CN117623582B - 一种过热蒸汽干化热回收污泥返混装置及系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种过热蒸汽干化热回收污泥返混装置及系统与方法。所述返混装置包括第一输送机构和第二输送机构；所述第一输送机构为无轴螺旋输送机，第二输送机构设置在第一输送机构内部的中心位置；且所述第一输送机构与第二输送机构的进出料方向相反。本发明利用过热蒸汽干化后的干污泥，一部分与湿污泥混合，另一部分作为换热介质，系统充分利用过热蒸汽干化后干污泥的高温余热，降低待处理湿泥的含水率，提高干化系统对污泥含水率的适应性，满足不同脱水工艺处理的含水率湿污泥；换热后的干污泥温度降低，避免直接出料会因为温度过高而自燃所带来的安全隐患。本发明具有结构简单，传热系数高、换热效率强、能量利用效率高，适用性强的特点。

Description

一种过热蒸汽干化热回收污泥返混装置及系统与方法

技术领域

本发明涉及污泥干化处理技术领域，具体涉及一种过热蒸汽干化热回收污泥返混装置及系统与方法。

背景技术

污泥过热蒸汽干化，是指以温度高于100℃的过热蒸汽为干燥介质，对污泥进行快速干燥去除污泥中水分的一种干燥方式。通常，过热蒸汽干化适用的污泥含水率不能太高，要控制在75%以下，这是由于污泥含水率太高，会造成污泥在高温下成型效果差，导致换热效率低。但由于不同项目前端脱水采用不同脱水工艺，污泥含水率范围在65%~85%之间，因此需要对于高含水率污泥进入过热蒸汽干化烘箱前应当进行污泥返混，以降低污泥含水率，达到相应的干化工艺要求。如：

中国专利文献CN109851200 B公开一种污泥返混处理系统及方法，所述系统包括依次设置的返混单元、干燥单元和碳化单元；返混单元包括混合装置；混合装置的内部设有搅拌装置；干燥单元包括干燥机、固定于干燥机的一端的第一进料装置以及固定于干燥机远离第一进料装置的一端的第一出料装置；干燥机包括第一内筒和第一外筒；第一进料装置和第一出料装置均与第一内筒连通；碳化单元包括碳化机、固定于碳化机的一端的第二进料装置以及固定于碳化机远离第二进料装置的一端的第二出料装置；碳化机包括第二内筒和第二外筒；第二进料装置和第二出料装置均与第二内筒连通。

但由于现有的过热蒸汽干化烘干过程温度较高，一般超过100℃，因此也会导致干污泥出料温度过高，从而带来以下问题：①热损失大，造成热量的浪费，导致干化机整体能效降低；②过高温度的干污泥不能直接堆放，会导致污泥过热自燃，存在安全隐患，需要降温处理，现有常用的降温方案是在干污泥出料时在输送设备上加装一套水冷装置，通过外部冷却水与污泥通过输送装置的管壁进行换热降温。

因此，亟待研发一种能提高干化效率以及能源利用效率的过热蒸汽干化热回收污泥返混装置及系统与方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种过热蒸汽干化热回收污泥返混装置及系统与方法。其目的在于，针对现有技术存在的问题，对干化后污泥的余热回收利用，提高污泥干化效率和能源利用效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种过热蒸汽干化热回收污泥返混装置，所述返混装置包括第一输送机构和第二输送机构；所述第一输送机构为无轴螺旋输送机，第二输送机构设置在第一输送机构内部的中心位置；且，所述第一输送机构与第二输送机构的进出料方向相反。

进一步地，

所述返混装置设有干泥进料口、干泥出料口、干泥与湿泥进料口及干湿污泥混料出口；干泥进料口、干泥与湿泥进料口分设在装置的两端；干泥出料口、干湿污泥混料出口分设在装置的两端。

本发明方案中，干湿混合污泥与干泥进出料方向相反，保证逆流换热，增大换热量。

具体地，当外部的第一输送机构用于输送干湿混合污泥，内部的第二输送机构用于输送干泥时，第一输送机构的进料口设置为干泥与湿泥进料口，其出料口设置为干湿污泥混料出口；第二输送机构的进料口设置为干泥进料口，其出料口设置为干泥出料口。

当外部的第一输送机构用于干污泥，内部的第二输送机构用于输送干湿混合污泥时，第一输送机构的进料口设置为干泥进料口，其出料口设置为干泥出料口；第二输送机构的进料口设置为干泥与湿泥进料口，其出料口设置为干湿污泥混料出口。

优选地，外部的第一输送机构用于输送干湿混合污泥，内部的第二输送机构用于输送干泥。如此可以更好地利用热量扩散的原理，内部温度较高的干污泥的热量能高效扩散传递给外部温度较低的干湿混合污泥，避免热量的损耗，提高能量的利用率。

进一步地，

所述无轴螺旋输送机包括第一壳体，及设置在第一壳体内的无轴输送螺旋，无轴输送螺旋的一端通过第一驱动轴与第一驱动机构连接，另一端可转动连接在第一壳体上；

第二输送机构包括第二壳体，所述无轴输送螺旋设置在第一壳体与第二壳体形成的环形腔内，并能在第一驱动机构的驱动下对进入环形腔的污泥进行搅拌、输送。

进一步地，在本发明具体实施方案中，第一驱动轴设置为通过皮带与第一驱动机构连接，能在第一驱动机构的驱动下对物料进行搅拌、输送。

进一步地，

第二输送机构为单轴螺旋输送机、双轴螺旋输送机或无轴螺旋输送机。

优选地，

第二输送机构为单轴螺旋输送机，包括第二壳体和设置在第二壳体内的带轴输送螺旋，带轴输送螺旋包括中心轴和输送叶片，中心轴的一端可转动连接在第二壳体上，另一端与第二驱动机构连接。在第二驱动机构的驱动下对进入第二壳体内的污泥进行搅拌、输送。

进一步地，第一驱动机构优选为电机。进一步地，第二驱动机构优选为电机。

第二方面，本发明还提供一种过热蒸汽干化热回收污泥返混系统，所述系统包括：上述的过热蒸汽干化热回收污泥返混装置以及过热蒸汽干化装置；

过热蒸汽干化装置的出料口的输出管路上设有缓存料仓，缓存料仓设有第一料仓出料口和第二料仓出料口，所述第一料仓出料口通过输送管路与返混装置的干泥进料口连接，输送管路上设有第三输送机构；所述第二料仓出料口通过输送管路与返混装置的干泥与湿泥进料口连接，输送管路上设有第四输送机构；返混装置的干泥与湿泥进料口还与外部的湿泥输送装置连接；

过热蒸汽干化装置的进料口与返混装置的干湿污泥混料出口连接，其连接管路上设有第五输送机构。

进一步地，

在过热蒸汽干化装置与缓存料仓之间的管路上设有粉碎机。通过粉碎机将烘干后的污泥先进行粉碎，能更好地与返混装置的湿污泥充分混合，并且粉碎后的干污泥也具有更好的流动性，能减少污泥的运输故障，提高系统的安全性和运行稳定性。

进一步地，

所述第三输送机构、第四输送机构、第五输送机构各自独立地为管链输送机、螺旋输送机、刮板输送机、皮带输送机等。

第三方面，本发明还提供一种采用上述系统的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，所述方法包括如下步骤：

（1）经过热蒸汽干化后的干污泥先出料输送至缓存料仓，然后分两路从缓存料仓输出，其中一路输送至返混装置与湿污泥混合形成干湿污泥混料，另一路输送至返混装置作为与干湿污泥混料换热的干污泥，温度较高（温度超过100℃）的干污泥与温度较低的干湿污泥混料相向输送，逆流换热；

（2）通过控制两路干污泥输送的频率、流量，控制返混装置干湿污泥混料的出料含水率和出料温度，以及换热后干污泥的出料温度；

（3）经返混换热后达到过热蒸汽干化工艺含水率的干湿污泥混料输送至过热蒸汽干化装置进行干化处理，完成一个工作循环。

具体得，步骤（2）中通过控制两路干污泥输送管路上设置的输送机构的输送频率和输送流量即可实现对返混装置干污泥出料温度，以及干湿污泥混料的出料含水率和出料温度的控制。

进一步地，

干污泥输送至缓存料仓之前，先通过粉碎机粉碎。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供一种过热蒸汽干化热回收污泥返混装置，所述返混装置采用套筒结构，内外部的输送腔分别走具有温度差的污泥，利用污泥间的温度差，两种污泥逆向输送，实现逆流换热。本发明创新提出了一种固体与固体换热的装置及方法，能提高换热效率。

2、本发明提供的返混装置，采用螺旋输送机构，在作为固体污泥输送动力源的同时，也利用螺旋输送机的搅拌功能实现对干污泥与湿污泥进行充分混合。

3、本发明还提供一种过热蒸汽干化热回收污泥返混系统及方法，本发明的系统利用过热蒸汽干化后的干污泥，一部分与湿污泥混合，另一部分作为换热介质，系统在处理过程中能充分利用过热蒸汽干化后干污泥的高温（温度超过100℃），降低待处理湿泥的含水率，同时还能预热湿污泥，达到相应的干化工艺要求，解决现有干化工艺因湿污泥含水率太高，污泥在高温下成型效果差，导致干化效率差的问题，提高干化系统对污泥含水率的适应性，满足不同脱水工艺处理的含水率湿污泥。

同时换热后的干污泥温度降低，也能避免直接出料会因为温度过高而自燃所带来的安全隐患。因此，能实现过热蒸汽干化污泥的热回收与利用，提高干化系统的能量利用效率。

综上，本发明提供的过热蒸汽干化热回收污泥返混装置及系统与方法，具有结构简单，传热系数高、换热效率强、能量利用效率高，适用性强的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的返混装置的立体结构示意图。

图2为图1的俯视平面图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为图1的立体剖面图。

图5为本发明实施例1返混装置内部的第二输送机构的剖面图。

图6为本发明实施例1返混装置外部的第一输送机构的结构示意图。

图7为本发明实施例1返混装置的内部结构示意图。

图8为本发明实施例2过热蒸汽干化热回收污泥返混系统的结构示意图。

附图标记说明：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”“若干个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

如图1-7所示，本实施例提供一种过热蒸汽干化热回收污泥返混装置，返混装置1包括第一输送机构110和第二输送机构120；所述第一输送机构110为无轴螺旋输送机，第二输送机构120设置在第一输送机构110内部的中心位置；且，所述第一输送机构110与第二输送机构120的进出料方向相反。

所述返混装置1设有干泥进料口、干泥出料口、干泥与湿泥进料口及干湿污泥混料出口；干泥进料口、干泥与湿泥进料口分设在装置的两端；干泥出料口、干湿污泥混料出口分设在装置的两端。干湿混合污泥与干泥进出料方向相反，保证逆流换热，增大换热量。

可以理解的是，本发明提供的返混装置中，可以用外部的第一输送机构110输送干湿混合污泥，内部的第二输送机构120用于输送干泥；也可以用外部的第一输送机构110输送干污泥，内部的第二输送机构120用于输送干湿混合污泥。

为了充分利用热量扩散的原理，内部温度较高的干污泥的热量能高效扩散传递给外部温度较低的干湿混合污泥，避免热量的损耗，提高能量的利用率。本实施例优选利用外部的第一输送机构110输送干湿混合污泥，内部的第二输送机构120用于输送干泥。如此，将第一输送机构110的进料口设置为干泥与湿泥进料口111，其出料口设置为干湿污泥混料出口112；第二输送机构120的进料口设置为干泥进料口121，其出料口设置为干泥出料口122。图7中的箭头方向代表污泥物料的输送方向。

作为优选实施例，本实施例中的无轴螺旋输送机包括第一壳体113，及设置在第一壳体113内的无轴输送螺旋114，无轴输送螺旋的一端通过第一驱动轴115与第一驱动机构连接，另一端可转动连接在第一壳体上。

第二输送机构120包括第二壳体123，所述无轴输送螺旋114设置在第一壳体123与第二壳体113形成的环形腔内，并能在第一驱动机构的驱动下对进入环形腔的污泥进行搅拌、输送。本实施例中，第一驱动轴115设置为通过皮带与第一驱动机构连接，在第一驱动机构的驱动下对物料进行搅拌、输送。

本实施例中，第二输送机构120选用单轴螺旋输送机，包括第二壳体123和设置在第二壳体123内的带轴输送螺旋124，带轴输送螺旋124包括中心轴1241和输送叶片1242，中心轴1241的一端可转动连接在第二壳体123上，另一端与第二驱动机构125连接。在第二驱动机构125的驱动下对进入第二壳体内的污泥进行搅拌、输送。具体实施方案中，第二输送机构还能选用双轴螺旋输送机或无轴螺旋输送机进行替代。

具体实施方案中，第一驱动机构、第二驱动机构采用电机。

本实施例提供的返混装置采用套筒结构，内外部的输送腔分别走具有温度差的污泥，利用污泥间的温度差，两种污泥逆向输送，实现逆流换热。本实施例采用的是固体与固体换热，具有较高的换热效率。而且本实施例提供的返混装置，采用螺旋输送机构，尤其对于输送干湿混合污泥的第一输送机构，其在作为固体污泥输送动力源的同时，也利用螺旋输送机的搅拌功能实现对干污泥与湿污泥进行充分混合。

实施例2

如图8所示，本实施例提供一种过热蒸汽干化热回收污泥返混系统，所述系统包括：实施例1提供的返混装置1以及过热蒸汽干化装置2；

过热蒸汽干化装置2的出料口的输出管路上设有缓存料仓3，缓存料仓3能方便污泥更好的进行分配；缓存料仓3设有第一料仓出料口和第二料仓出料口，所述第一料仓出料口通过输送管路与返混装置1的干泥进料口121连接，输送管路上设有第三输送机构5；所述第二料仓出料口通过输送管路与返混装置1的干泥与湿泥进料口111连接，返混装置1的干泥与湿泥进料口111还与外部的湿泥输送装置连接；过热蒸汽干化装置2的进料口与返混装置1的干湿污泥混料出口112连接，其连接管路上设有第五输送机构7。

作为优选实施例，本实施例还在过热蒸汽干化装置2与缓存料仓3之间的管路上设有粉碎机4。通过粉碎机4将烘干后的污泥进行粉碎，能更好地与返混装置4的湿污泥充分混合，并且粉碎后的干污泥也具有更好的流动性，能减少污泥的运输故障，提高系统的安全性和运行稳定性。

具体实施方案中，第三输送机构5、第四输送机构6、第五输送机构7各自独立地为管链输送机、螺旋输送机、刮板输送机、皮带输送机等。本实施例中，第三输送机构5、第四输送机构6选用管链输送机，第五输送机构7选用刮板输送机。本实施例中，过热蒸汽干化装置2为网带式烘箱。

本实施例提供的过热蒸汽干化热回收污泥返混系统的热回收污泥返混方法，包括如下步骤：

（1）经过热蒸汽干化装置2干化后的干污泥（温度超过100℃）先出料经粉碎机4粉碎后输送至缓存料仓3，然后分两路从缓存料仓3输出，其中一路输送至返混装置1与湿污泥输送装置输送过来的湿污泥从返混装置1的干泥与湿泥进料口111输入，经过其外部第一输送机构110（无螺旋输送机构）混合形成干湿污泥混料，另一路输送至返混装置1作为与干湿污泥混料换热的干污泥，从返混装置1内部的第二输送机构120的干泥进料口121输入。

由于第一输送机构110和第二输送机构120内的污泥的进出料方向相反，且温度较高的干污泥与温度较的干湿污泥混料低存在温度差，相向输送，逆流换热。

（2）通过控制两路干污泥输送的频率、流量，控制返混装置干湿污泥混料的出料含水率和出料温度，以及换热后干污泥的出料温度。具体的，通过控制两路干污泥输送管路上设置的第三输送机构5、第四输送机构6的输送频率和输送流量即可实现对返混装置干污泥出料温度，以及干湿污泥混料的出料含水率和出料温度的控制。

（3）经返混换热后达到过热蒸汽干化工艺含水率的干湿污泥混料，从返混装置1的干湿污泥混料出口112输出，通过第五输送机构7输送至过热蒸汽干化装置2进行干化处理，换热后的干污泥通过内部的第二输送机构从干泥出料口122输出，如此完成一个工作循环。图8中箭头表示各污泥的输送方向。

本实施例提供的过热蒸汽干化热回收污泥返混系统及方法，利用过热蒸汽干化后的干污泥，一部分与湿污泥混合，另一部分作为换热介质，系统在处理过程中能充分利用过热蒸汽干化后干污泥的高温（温度超过100℃），降低待处理湿泥的含水率，同时还能预热湿污泥，达到相应的干化工艺要求，解决现有干化工艺因湿污泥含水率太高，污泥在高温下成型效果差，导致干化效率差的问题，提高干化系统对污泥含水率的适应性，满足不同脱水工艺处理的含水率湿污泥。同时换热后的干污泥温度降低，也能避免直接出料会因为温度过高而自燃所带来的安全隐患。因此，能实现过热蒸汽干化污泥的热回收与利用，提高干化系统的能量利用效率。

综上，本发明提供的过热蒸汽干化热回收污泥返混装置及系统与方法，具有结构简单，传热系数高、换热效率强、能量利用效率高，适用性强的特点。

以上所述仅为本发明的部分较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，其特征在于，采用一种过热蒸汽干化热回收污泥返混系统，所述过热蒸汽干化热回收污泥返混系统包括过热蒸汽干化热回收污泥返混装置以及过热蒸汽干化装置；其中：

所述过热蒸汽干化热回收污泥返混装置包括第一输送机构和第二输送机构；所述第一输送机构为无轴螺旋输送机，第二输送机构设置在第一输送机构内部的中心位置；且，所述第一输送机构与第二输送机构的进出料方向相反；

所述过热蒸汽干化热回收污泥返混装置设有干泥进料口、干泥出料口、干泥与湿泥进料口及干湿污泥混料出口；干泥进料口、干泥与湿泥进料口分设在装置的两端；干泥出料口、干湿污泥混料出口分设在装置的两端；

所述过热蒸汽干化装置的出料口的输出管路上设有缓存料仓，缓存料仓设有第一料仓出料口和第二料仓出料口，所述第一料仓出料口通过输送管路与所述过热蒸汽干化热回收污泥返混装置的干泥进料口连接，输送管路上设有第三输送机构；所述第二料仓出料口通过输送管路与所述过热蒸汽干化热回收污泥返混装置的干泥与湿泥进料口连接，输送管路上设有第四输送机构；所述过热蒸汽干化热回收污泥返混装置的干泥与湿泥进料口还与外部的湿泥输送装置连接；所述过热蒸汽干化装置的进料口与所述过热蒸汽干化热回收污泥返混装置的干湿污泥混料出口连接，其连接管路上设有第五输送机构；

所述的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法包括如下步骤：

（1）经过热蒸汽干化后的干污泥先出料输送至缓存料仓，然后分两路从缓存料仓输出，其中一路输送至所述过热蒸汽干化热回收污泥返混装置与湿污泥混合形成干湿污泥混料，另一路输送至返混装置作为与干湿污泥混料换热的干污泥，温度较高的干污泥与温度较低的干湿污泥混料相向输送，逆流换热；

（2）通过控制两路干污泥输送的频率、流量，控制返混装置的干湿污泥混料的出口含水率和出料温度，以及换热后干污泥的出料温度；

（3）经返混换热后达到过热蒸汽干化工艺含水率的干湿污泥混料输送至过热蒸汽干化装置进行干化处理，完成一个工作循环。

2.根据权利要求1所述的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，其特征在于，

当外部的第一输送机构用于输送干湿混合污泥，内部的第二输送机构用于输送干泥时，第一输送机构的进料口设置为干泥与湿泥进料口，其出料口设置为干湿污泥混料出口；第二输送机构的进料口设置为干泥进料口，其出料口设置为干泥出料口；

当外部的第一输送机构用于输送干污泥，内部的第二输送机构用于输送干湿混合污泥时，第一输送机构的进料口设置为干泥进料口，其出料口设置为干泥出料口；第二输送机构的进料口设置为干泥与湿泥进料口，其出料口设置为干湿污泥混料出口。

3.根据权利要求1或2所述的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，其特征在于，

所述无轴螺旋输送机包括第一壳体，及设置在第一壳体内的无轴输送螺旋，无轴输送螺旋的一端通过第一驱动轴与第一驱动机构连接，另一端可转动连接在第一壳体上；

第二输送机构包括第二壳体，所述无轴输送螺旋设置在第一壳体与第二壳体形成的环形腔内，并能在第一驱动机构的驱动下对进入环形腔的污泥进行搅拌、输送。

4.根据权利要求3所述的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，其特征在于，

第一驱动轴设置为通过皮带与第一驱动机构连接。

5.根据权利要求1或2所述的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，其特征在于，

第二输送机构为单轴螺旋输送机、双轴螺旋输送机或无轴螺旋输送机。

6.根据权利要求1或2所述的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，其特征在于，

第二输送机构为单轴螺旋输送机，包括第二壳体和设置在第二壳体内的带轴输送螺旋，带轴输送螺旋包括中心轴和输送叶片，中心轴的一端可转动连接在第二壳体上，另一端与第二驱动机构连接。

7.根据权利要求1所述的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，其特征在于，

在过热蒸汽干化装置与缓存料仓之间的管路上设有粉碎机。

8.根据权利要求1所述的过热蒸汽干化热回收污泥返混方法，其特征在于，

所述第三输送机构、第四输送机构、第五输送机构各自独立地为管链输送机、螺旋输送机、刮板输送机、皮带输送机。