一種空心槳葉污泥干燥裝置和方法

技術領域

[0001] 本發明屬于污泥干燥技術領域，具體涉及一種空心槳葉污泥干燥裝置和方法。
背景技術
[0002] 公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
[0003] 污泥作為污水處理廠污水處理后的附屬產品，因富含有機腐質、細菌菌體、寄生蟲卵和重金屬等有害物質，如果不經過無害化處理，是污水處理過程形成的最主要的二次污染源，對環境污染較大。
[0004] 傳統的污泥處理方法有穩定填埋、堆肥、填海和焚燒等。污泥焚燒是最徹底的污泥處理方法，污泥焚燒可以大大減少污泥的體積和重量，因而最終需要處理的物質很少，不存在重金屬離子的問題。由于污泥中含有較多的水分，在焚燒前需要進行污泥的干燥。現有的污泥干燥裝置，在干燥過程中，污泥中的水分成為水蒸氣帶走了加熱干化及焚燒過程中的大部分能量。所以污泥處理和焚燒過程的需要大量的能量，處理的成本較高。
發明內容

申請人： 山東達源環保工程有限公司

[0005] 針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種空心槳葉污泥干燥裝置和方法。
[0006] 為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：第一方面，一種空心槳葉污泥干燥裝置，包括干燥箱，干燥箱內包括上層干燥箱和下層干燥箱，上層干燥箱橫向分隔為第一污泥干燥箱和煤粉干燥箱，下層干燥箱分為換熱箱和第二污泥干燥箱，換熱箱位于第一污泥干燥箱的下方，第二污泥干燥箱分別與第一污泥干燥箱和煤粉干燥箱相對；
第二污泥干燥箱內設置加熱管，第一污泥干燥箱內設置漿葉攪拌軸，煤粉干燥箱內設置換熱管，第一污泥干燥箱的頂部設置開口與換熱管的進口相通；
換熱管的排出口與換熱箱連接，換熱箱的熱風出口與加熱管連通；
第一污泥干燥箱的底部設置出料口，出料口與第二污泥干燥箱連通；
煤粉干燥箱的上部設置氣箱，下部設置煤粉換熱箱。
[0007] 本發明涉及一種空心漿葉污泥干燥裝置，污泥通過污泥干燥箱進行干燥后，與煤粉混合，由于污泥干燥的過程中，污泥中的水分蒸發為水蒸氣，所以水蒸氣以汽化潛熱的形式帶走了加熱干化過程中的大部分能量，之后水蒸氣進入到煤粉干燥箱，煤粉被水蒸氣加熱，利用水蒸氣的熱量加熱煤粉。
[0008] 煤粉干燥箱的換熱管排出的氣體進入換熱箱進行冷凝然后加熱，之后進入第二污泥干燥箱中的加熱管中，通過加熱管對污泥進行再次加熱。進行第二次干燥，然后再排出。
[0009] 由于煤粉和污泥后期混合后進行焚燒，煤粉溫度升高后與污泥混合，煤粉使污泥的溫度升高，相當于提高了污泥的溫度，這樣有利于污泥及時的散發出水蒸氣，污泥在污泥干燥箱中，接觸漿葉攪拌軸使污泥的溫度升高，在散發出水蒸氣的過程中溫度降低，到污泥出口時，污泥中的水蒸氣只散發出去一小部分，因為污泥的熱量因為水變為水蒸氣吸收了，所以溫度降低。而污泥與煤粉的混合，又將汽化潛熱利用回來，升高了污泥的溫度，所以污泥的溫度又會升高一些，這樣污泥的水分會降低一些，提高干燥效果。
[0010] 當污泥進入下一步焚燒時，污泥具有較高的溫度，有利于后續污泥中水分進一步蒸發，并且，與煤粉混合，煤粉的熱值較高，煤粉燃燒的熱量可以促進污泥中的水分的蒸發，可以使污泥在短時間內完成焚燒，提高污泥的焚燒率，降低能耗。
[0011] 第二方面，利用上述的空心槳葉污泥干燥裝置進行干燥污泥的方法，具體步驟為：污泥通過進料箱頂部的進料口進入到進料箱的內部，然后通過螺旋輸送機輸送到進料箱的污泥出口，通過污泥出口進入到第一污泥干燥箱，在進料箱中物料與熱介質通道中的熱介質進行間接換熱，熱介質通道的熱介質進入到氣箱中；
污泥在第一污泥干燥箱中，與漿葉攪拌軸進行接觸換熱，污泥被加熱后，蒸發出蒸汽進入到氣箱中，然后污泥通過第一污泥干燥箱底部一側的出料口落入到排料通道；
在排料通道內的污泥通過排料口進入到第二污泥干燥箱，污泥與加熱管進行換熱后落到輸送帶上，然后被輸送到晾干室；
在晾干室內，污泥蒸出的蒸汽進入到氣箱；
煤粉干燥箱內，煤粉與換熱管進行換熱后排出，換熱管內的熱介質進入到換熱箱。
[0012] 本發明一個或多個技術方案具有以下有益效果：污泥干燥裝置通過設置煤粉干燥箱，將污泥干燥吸走的熱量，進行充分的再利用，煤粉與污泥混合后，提高污泥的溫度，避免加熱干化過程中熱量的流失，污泥溫度升高后，進行焚燒，提高燃燒效果，并且有助于降低能耗；
通過設置第二污泥干燥箱，使污泥進行二次干燥，降低了去焚燒污泥的含水率，有利于降低污泥的燃燒時間和焚燒溫度，降低能耗，并且，有利于迅速使污泥中的成分進行燃燒，提高燃燒效率。
[0013] 熱載氣通過換熱箱進行換熱后，再次作為熱載氣，可以實現熱載氣的循環利用。
附圖說明
[0014] 構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。
[0015] 圖1為實施例的空心漿葉污泥干燥裝置的整體結構圖；圖2為實施例的空心漿葉污泥干燥裝置的側面剖視圖；
圖3為實施例的漿葉攪拌軸的結構圖；
圖4為實施例的第二干燥箱頂部的部分結構圖；
圖5為實施例的漿葉攪拌軸的局部結構圖；
圖6為實施例的進料箱的局部俯視結構圖；
其中，1、第一污泥干燥箱，2、煤粉干燥箱，3、漿葉攪拌軸，4、第一熱介質輸入通道，5、第一凸起，6、第二熱介質輸出通道，7、換熱管，8、加熱管，9、煤粉進管，10、球殼，11、第二污泥干燥箱，12、漿葉，13、內旋轉軸，14、外旋轉殼，15、螺旋進料機，16、熱介質通道，17、物料通道，18、排料通道，19、分配箱，20、冷凝器，21、氣罐，22、加熱器，23、輸送帶，24、排料口，25、第二凸起，26、氣箱，27、揮發氣通道。
具體實施方式
[0016] 應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本發明提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
[0017] 需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0018] 如圖1所示，空心槳葉污泥干燥裝置，包括干燥箱，干燥箱內包括上層干燥箱和下層干燥箱，上層干燥箱橫向分隔為第一污泥干燥箱和煤粉干燥箱，下層干燥箱分為換熱箱和第二污泥干燥箱，換熱箱位于第一污泥干燥箱的下方，第二污泥干燥箱分別與第一污泥干燥箱和煤粉干燥箱相對；第二污泥干燥箱內設置加熱管，第一污泥干燥箱內設置漿葉攪拌軸，煤粉干燥箱內設置換熱管，第一污泥干燥箱的頂部設置開口與換熱管的進口相通；
換熱管的排出口與換熱箱連接，換熱箱的熱風出口與加熱管連通；
第一污泥干燥箱的底部設置出料口，出料口與第二污泥干燥箱連通。
[0019] 煤粉與污泥混合，因為污泥干燥后需要進行燃燒，而污泥由于熱值較低，通過摻雜一些煤粉可以提高熱值。利用煤粉提高污泥的熱值，煤粉充分燃燒產生較大的熱量，提供污泥焚燒時的水分蒸發的熱量，使污泥焚燒的速度更快，焚燒的更充分，能耗更低。
[0020] 由于第二污泥干燥箱位于出料口的下方，污泥通過出料口在重力的作用下進入到第二污泥干燥箱，并與加熱管接觸后進行第二次加熱。然后污泥再通過第二污泥干燥箱排出，排出的污泥含水率降低。
[0021] 煤粉干燥箱換熱后的熱載氣進入到換熱箱再進行換熱后，進入加熱管。
[0022] 實現了污泥的二次干燥和污泥蒸發出的蒸汽的再利用。降低污泥的含水率和降低能耗。
[0023] 在本發明的一些實施方式中，漿葉攪拌軸包括攪拌軸和漿葉，攪拌軸為柱體結構，攪拌軸包括內旋轉軸和外旋轉殼，外旋轉殼套在內旋轉軸的外側，外旋轉殼為圓柱殼體結構，漿葉設置在外旋轉殼的外側壁上，內旋轉軸和外旋轉殼之間設置第一熱介質通道和第二熱介質通道，第一熱介質通道和第二熱介質通道之間設置隔板，并且第一熱介質通道和第二熱介質通道一端相通，內旋轉軸和外旋轉殼通過隔板連接。
[0024] 在本發明的一些實施方式中，第一熱介質通道位于與漿葉的相接的區域，熱介質通道沿著軸向設置。
[0025] 在本發明的一些實施方式中，漿葉的內部為空心的殼體結構，第一熱介質通道與漿葉相通，攪拌軸上設置若干第一凸起，分別與若干漿葉相對應，第一凸起延伸至漿葉的內部，第一凸起與漿葉的側壁和頂部之間設置空隙。
[0026] 在本發明的一些實施方式中，漿葉攪拌軸上的漿葉的高度為20cm-30cm。
[0027] 在本發明的一些實施方式中，漿葉內部的第一凸起與漿葉的頂部之間的距離為10-25cm。
[0028] 在本發明的一些實施方式中，第二熱介質通道位于漿葉之間的區域，漿葉之間的區域為沿著徑向相對的兩個漿葉之間的位置，第二熱介質通道沿著軸向設置。
[0029] 在本發明的一些實施方式中，第一污泥干燥箱和第二污泥干燥箱之間設置排料通道，排料通道的底部設置若干方形排料口，排料口與第二污泥干燥箱連通，排料通道的底部設置熱載氣層，熱載氣層具有空腔結構，排料口與熱載氣層之間密封設置。
[0030] 在本發明的一些實施方式中，第二污泥干燥箱設置晾干室和加熱室，晾干室位于煤粉干燥箱的下方，加熱室位于第一污泥干燥箱的下方，加熱室為空腔結構。
[0031] 在本發明的一些實施方式中，晾干室的上方設置揮發氣通道，揮發氣通道的頂部與氣箱連通。
[0032] 在本發明的一些實施方式中，加熱管位于加熱室，加熱管與熱載氣層連通，加熱管為彎折管，彎折管具有橫向上形成彎折的結構，分為第一彎折部和第二彎折部，第一彎折部的加熱管形成由下至上的階梯狀結構，第二彎折部的底部形成向晾干室彎折的結構，第一彎折部的階梯狀夾角的位置設置氣孔。
[0033] 在本發明的一些實施方式中，換熱箱與第一污泥干燥箱之間設置分配箱，換熱箱內設置依次連接的冷凝器、氣罐、加熱器，冷凝器與熱載氣總管連通。換熱箱通過熱載氣總管與換熱管的底部連通，加熱器與分配箱連通，分配箱與排料通道的熱載氣層連通。
[0034] 在本發明的一些實施方式中，第一污泥干燥箱的底部設置第二凸起，凸起具有空腔結構，第二凸起與漿葉攪拌軸的方向一致，第二凸起的頂部延伸到兩個攪拌漿葉的底部之間，第二凸起的頂面具有圓弧面，第二凸起的側面為向內凹進的弧面，分配箱的頂部第一污泥干燥箱底部的凸起相通，第二凸起的側壁靠近頂部的位置設置透氣孔。
[0035] 在本發明的一些實施方式中，第一污泥干燥箱的頂部設置進料箱，進料箱位于煤粉干燥箱的一側，進料箱的頂部設置進料口，底部設置污泥出口，污泥出口與第一干燥箱連通進料口和污泥出口分別位于進料箱的兩端，污泥出口位于遠離煤粉干燥箱的一側，氣箱的底部一側設置開口與第一污泥干燥箱連通，進料箱內設置螺旋輸送機。
[0036] 在本發明的一些實施方式中，進料箱中設置兩個熱介質通道和物料通道，兩個熱介質通道相對于物料通道封閉隔離設置，物料通道位于兩個熱介質通道之間的位置，熱介質通道的出口與氣箱連通。
[0037] 在本發明的一些實施方式中，煤粉換熱箱中的若干換熱管縱向設置，換熱管的頂部與氣箱連通，換熱管的底部穿過第二污泥干燥箱的晾干室與熱載氣總管連通；煤粉干燥箱設置煤粉進管，煤粉進管穿過氣箱與煤粉換熱箱之間連通。
[0038] 在本發明的一些實施方式中，換熱管的中部上設置若干球殼，球殼與換熱管相通，位于頂部的相鄰的兩個球殼之間相互連通。
[0039] 在本發明的一些實施方式中，污泥干燥箱內設置2個或四個漿葉攪拌軸，相鄰的漿葉攪拌軸之間的漿葉相互交叉設置。
[0040] 如圖1、圖2和圖3所示的漿葉攪拌軸部分：內旋轉軸和外旋轉殼之間設置第一熱介質通道4和第二熱介質通道6，第一熱介質通道
4和第二熱介質通道6之間設置隔板，內旋轉軸13和外旋轉殼14通過隔板連接。內旋轉軸通過隔板帶動外旋轉殼轉動，第一熱介質通道4和第二熱介質通道6分別用于輸入和輸出熱介質，熱介質輸入第一熱介質通道4后，第一熱介質通道4和第二熱介質通道6一端相通，從第二熱介質通道6返回。熱介質可以通過熱介質加熱器提供，返回的熱介質與輸入的熱介質隔離，并返回到熱介質加熱器，進行再次加熱，整個過程中熱介質并沒有接觸污泥。
[0041] 沿著第一熱介質通道4輸入氣體熱介質，由于第一熱介質通道4與槳葉12相通，熱介質沿著第一熱介質通道4進入各個槳葉12中。
[0042] 漿葉12的內部設置第一凸起5，可以阻擋氣態熱介質，提高氣態熱介質通過漿葉12進行散熱的效率。氣態熱介質遇到第一凸起5向上運動，然后再向下運動，氣態介質爬坡的過程中，加強了與漿葉頂部和側壁之間的分子碰撞，在碰撞的過程中，提高了換熱效果，氣態分子在不斷的上下反復運動過程中，內能不斷減少，動能不斷變小，溫度不斷降低。
[0043] 本發明的漿葉的高度小于現有的漿葉攪拌軸3的高度，因為本申請主要是為了能夠提高換熱效果。如果漿葉的高度太大，將會造成內空，熱介質在空腔中積累，與漿葉側壁（包括頂部和側面的側壁）的碰撞較少，不利于與漿葉側壁的換熱。
[0044] 漿葉12內部的第一凸起與漿葉12的頂部之間設置空隙，并且距離相當于大于等于一半的漿葉的高度，可以更好的方便熱介質通過。特別是氣態的熱介質，如果第一凸起5的高度較大，與漿葉頂部之間的距離較短，則不利于氣態熱介質順利通過，如果第一凸起5的設置高度較小，則不利于熱介質充分的進行散熱。
[0045] 第一凸起5的高度相當于一個勢壘，如果勢壘的高度太大，將會造成氣態介質分子無法躍遷或躍遷后，能量消耗較大，也不利于與漿葉側壁的換熱。
[0046] 煤粉干燥箱2的上部設置氣箱，下部設置煤粉換熱箱。
[0047] 如圖1和圖4所示，第二污泥干燥箱部分：第一污泥干燥箱1和第二污泥干燥箱11之間設置排料通道18，當污泥從污泥進口進入后，經過漿葉攪拌軸3從一端移動到另一端，然后從出料口排出。這里我們知道污泥進口和出料口分別位于第一污泥干燥箱1的兩端。污泥經過第一污泥干燥箱1的過程中進行干燥，受熱干燥后產生的水蒸氣向上到污泥干燥箱的上方空間，進入到煤粉干燥箱。
[0048] 然后物料通過出料口排到排料通道18。
[0049] 由于排料通道18的底部設置熱載氣層，并且熱載氣層與排料口24之間密封設置，所以物料和熱載氣之間互不影響。
[0050] 熱載氣層與加熱管連通，熱載氣進入加熱管8，通過加熱管8的氣孔進入到污泥中。
[0051] 加熱管的第一彎折部設置為階梯狀結構的原因為，避免污泥影響氣孔的出氣，污泥向下落的過程中，將氣體裹在污泥中，氣體可以更好的加熱污泥，然后污泥落到輸送帶上，被輸送到晾干室，由于污泥受熱后水蒸氣并不會一下子排出，所以在晾干室，使污泥中的水分進一步蒸出，經過一段時間后從第二污泥干燥箱排出。
[0052] 若干加熱管8豎著設置，每個排料口24對應的下方設置兩個加熱管8，兩個加熱管8可以夾住部分污泥，使污泥順著兩個加熱管8之間的部分落下，由于重力，污泥落下比較順利，氣體從階梯狀結構中冒出，上方落下來的污泥不斷將氣體裹住，經過第二彎折部，壓縮污泥，使污泥和氣體暫時不分離，然后在輸送帶23輸送和晾干室停留的過程中會進一步蒸發。
[0053] 如圖1所示的換熱箱部分：換熱箱部分設置依次連接的冷凝器20、氣罐21、加熱器22，使污泥中蒸發的水蒸氣冷凝下來，然后在加熱之后繼續作為熱載氣。氣罐21可以暫時存儲一部分氣體。并且換熱箱中設置氣體輸送泵，熱載氣總管上也設置氣泵，起到輸送氣體動力的作用。
[0054] 分配箱19可以將熱載氣分別分配到加熱管和第一污泥干燥箱1的第一凸起5中。
[0055] 如圖1和圖5所示，第一污泥干燥箱1的第二凸起25部分：由于第一污泥干燥箱1的兩個攪拌漿葉12之間的底部容易堵住污泥或者說，這個地方的污泥較為容易停留，降低干燥效果。
[0056] 第二凸起25設置為頂部為弧形，側面為弧形的形狀，可以使漿葉上落下的污泥被凸起擋住流至第二凸起25兩側。并且第二凸起25的側部夾角的位置排出的氣泡，可以和污泥混合，提高加熱效果，并且，可以吹動一部分污泥，避免污泥堵塞，增加污泥的流動性。
[0057] 如圖1和圖6所示的第一污泥干燥箱1的頂部的進料箱部分：進料箱用于進料，物料從進料箱的一端通過螺旋進料機15流至另一端，兩個熱介質通道16分別位于物料通道17的兩側，熱介質通道16和物料通道17沿著漿葉攪拌軸3的方向設置。
[0058] 漿葉攪拌軸3一端的熱介質進入的位置可以設置分管與進料箱的熱介質通道16連通，這樣可以實現物料的預加熱。
[0059] 熱介質通道16從一端進氣從另一端排氣，并且排氣進入氣箱26，然后進入煤粉干燥箱2的換熱管7內部。
[0060] 漿葉攪拌軸3的熱介質溫度較高，預加熱污泥后，與氣箱26中的氣體混合，提高氣箱26中氣體的溫度的作用，帶動氣箱26中的氣體在煤粉干燥箱2中的換熱管中的流動。
[0061] 晾干室污泥揮發的氣體通過揮發氣通道27進入到氣箱26。
[0062] 如圖1所示的煤粉換熱箱部分：煤粉換熱箱的若干換熱管縱向設置，氣體從上向下流動，經過球殼10后，進行短暫的停留然后繼續向下流動，設置球殼10有助于提高換熱效果。
[0063] 煤粉通過煤粉進管9進入到煤粉換熱箱的殼層內，與換熱管7進行換熱，最后由煤粉換熱箱底部一側的煤粉出口排出。
[0064] 實施例1污泥（含水率為80%）通過進料箱頂部的進料口進入到進料箱的內部，然后通過螺旋輸送機輸送到進料箱的污泥出口，通過污泥出口進入到第一污泥干燥箱，在進料箱中物料與熱介質通道中的熱介質進行間接換熱，熱介質通道的熱介質進入到氣箱中；
污泥在第一污泥干燥箱中，與漿葉攪拌軸進行接觸換熱，污泥被加熱后，蒸發出蒸汽進入到氣箱中，然后污泥通過第一污泥干燥箱底部一側的出料口落入到排料通道；
在排料通道內的污泥通過排料口進入到第二污泥干燥箱，污泥與加熱管進行換熱后落到輸送帶上，然后被輸送到晾干室；
在晾干室內，污泥蒸出的蒸汽進入到氣箱；
煤粉干燥箱內，煤粉與換熱管進行換熱后排出，換熱管內的熱介質進入到換熱箱。
[0065] 熱介質進入到換熱箱中的冷凝器被冷凝，使熱介質中的水冷凝下來，然后進入加熱器進行加熱，加熱后進入到分配箱，分配箱的熱介質分別進入到第一污泥干燥箱中的第一凸起和第二污泥干燥箱內的加熱管中，熱介質進入到污泥中，加熱污泥，在第一干燥箱中，熱介質隨著污泥的蒸汽進入到氣箱。
[0066] 晾干室出口的污泥的含水率為45%。
[0067] 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。