮外周端与壳体的壁之间有间隙。水分在不变相的情况下高效、深度的干化污泥。将污泥分级粉化、干化，在粉化、干化过程中，通过水分的液态化离心分离，水分非全相变脱除。

Description

含水物料分级粉化高效干化系统

技术领域

本申请涉及一种污泥干化装置，具体的，涉及一种分级粉化干化装置，用于将污泥深度干化，属于污泥处理的领域。

背景技术

随着城市污水的产生量在不断增长，相应的污水处理设施的数量也随之增加，污水处理后的副产物——剩余污泥的产生量也越来越大。如何妥善处理处置这些源源不断产生、数量日益庞大的污泥已成为我国环境保护方面亟待解决的问题。剩余污泥，其含水率一般在80％以上。污泥脱水是其处理过程中的关键步骤。而污泥难以深度脱水的特点，已成为限制污泥无害化、资源化处理的瓶颈问题。

压滤是高含水物料（譬如剩余污泥）脱水的常规方法，压滤脱水之后，水分无法被完全去除，仍有相当程度的水分留在含水物料中。这部分留在物料中的水分包括间隙水、吸附水、毛细水等，需要继续进行深度干化才能去除。在含水物料深度干化方面，去除水分最普遍的方式是蒸发除水，即将水分吸收热量蒸发成为水蒸气，进而使水分与物料分离。蒸发除水的技术主要包括热干化、热泵干化、太阳能干化、自然通风干化等。这些干化方式在能耗或效率方面存在明显的不足。

水分在蒸发时会经历“升温-汽化-冷凝液化”的相变过程。水升温吸收的热量为4.2 kJ/kg·℃，标准大气压下100℃的液态水汽化吸收的热量为2260 kJ/kg。这些被吸收的热量在水分冷凝时被释放出来成为低品位的废热，很难被高效回收利用。因此造成了热干化、热泵干化技术能耗高，且难以进行有效的节能优化。太阳能干化、自然通风干化中，热量来源于自然界，无需主动供能，具有低能耗干化的特点；但是太阳能、自然风等能量源能够提供的热能有限，干化速度远低于热干化和热泵干化，导致了干化速度很慢的不足，效率较低。

发明内容

本申请的一个目的是在环境温度下高效、深度的干化污泥。将污泥分级粉化、干化，在粉化、干化过程中，通过水分的液态化离心分离，水分非全相变脱除。

本申请的对污泥的深度干化也可以应用到高效、深度的干化其他含水物料。一种干化污泥的设备，包括粉化干化单元；粉化干化单元包括粉化装置、干化装置，粉化装置与干化装置相互连通；其中，粉化装置包括粉化壳体、进料口、主轴以及叶轮，主轴以及叶轮设在粉化壳体内，叶轮可绕主轴旋转；进料口开设在粉化壳体内的侧壁上，设置进料口的粉化壳体的侧壁与主轴或者主轴延长线相交，叶轮外周端与壳体的壁之间有间隙。

在经破碎的物料（譬如污泥）经进料口进入粉化壳体内之后，在转动叶轮转动产生的离心力的作用下，破碎物料被带动向壳体的壳壁上运动与之发生碰撞，将破碎的物料粉化为更细的粉粒。可以将物料中水分充分暴露出来，超细物料之间的结合强度减弱，便于后续的干化过程中将水分与固体物质分离，提高了污泥干化的效率。

附图说明

图1、本申请的干化污泥的设备的一种实施方式的结构示意图

图2、本申请的粉化干化单元的一种实施方式的结构示意图

图3、图2的粉化干化单元内C-C横截面结构示意图

图4、本申请的粉化、干化单元的一种实施方式的结构示意图

图5、图2的粉化装置内的局部放大图

图6、图4的粉化装置的局部放大图

图7、本申请的破碎单元的一种实施方式的结构示意图

图8、图2的干化装置的局部放大图

图9、图2的粉化干化单元内D-D横截面结构示意图

图10、图2的粉化干化单元内E-E横截面结构示意图

图11、图2的干化装置侧视图

图12、图2的干化装置俯视图

图13、本申请的气固分离单元的结构示意图

图14、本申请的用于水变相的装置一种实施方式的结构示意图

图15、本申请的成品分配-返混单元的结构示意图

具体实施方式

下面对本申请的干化污泥的设备进一步详细叙述。并不限定本申请的保护范围，其保护范围以权利要求书界定。某些公开的具体细节对各个公开的实施方案提供全面理解。然而，相关领域的技术人员知道，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其他的材料等的情况也可实现实施方案。

除非上下文另有要求，在说明书以及权利要求书中，术语“包括”、“包含”应理解为开放式的、包括的含义，即为“包括，但不限于”。

在说明书中所提及的“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”等是指与所述实施方案相关的所描述的具体涉及的特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。因此，“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”没有必要均指相同的实施方案。且，具体的特征、结构或者特性可以在一种或多种实施方案中以任何的方式相结合。说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本申请的干化污泥的设备可作为其他多领域的固液分离设备，尤其在煤泥、药渣等含水物料的处理方面。上述物料在一定含水率下具有足够的可破碎性，使用采用常规方法进行深度的固液分离比较困难或能耗较高，利用本申请的固液分离设备可以很好的实现深度干化。具体为，在环境温度下，也就是无需给本申请的固液分离设备提供额外的热源，即可实现含水物料的深度干化。

污泥的干化的本源目标在于水分去除，而不在于水分以何种形式去除。液态水转化为水蒸气的相变除水方式不是干化的唯一方式。本申请提出了含水物料（譬如污泥）分级粉化高效干化系统，这是一种水分非全相变脱除的深度干化的装置系统。通过水分的液态化离心分离，及无附加能耗的水分蒸发两种作用机理，实现含水物料（譬如污泥）的常温深度高效干化，同时兼顾低能耗和高效率。

一种干化污泥的设备，包括粉化干化单元；粉化干化单元包括粉化装置、干化装置，粉化装置与干化装置相互连通；其中，粉化装置包括粉化壳体、进料口、主轴以及叶轮，主轴以及叶轮设在粉化壳体内，叶轮可绕主轴旋转；进料口开设在粉化壳体内的侧壁上，设置进料口的粉化壳体的侧壁与主轴或者主轴延长线相交，叶轮外周端与壳体的壁之间有间隙。

干化污泥的设备也可为其他含水物料的固液分离设备。一种固液分离设备，包括粉化干化单元；粉化干化单元包括粉化装置、干化装置，粉化装置与干化装置相互连通；其中，粉化装置包括粉化壳体、进料口、主轴以及叶轮，主轴以及叶轮设在粉化壳体内，叶轮可绕主轴旋转；进料口开设在粉化壳体内的侧壁上，设置进料口的粉化壳体的侧壁与主轴或者主轴延长线相交，叶轮外周端与壳体的壁之间有间隙。

所述的叶轮包括叶片，叶片可以直接固定在主轴上，也可以为其他连接方式，将叶片固定在主轴即可。

粉化装置

在某些实施方式中，沿着主轴方向，与主轴相垂直的粉化壳体的截面面积是变化的，设有进料口的侧壁的截面积最小。

优选的，沿着主轴方向，从设有进料口的侧壁开始，与主轴相垂直的粉化壳体的截面面积总体呈现逐渐变大的趋势。

更优选的，与主轴相垂直的粉化壳体的截面形状为圆形。即粉化壳体为圆台状结构。

在某些实施方式中，粉化壳体为圆台状结构，在粉化壳体的周壁的内壁上设置环状凸筋。在主轴方向上，环状凸筋设在相邻的叶轮之间的粉化壳体的内壁上。

在主轴方向上，可以每2个粉化叶片之间设置1个环状凸筋。也可以间隔1~n个粉化叶片之间设置1个环状凸筋，即，在两个环状凸筋之间空间，设置2个以上叶轮。

环状凸筋的横截面的形状可以为三角形、梯形、或圆弧形，也可以为其他不规则形状。

在某些实施方式中，环状凸筋在粉化壳体内径向上的最大长度大于粉化叶片与粉化壳体的内壁之间的间距。

如此设置，环状凸筋起到分隔粉化壳体内粉化区的作用，增加粉化时间，物料粉化后的粒度更低。

在某些实施方式中，粉化壳体内的主轴与水平方向平行。在垂直方向上，进料口设在主轴的之上。

通过上述壳体的截面的设置方式，在进料口附近的位置，垂直主轴的截面积比较小，相应叶轮直径也比较小，产生的线速度相对比较低，进而，对进料口输入的物料产生的反作用力小，保证物料顺畅的进入到粉化壳体内。随着粉化壳体截面的增大，相应叶轮直径也可以设置的较大，产生的较大的线速度，可以增加物料与壳体内壁的碰撞程度，提高粉化效率。

沿着主轴方向，设置多个叶轮。每个叶轮包括均匀设置2-8个粉化叶片。优选的，粉化叶片围绕主轴均匀设置。

在某些实施方式中，叶片条形状，在水平方向上，叶片远离主轴的末端倾斜设置。

叶片末端的倾斜方向与粉化壳体的壳壁倾斜方式基本一致。如此设置，可以使粉化叶片末端边缘各个位置距离圆锥柱形壳体的内壁的间距基本保持一致，或者控制变化较小的范围内。

优选的，叶片末端与粉化壳体内壁之间的距离控制在0.5cm - 5cm。

在某些实施方式中，粉化叶片为条形状，粉化叶片与主轴轴向的夹角大于0°，小于等于10°。

粉化叶片稍微偏离轴向方向，可以推动物料向原理进料口的方向运动。

条形状的粉化叶片垂直固定在主轴上，垂直于主轴的粉化叶片的第一侧边到第二侧边的方向为物推进的方向，第二侧边向粉化叶片旋转方向相反的方向上偏离第一侧边所在的轴线一定角度，所述的角度为大于0°，小于等于10°。

优选的，同一截面的粉化叶片与主轴轴向的夹角相同。

作为优选的方案，本申请的粉化壳体为圆台状结构，包括第一端面、第二端面以及周壁，第一端面的面积小于第二端面面积，主轴沿着圆台状粉化壳体的中心线设置，进料口设置于粉化壳体的第一端面上、且位于主轴的上方。

粉化时物料从第一端面进入粉化装置，从第二端面或贴近第二端面的周壁上排出。

在粉化装置内，叶片高速旋转将待干化颗粒粉碎，粉化成为超细粉粒，超细粉粒中的间隙水、吸附水、毛细水充分暴露出来，迁移到超细粉粒表面，水分与超细粉粒的结合状态改变，结合强度减弱，成为与超细粉粒结合强度弱的表面水。

干化装置的结构

干化装置包括干化壳体、进气口、出料口、主轴以及叶轮，主轴以及叶轮设在干化壳体内，叶轮可绕主轴旋转；进气口以及出料口开设在干化壳体内的壳壁上。

进气口和出料口分别设在靠近主轴两端的干化壳体的壁上。

优选的方案，干化壳体为圆筒形结构。即横截面为等径的圆形。干化壳体包括第一端部和第二端部，第一端部靠近进气口，第二端部靠近出料口。

在某些实施方式中，在干化壳体内壁上设置导向纹路，主轴与水平方向基本平行，导向纹路设在不低于主轴的干化壳体内部上。

导向纹路沿着干化壳体内壁的周向方向延伸，在俯视投影面上，导向纹路与干化主轴的夹角为60-88°（方向：由前端进料端→尾端出料端）

在叶轮的转动方向上，叶轮的干化叶片先经过导向纹路的第一端，然后经过干化叶片的第二端，导向纹路的第一端距离设有进气口的侧壁的距离小于第二端距离设有进气口的侧壁。

在某些实施方式中，在主轴上方的干化壳体内壁上，至少在进料方向的前一半的内壁上设有导向纹路。

导向纹路的横截面积可以为梯形、三角形、或圆弧形。

在某些实施方式中，干化壳体的周壁的内壁上、沿着周向设置分隔环。在主轴延伸方向上，分隔环设在相邻的叶轮之间的干化壳体的内壁上。

在干化壳体的周向方向上，至少在大于1/3周长的干化壳体内壁上设置分隔环。优选的，分隔环相对于经过主轴的垂直平面对称设置。

在某些实施方式中，与分隔环在同一横截面上设置导流叶轮，分隔环面包括倾斜面，倾斜面面对对干化壳体第一端部。换而言之，分隔环的横截面为面对干化壳体第一端部的侧边为倾斜设置的多边形，譬如，梯形或者直角三角。在从干化壳体的中心到周壁的径向方向上，分隔环的倾斜侧边距离干化壳体第一端部的距离逐渐增加。

在分隔环所在的横截面上，设置导流叶轮。导流叶轮包括3个以上导流叶片。

在某些实施方式中，导流叶片为条形状，导流叶片的第一端固定在轴向上，导流叶片在干化壳体的径向上延伸，与第一端相对的第二端倾斜设置。

导流叶片第二端的倾斜方向与分隔环的倾斜侧面的倾斜方向一致。如此设置，可以使导流叶片末端边缘各个位置距离分隔环的倾斜面的间距基本保持一致，或者控制变化较小的范围内。

优选的，导流叶片第二端与分隔环倾斜面之间的距离控制在1.0cm – 8.0cm。

在某些实施方式中，导流叶片为条形状，导流叶片与主轴轴向的夹角大于0°，小于等于30°。

条形状的导流叶片垂直固定在主轴上，垂直于主轴的导流叶片的第一侧边到第二侧边的方向为物推进的方向，第二侧边向导流叶片旋转方向相反的方向上偏离第一侧边所在的轴线一定角度，所述的角度为大于0°，小于等于30°。

在干化壳体内在轴向方向可以设置一个或者多个分隔环。在相邻的分隔环之间设置1个或者多个干化叶轮。

通过分隔环以及导流叶轮的设置，1个或多个干化叶轮、1个分隔环、1个导流叶轮及其所处空间的干化壳体的周壁共同构成一个干化反应模块。在干化装置内包含1个或多个干化反应模块。干化装置内的物料被内壁反复发生高频撞击，水分被分离。

每个干化叶轮包括多个干化叶片。

在某些实施方式，干化叶片为条形状。

在某些实施方式中，出料口设置在干化壳体靠近第二端部的周壁上，推流叶轮设置在主轴上，在垂直于主轴的方向，出料口与推流叶轮的旋转平面至少部分重合。

优选的方案，推流叶轮包括条形状推流叶片，推流叶片在轴向方向的长度小于或者等于出料口的长度。

干化后的物料，被推流叶轮沿转动的切线方向通过出料口推送出干化装置。推流叶轮上推流叶片沿干化主轴的轴向设置，与轴向在一条直线上，与轴向的角度为0°。

在某些实施方式中，出料口的外周设有圆筒形延伸部，延伸部沿圆筒形的干化壳体的切线方向设置。

出料口可以设置在圆筒状干化壳体靠近第二端部的周壁上、在圆周方向的任意位置。

本申请的干化装置和粉化装置可以一体设置或者分体设置。

一种实施方式，粉化装置与干化装置为一个整体。粉化装置的第二端部为开放式，干化装置的第一端部为开放式，粉化装置的第二端部与干化装置的第一前端相连接，粉化后的物料直接沿着粉化主轴和干化主轴的轴向方向进入干化装置。

优选的，粉化主轴与干化主轴的轴心在同一直线上，两者相接处由轴座相连，粉化主轴和干化主轴可分别独立旋转。

另一实施方式中，粉化装置与干化装置为两个独立的装置。

粉化装置的第二端部为封闭式，在靠近第二端部的粉化壳体周壁的设有出料口，出料口为与粉化壳体内连通的管道，出料口与壳体周壁相切、且沿着粉化叶片旋转的方向延伸。

干化装置的第一端为封闭式，在靠近第一端部的干化壳体周壁的设有进料口，进料口与干化壳体内连通的管道，进料口与干化壳体周壁相切、且沿着干化叶片旋转的方向相反的方向延伸。

粉化装置出料口与干化装置进料口通过管道连通。

通过粉化叶片旋转方向以及输送管延伸方向的同向设置，可以在粉化叶片的转动下将粉化物料排出粉化壳体；通过粉化叶片旋转方向以及输送管延伸方向的反向设置，可以在干化叶片的转动下将粉化物料带入到干化壳体。

本申请的干化装置内，在高速离心搅拌作用下，超细粉粒被干化叶片撞击、推动在干化装置内做高速离心运动；在高强度离心加速度的作用下，超细粉粒中的水分与超细粉粒本身发生分离。此外，超细粉粒在干化装置中与干化叶片、圆筒形壳体的内壁反复发生高频撞击，超细粉粒在加速高速运动→撞击停止并受力→再次加速高速运动的运动状态之间高频切换，因此瞬间的高加速使超细粉粒上的水分被高效分离。

在推流叶轮、导向纹路的作用下，超细粉粒从干化装置的前端向后端运动。水分降低到一定程度的超细粉粒更易越过分隔环到达后端，而含水高的物料则被截留下来直至含水量降低到预定范围，通过设置分隔环的高度、横截面斜边角度、圆环范围（1/3圆~整圆）能够调整干化效果。

本申请的干化装置内，干化叶片、导流叶片、推流叶片高速转动在干化装置内产生负压引风效果，外界自然空气从干化壳体的第一端的进气口进入干化装置。自然空气被引入干化装置，与超细粉粒混合，产生对流干燥作用，超细粉粒中的水分吸收自然空气中的热量，蒸发成水蒸气，进一步提高的干化效果。

本申请的粉化干化单元可以与现有技术其他的破碎单元、气固分离装置相结合使用。

破碎单元

本申请的干化污泥的设备还包括破碎单元。在进入粉化干化单元之前物料先经过破碎处理。

破碎单元包括破碎壳体、设置在破碎壳体内的主轴以及固定在主轴上的板锤，主轴垂直与水平面的方向设置。

在某些实施方式中，沿主轴的延伸方向，设置多组板锤，每组板锤之间间隔一定的距离。每组板锤在同一水平面上绕主轴旋转。

破碎壳体顶部设有进料口，壳体的底部设有出料口。

经进料口进入破碎壳体内的带破碎物料，在主轴的转动下带动板锤绕轴转动，破碎板锤转动过程中捶打物料，破碎后的物料由下端的锥形出料口排出。

在某些实施方式中，在破碎壳体内垂直于与主轴的周壁上沿着周向方向设有限位环，限位环向破碎壳体内凸起，限位环靠近板锤的下侧边设置。

优选的，在垂直于主轴的方向上，限位环的长度大于板锤末端与壳体内部之间的距离。

这样设置使得待破碎物料被破碎板锤捶打后不会在碰触竖式的破碎壳体后直接下落到下一层，而是落到限位环上并被反弹回破碎板锤，进而历经多次捶打，增加了每层破碎板锤的破碎效果。

破碎壳体可以为圆筒形的壳体。设置板锤的组数以及每组设置多少个板锤可根据待破碎的物料性质以及破碎程度等因素来决定。

破碎壳体的出料口经过管道与粉化装置的进料口相连接。

气固分离单元

经过干化后的物料（譬如干污泥）经气固分离单元将气体与固体分离，显著的降低了排入大气中的含粉尘率。

气固分离单元包括旋风分离器、用于水变相的装置以及布袋分离器，用于水变相的装置分别与旋风分离器以及布袋分离器连接。

用于水变相的装置包括腔体，用于水相变的腔体的上端设有进气口，腔体的下端设置出气口，在进气口处设置可旋转的叶片。

经旋风分离器排出的含尘湿空气与新鲜空气经叶片搅动混合后进入腔体，在腔体内，液态微液滴在不饱和蒸气压和对流蒸发的作用下，吸收新鲜低湿度空气中的热量，由液态变为气态。进而，进入布袋分离器的含尘气体的湿度降低，尽可能的防止由于过多液态水的存在，在布袋分离器分离过程中发生板结堵塞。

在某些实施方式中，用于水相变的腔体中部的横截面大于上下两端的横截面积。优选的，用于水变相的装置包括多个相互连通的用于水相变的腔体，在相邻的腔体之间的连接处设置可旋转的叶片。

包括多个腔体的用于水变相的装置，每个腔体的上端设置进气口、下端设置出气口；腔体的进气口与位于之上的相邻腔体的出气口连接，在连接处设置可旋转的叶片。经旋风分离器排出的含尘湿空气与新鲜空气经设置在最上端的腔体的进气口进入腔体内，经位于最下端的腔体的出气口排出用于水变相的装置。

多个腔体串联的用于水变相的装置中，含尘湿空气、新鲜空气在进气口混合，形成混合空气，混合空气随后向下移动，经过混合叶片混合均匀后，进入用于水相变的腔体内；混合空气经历1次或多次混合-水相变后（混合叶片混合、腔体内进行水相变），利用不饱和空气对水容纳能力，将液态水变为气态水，不饱和空气的相对湿度升高，这样可以有效的防止布袋分离器由于液态水的存在而发生板结堵塞。

用于融合的腔体中部的横截面为圆形、矩形或多边形。

用于水变相的装置的出气口与布袋分离器的进口间接。

本申请的气固分离单元可以有效实现气固分离，气体在排到大气之前，有效的将气体中含有固体颗粒去除。

本申请的气固分离单元也可以与现有技术其他的粉化干化装置联用。

成品分配-返混单元

干化处理后的物料经过气固分离，气体排放，分离后固体进入成品分配-返混单元。

另一方面，污泥干化的方法，包括：

1）含水污泥进行破碎，破碎成粒径≤5mm的待干化颗粒；

2）待干化颗粒进入到粉化装置，在粉化装置内的叶片转动下，待干化颗粒被叶片撞击、推动在粉化干化单元做离心运动，分化为超细粉粒；

3）超细粉粒进入干化装置内，在干燥空气的作用下，将超细分离的水分蒸发，得到干化粉粒；

4）干化后的混合物进入气固分离单元进行气体与固体粉粒分离；

5）分离后的固体粉粒达到干化要求，排出固液分离系统；分离后的固体粉粒未达到干化要求，固体粉粒与上述待干化颗粒混合进行步骤2）-4）处理，直到符合干化要求后，排出污泥干化系统。

超细粉粒的粒径在20-250μm内。

在某些实施方式中，粉化装置内，叶片的转速1000-3000r/min；

干化装置内，叶片的1500-3000r/min。

干化叶片末端的线速度是15-150m/s，或≥15m/s。

在步骤1）破碎时，板锤的转速200-1000 r/min。

本申请的污泥干化方法也可以用于其他含水物料的固液分离。

上述转速可以根据物料性能的不同以及干化程度的需求，适当的调整。

上述的含水物料的固液分离方法可以现有技术公开的固液分离系统中进行。优选在本申请上述的干化污泥的设备或固液分离设备中运行。

对于含水率35％～55％的剩余污泥；将本申请的干化污泥的设备进行深度干化后，所述污泥干粉的含水率为10%-30%。在整个粉化、干化过程等过程中，无需额外的热源，在环境温度下即可将污泥高效的深度干化。

下面结合附图进一步说明本申请的干化污泥的设备。

参考附图1所述的干化污泥的设备的一种实施例，破碎单元1通过成品分配-返混单元4的均匀器4-6与粉化干化单元2的进料口连接，粉化干化单元2的出料口与气固分离单元3连接，气固分离单元3与成品分配-返混单元4的分配仓4-2连接。可实现循环干化物料，直到符合物料干化条件。

在一实施例中，破碎单元为竖式结构，如图7所示，包括：驱动电机1-1、减速机或减速皮带1-2、圆筒型壳体1-4、置于壳体1-4内的破碎转轴1-5。驱动电机通过减速机驱动破碎转轴1-5转动。

圆筒型壳体1-4的上、下端分别设有进料口1-3、落料口1-8。多个板锤1-6固定在破碎转轴1-5上 。破碎转轴1-5上从上到下排布有多层板锤组（譬如2-6层），每层板锤组包括2-8个板锤、且基本位于同一水平面。限位环1-7设置于相邻两层板锤组，靠近上层板锤1-6的下侧边。在水平方向上，限位环1-7的宽度L1等于或略大于板锤1-6与壳体1-4之间的缝隙的宽度L2 （如图8所示）。

待破碎物料由进料口1-3进入破碎单元1；驱动电机1-1转动，并通过减速机或减速皮带1-2带动竖直的破碎转轴1-5转动，转轴转动速度为200-1000 r/min；固定在破碎转轴1-5上的板锤1-6随之转动；破碎板锤1-6转动过程中捶打由进料口1-3落入的物料，破碎后的物料粒径为（≤10mm），破碎后的物料由下端的锥形落料口1-8排出。

粉化干化单元2，由粉化装置2-1、干化装置2-2组成。

粉化装置2-1与干化装置2-2可为一个整体；也可为两个独立装置，通过管路相连。

如图2所示，粉化装置2-1与干化装置2-2为一个整体。如图2从左到右为各装置的前端和末端。粉化装置2-1的后端为开放式，干化装置2-2的前端为开放式，粉化装置2-1的末端与干化装置2-2的前端相连接。粉化后的物料直接沿着粉化主轴和干化主轴的轴向方向进入干化装置2-2。粉化主轴2-1-5与干化主轴2-2-3的轴心在同一直线上，两者相接处由轴座2-3相连（共用轴座2-3）。轴座2-3包括支架2-3-1和固定在支架上的轴盒2-3-2。支架2-3-1包括两条线性分支架，支架2-3-1在垂直于粉化主轴的截面图如附图3，可为T形、X形、垂直相交的形状。轴盒2-3-2同时容纳粉化主轴2-1-5和干化主轴2-2-3，保证粉化主轴2-1-5和干化主轴2-2-3分别独立旋转。

附图4所示，粉化装置2-1与干化装置2-2为两个独立装置。如图4从左到右为各装置的前端和末端。粉化装置2-1的末端为封闭式，干化装置2-2的前端为封闭式。粉化装置2-1与干化装置2-2通过管道连通。

粉化装置2-1的末端底部沿粉化叶片2-1-6旋转的切线方向设置出料口2-1-8（截面F-F）；干化装置2-2的前端底部沿干化叶片2-2-6旋转的反方向的切线方向设置进料口2-2-12（截面G-G）；出料口2-1-8与进料口2-2-12相连。粉碎后的物料被粉化叶片2-1-6沿切线方向推出粉化装置2-1，进入进料口2-2-12，随后在干化叶片2-2-6的带动下在干化装置内运动。

参考附图2,4,6，粉化装置2-1包括：驱动电机2-1-1、减速器2-1-2、圆锥柱形壳体2-1-3、设在壳体内的粉化主轴2-1-5、粉化主轴上的粉化叶轮2-1-6。驱动电机2-1-1通过减速器2-1-2带动粉化主轴旋转。

圆锥柱形壳体2-1-3包括前端和后端2个圆形端面，以及连接两个端面的圆锥型侧面，前端端面小于后端端面；进料口2-1-4设置于圆锥柱形壳体2-1-3的前端端面（截面B-B），并位于粉化主轴2-1-5的上方，粉化时物料从前端进入粉化装置，从后端或贴近后端的侧面排出。

沿着粉化主轴至少设置1个粉化叶轮2-1-6，每个粉化叶轮包括设置2-8个粉化叶片，这些粉化叶片在粉化主轴相同周向面上固定设置。粉碎叶片的末端形状为斜向，使粉碎叶片末端边缘各个位置距离圆锥柱形壳体2-1-3的内壁的间距保持一致，譬如，间距取0.5-5cm。粉化叶片为长条状结构，在三个维度上的尺寸大小为：长>宽>高，垂直于粉化主轴的为长，沿着主轴延伸方向为宽，粉化叶片的厚度为高，粉化叶片的宽度方向沿粉化主轴的轴向设置，与轴向的角度a为0°-10°，最好大于0°（参考附图5）。

如附图2和图6，环状凸筋2-1-7设置于圆锥柱形壳体2-1-3的内壁上，位于相邻的粉化叶片之间。在轴向方向上，可以每2个粉化叶片之间设置1个环状凸筋，也可以间隔1~n个粉化叶片设置1个环状凸筋。

环状凸筋的横截面的形状三角形、梯形、圆弧形。在径向方向上，环状凸筋2-1-7的厚度L3大于粉化叶片2-1-6与圆锥柱形壳体2-1-3的内壁之间的间距L4（如图6所示）。

参考附图2，4，干化装置2-2包括：驱动电机2-2-1、减速器2-2-2、干化主轴2-2-3、圆筒形壳体2-2-4、位于壳体内的、且固定在干化主轴上的干化叶轮2-2-6、导流叶轮2-2-7、推流叶轮2-2-8。

每个干化叶轮2-2-6、每个导流叶轮2-2-7、每个推流叶轮2-2-8分别包括多个叶片，叶片为条状结构，在三个维度上的尺寸大小为：长>宽>高。

图2所示，分隔环2-2-9设在在壳体2-2-4内壁上，分隔环内包围的空间内设有导流叶轮2-2-7，即分隔环2-2-9所在的径向空间内设置导流叶轮2-2-7。干化叶轮2-2-6位于分隔环与壳体2-2-4的前端/末端之间的空间，和/或相邻分隔环之间空间。靠近壳体末端的周壁上设置出料口2-2-10，出料口2-2-10所在的径向空间内设置推流叶轮2-2-8，且在轴向上，在出料口的宽度大于导流叶轮的叶片的宽度。

如附图2分隔环横截面为直角三角形或直角梯形，直角三角形的斜边或者直角梯形的斜边对着壳体2-2-4的前端。分隔环可以根据需要在1/3圆环和整圆环之间自由调整（如附图9）。如图2,8所示，导流叶片第一端固定在主轴上，与第一端相对的第二端形状为斜向，使导流叶片第二端边缘各个位置距离分隔圆环2-2-9斜面的间距保持一致，间距取1-8cm。导流叶片沿干化主轴的轴向设置，与轴向的角度c为0°-30°，

分隔环与壳体2-2-4的前端/末端之间的空间和/或相邻分隔环之间空间内分别设置1个或多个干化叶轮2-2-6，每个空间构成一个干化反应模块，干化装置2-2包含1个或多个干化反应模块。

壳体2-2-4内干化后的物料，被推流叶轮2-2-8沿转动的切线方向通过出料口2-2-10推送出干化装置2-2。

出料口2-2-10设在圆筒形壳体2-2-4的后端侧边，沿圆筒形壳体2-2-4的切线方向设置，出料口2-2-10与圆筒形壳体2-2-4后端底部的切线的夹角d为0-180°（如图10）。

壳体2-2-4内壁上部设有导向纹路2-2-11，如图11, 12所示。

导向纹路2-2-11设置于壳体2-2-4上半部分内壁的顶部，沿着壳体周向方向设置，导向纹路横截面为梯形、三角形、圆弧形的凸肋。在轴向方向，壳体2-2-4内壁的1/2至整个壳体的上半部分设置导向纹路2-2-11，在分隔环所在区域不设置导向纹路。在俯视投影面上（图12所示），导向纹路2-2-11与干化主轴2-2-3的夹角为60-88°（方向：由前端进料端→尾端出料端）。在干化叶轮的转动方向上，叶轮的干化叶片先经过导向纹路的第一端，然后经过干化叶片的第二端，导向纹路的第一端距离设壳体前端距离小于第二端距离前端的距离。

如同粉化叶片的设置方式，干化叶轮2-2-6的干化叶片与干化主轴2-2-3的轴向的角度b为0-5°（附图8）。干化叶轮末端与壳体2-2-4内壁的间距为0.5-4cm，每个干化叶轮上的干化叶片的数量为2-10个。

进气口2-2-5位于圆筒形壳体2-2-4前端的上部。

粉化干化单元处理后的物质经气固分离单元，将气固进行分离。

如图13所示，本实施例的气固分离单元包括旋风分离器3-1、用于水变相的装置3-2、布袋分离器3-3、引风机3-4。用于水变相的装置3-2与分别与旋风分离器3-1和布袋分离器3-3相连，引风机3-4与布袋分离器3-3相连。

用于水变相的装置3-2，包括腔体3-2-3，腔体的上端设有进气口，腔体的下端设有出气口3-2-6，进气口处设有用于混合的叶片3-2-4，叶片可绕轴在水平方向上旋转。进气口处分别与含尘湿空气3-2-1入口以及新风入口3-2-2连通。

腔体3-2-3的水平截面为上下小、中间大的形状，中部的横截面为圆形、矩形或多边形，1个或多个腔体3-2-3竖向串联。如图14所示，相邻腔体之间的进气口或者出气口出设有叶片3-2-4，含尘湿空气入口3-2-1、新风入口3-2-2位于最上面的腔体的顶部；新风风机3-2-5将新鲜的低湿度空气由新风入口3-2-2引入，并与由含尘湿空气入口3-2-1引入的含尘湿空气汇合，形成混合空气。混合空气随后向下移动，经过混合叶片3-2-4混合均匀后，进入腔体3-2-3。在空腔内，液态微液滴在不饱和蒸气压和对流蒸发的作用下，吸收新鲜低湿度空气中的热量，由液态变为气态，即为水相变的过程。混合气体经历1次或多次混合-水相变后（混合叶片3-2-4混合、腔体3-2-3内水相变），有效防止布袋分离器由于液态水的存在而发生板结堵塞。

气固分离后的固体进入到成品分配-返混单元内处理。

成品分配-返混单元包括：成品输送器4-1、成品分配仓4-2、成品卸出输送器4-3、成品返混输送器4-4、破碎物料输送器4-5、物料均匀器4-6、混合物料输送器4-7。

如图15，成品分配-返混单元包括：第一输送器4-1、成品分配仓4-2、第二输送器4-3、以及第三输送器4-4，第一输送器4-1、第二输送器4-3以及第三输送器4-4分别与成品分配仓4-2连接。

第一输送器4-1用于输送气固分离单元分离后的固体物料到成品分配仓内；第二、第三输送器4-3，4-4用于将分配仓内的固体物料输出。

在某些实施方式中，成品分配-返混单元还包括物料均匀器4-6，物料均匀器通过第三输送器4-4与成品分配仓4-2连接。

成品分配-返混单元还包括第四输送器4-7，均匀器4-6通过第四输送器4-7与粉化干化单元连接。对于未达到干化要求的固体物料经第三、四输送器4-3，4-4以及均匀器4-6输送到粉化干化单元进行干化处理，如此循环，直到达到干化要求为止。

优选的方案，成品分配仓4-2为用于储放物料的腔体，腔体的下部的形状为两个倒锥形体，两个倒锥形体的下部分别与第二输送器4-3、以及第三输送器4-4连接。

干化后的物料由第一输送器4-1输送到其下方的分配仓4-2中，第一输送器4-1下方有两个出料口4-1-1和4-1-2；成品分配仓4-2的两个倒锥形体的存料仓4-2-1和4-2-2。出料口4-1-1排出的成品物料进入倒锥形体的存料仓4-2-1，随后再通过第二输送器4-3卸料排出。出料口4-1-2排出的成品物料进入倒锥形的存料仓4-2-2，随后再通过第三输送器4-4送入均匀器4-6；经过破碎单元破碎后的含水物料，通过破碎物料输送器4-5送入均匀器4-6。

均匀器4-6包括物料仓4-6-1、搅拌电机4-6-2、以及搅拌器4-6-3；搅拌器置于物料仓内，搅拌电机与搅拌器连接。

在某些实施方式中，均匀器4-6通过第五输送器4-5与破碎单元连接。

破碎单元破碎后的物料与成品分配仓的物料在均匀器内混合均匀，混合物料从第四输送器4-7输送到粉化干化单元的进料口2-1-4，再进入分化干化系统内进行干化处理。

实验例1

该实验例将污泥在附图1所示的干化设备中进行干化处理。

将含水率54.5%的污泥破碎成粒径≤5mm的待干化颗粒；待干化颗粒进入到粉化装置，在粉化装置内的叶片2500 r/min转动下，待干化颗粒被叶片撞击、推动在粉化干化单元做离心运动，分化为粒径在20-250μm内的超细粉粒；超细粉粒进入干化装置内，在干燥空气的作用下，叶片的2500r/min，将超细分离的水分蒸发，得到干化粉粒；干化后的混合物进入气固分离单元进行气体与固体粉粒分离，最终分离后的固体粉粒的含水率26.3%。

Claims (8)

1.一种干化污泥的设备，包括粉化干化单元；粉化干化单元包括粉化装置、干化装置，粉化装置与干化装置相互连通；其中，粉化装置包括粉化壳体、粉化进料口、粉化主轴以及粉化叶轮，粉化主轴以及粉化叶轮设在粉化壳体内，粉化叶轮可绕粉化主轴旋转；粉化进料口开设在粉化壳体内的侧壁上，设置粉化进料口的粉化壳体的侧壁与粉化主轴或者粉化主轴延长线相交，粉化叶轮外周端与粉化壳体的壁之间有间隙；

粉化壳体内的粉化主轴与水平方向平行，在垂直方向上，粉化进料口设在粉化主轴的上方；

沿着粉化主轴方向，与粉化主轴相垂直的粉化壳体的截面面积是变化的，设有粉化进料口的侧壁的截面积最小；

沿着粉化主轴方向，从粉化壳体设有粉化进料口的侧壁至相对的另一侧壁，与粉化主轴相垂直的粉化壳体的截面面积总体呈现逐渐变大的趋势；

沿着粉化主轴方向，设置多个粉化叶轮，每个粉化叶轮包括围绕粉化主轴均匀设置2-8个粉化叶片，粉化叶片为条形状，

条形状的粉化叶片的一端固定在粉化主轴上，粉化叶片垂直于粉化主轴，在水平方向上，粉化叶片远离粉化主轴的末端倾斜设置；

随着粉化壳体的截面的增大，相应粉化叶轮直径也增大。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，粉化壳体为圆台状结构，在粉化壳体的周壁的内壁上设置环状凸筋；

环状凸筋设在相邻的粉化叶轮之间的粉化壳体的内壁上。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，粉化叶片与粉化主轴轴向的夹角大于等于0°，小于等于10°。

4.根据权利要求1-3任一项所述的设备，其特征在于，干化装置包括干化壳体、干化进气口、干化出料口、干化主轴以及干化叶轮，干化主轴以及干化叶轮设在干化壳体内，干化叶轮设置在干化主轴上，且可绕干化主轴旋转；干化进气口以及干化出料口开设在干化壳体内的壳壁上；

干化进气口和干化出料口分别设在靠近干化主轴两端的干化壳体的壁上；

干化壳体为圆筒形结构；干化壳体包括第一端部和第二端部，第一端部靠近干化进气口，第二端部靠近干化出料口。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，在干化壳体内壁上设置导向纹路，干化主轴与水平方向基本平行，导向纹路设在不低于干化主轴的干化壳体内部上；

导向纹路沿着干化壳体内壁的周向方向延伸，在俯视投影面上，导向纹路与干化主轴的夹角为60-88°。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，干化壳体的周壁的内壁上、沿着周向设置分隔环；在干化主轴延伸方向上，分隔环设在相邻的干化叶轮之间的干化壳体的内壁上；

与分隔环在同一横截面上设置导流叶轮，分隔环面包括倾斜面，倾斜面面对干化壳体第一端部；

在从干化壳体的轴向方向上，分隔环的倾斜侧边距离干化壳体第一端部的距离逐渐增加。

7.根据权利要求1-3任一项所述的设备，其特征在于，粉化装置和干化装置为两个独立的装置，

粉化装置的第二端部为封闭式，在靠近粉化装置的第二端部的粉化壳体周壁设有粉化出料口，粉化出料口为与粉化壳体内连通的管道，粉化出料口与粉化壳体周壁相切、且沿着粉化叶片旋转的方向延伸，

干化装置的第一端部为封闭式，在靠近第一端部的干化壳体周壁设有干化进料口，干化进料口为与干化壳体内连通的管道，干化进料口与干化壳体周壁相切、且沿着干化叶片旋转的方向相反的方向延伸，

粉化装置的粉化出料口与干化装置的干化进料口通过管道连通。

8.根据权利要求1-3任一项所述的设备，还包括气固分离单元，其中，气固分离单元包括旋风分离器、用于水变相的装置以及布袋分离器，用于水变相的装置分别与旋风分离器以及布袋分离器连接；

用于水变相的装置包括腔体，用于融合的腔体的上端设有进气口，腔体的下端设置出气口，在进气口处设置可旋转的叶片；

用于融合的腔体中部的横截面大于上下两端的横截面积。

Images