申请日2017.08.31
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F11/12; B01D53/00; B01D53/78
摘要
本发明公开了一种污泥干燥系统及应用该系统的污泥干燥方法，属于污泥干燥技术领域，所述污泥干燥系统包括蒸汽式污泥干燥机、进料装置、蒸汽供给装置、尾气处理装置及成品收集装置，所述蒸汽供给装置包括锅炉和减压阀，所述蒸汽式污泥干燥机连通有空气加热器，所述蒸汽式污泥干燥机包括机架、固定筒体和加热组件，所述加热组件包括空心轴和加热管束，所述进料装置为物料分配机，所述物料分配机包括第一螺旋输送机构和第二螺旋输送机构，所述尾气处理装置包括除尘器、冷凝器、引风机及喷淋塔。本发明提供了自动化程度高、适用范围广、节能减排且污泥干燥效率和效果均极佳的一种污泥干燥系统及应用该系统的污泥干燥方法。
权利要求书
1.一种污泥干燥系统，其特征是：所述污泥干燥系统包括蒸汽式污泥干燥机(1)，所述蒸汽式污泥干燥机(1)分别连接有进料装置(2)、蒸汽供给装置(3)、尾气处理装置(4)及用于收集干污泥的成品收集装置(5);所述蒸汽供给装置(3)包括锅炉(31)和减压阀(32)，所述锅炉(31)出口与减压阀(32)入口相连;所述蒸汽式污泥干燥机(1)还连通有空气加热器(7)，所述空气加热器(7)进风口与减压阀(32)出气口相连，所述空气加热器(7)出风口与蒸汽式污泥干燥机(1)连通;经所述空气加热器(7)通入第二进气口(1111)的热干空气的温度高于蒸汽式污泥干燥机(1)中水蒸汽的露点温度。
2.根据权利要求1所述的一种污泥干燥系统，其特征是：所述蒸汽式污泥干燥机(1)包括机架(6)、固定筒体(11)和加热组件(12)，所述固定筒体(11)固定设置于机架(6)上，所述加热组件(12)转动设置于固定筒体(11)中，且所述加热组件(12)连接有驱动组件(13)，所述驱动组件(13)驱动加热组件(12)在固定筒体(11)中同步转动。
3.根据权利要求2所述的一种污泥干燥系统，其特征是：所述加热组件(12)包括空心轴(121)和加热管束(122)，所述空心轴(121)与固定筒体(11)呈转动设置，且所述空心轴(121)轴心处沿其轴向贯穿开设有用于通入蒸汽的通气孔(125);所述加热管束(122)与空心轴(121)呈同步转动设置;所述加热管束(122)包括若干供蒸汽流通的换热管(1221)，各所述换热管(1221)呈集束结构，并均与通气孔(125)连通。
4.根据权利要求3所述的一种污泥干燥系统，其特征是：所述加热管束(122)的周侧固定有若干用于提升污泥的提升板(124)，各所述提升板(124)在加热管束(122)上呈圆周均匀分布。
5.根据权利要求1所述的一种污泥干燥系统，其特征是：所述蒸汽式污泥干燥机(1)上至少开设有2组投料口(1114);所述进料装置(2)为物料分配机，所述物料分配机包括第一螺旋输送机构(21)和第二螺旋输送机构(22)，第一螺旋输送机构(21)上下两侧分别设有第一进料口(2111)和第一出料口(2112)，所述第二螺旋输送机构(22)上分别设有第二进料口(2211)和第二出料口(2212);所述第一出料口(2112)与第二进料口(2211)相连，所述第二出料口(2212)至少设有两组，且各所述第二出料口(2212)和各投料口(1114)呈一一对应连通设置。
6.根据权利要求1所述的一种污泥干燥系统，其特征是：所述蒸汽式污泥干燥机(1)上开设有卸料口(1113);所述成品收集装置(5)包括第三螺旋输送机(52)，所述第三螺旋输送机(52)上方进料口与卸料口(1113)呈连通设置。
7.根据权利要求1所述的一种污泥干燥系统，其特征是：所述蒸汽式污泥干燥机(1)上开设有排气口(1112);所述尾气处理装置(4)包括除尘器(41)，所述除尘器(41)上方进风口与排气口(1112)相连，所述除尘器(41)下方排灰口与成品收集装置(5)上方进料口呈连通设置。
8.根据权利要求7所述的一种污泥干燥系统，其特征是：所述尾气处理装置(4)还包括冷凝器(42)、引风机(43)及喷淋塔(44)，所述除尘器(41)的出风口与冷凝器(42)上方进风口相连，所述冷凝器(42)下方出风口与引风机(43)进风口相连，而所述引风机(43)出风口与喷淋塔(44)进风口相连。
9.根据权利要求8所述的一种污泥干燥系统，其特征是：所述蒸汽式污泥干燥机(1)和冷凝器(42)上分别开设有第一冷凝水出口(15)和第二冷凝水出口(421)，所述第一冷凝水出口(15)和第二冷凝水出口(421)均与锅炉(31)相连。
10.一种污泥干燥方法，其特征在于，利用如权利要求1-9中任一项所述污泥干燥系统对湿污泥进行干燥处理，包括以下步骤：
a、通过进料装置(2)向蒸汽式污泥干燥机(1)中添加20%-40%干污泥，随后再将待处理的湿污泥经进料装置(2)通入蒸汽式污泥干燥机(1)中，实现进料作业;
b、锅炉(31)和减压阀(32)向蒸汽式污泥干燥机(1)中通入饱和蒸汽，作为热源的饱和蒸汽对湿污泥完成脱水干燥处理，干化后的污泥经成品收集装置(5)实现收集;
c、减压阀(32)排出的部分饱和蒸汽经空气加热器(7)加热并成为热干空气，并进入蒸汽式污泥干燥机(1)，随后同蒸汽式污泥干燥机(1)中的水蒸汽一起进入尾气处理装置(4)，实现净化处理;
d、蒸汽式污泥干燥机(1)和尾气处理装置(4)中产生的冷凝水回流入锅炉(31)，实现循环利用。
说明书
一种污泥干燥系统及应用该系统的污泥干燥方法
技术领域
本发明属于污泥干燥技术领域，具体涉及一种污泥干燥系统及应用该系统的污泥干燥方法。
背景技术
随着我国社会经济和城市的发展，城市污水的产生量在不断增加。近几年来，国家从政策和财力上都进行了大力的支持，建设了大批城市污水处理厂，以保持水环境，防治水污染，促进国民经济和生态环境的可持续发展，城市污水问题已经逐步得到缓解。然而，城市污水污泥处理处置仍然是个世界性的技术难题，处置不当将造成严重的二次污染，污泥的无害化处理问题日益严峻。为应对该问题，近年来，各式各样的污泥处理设备不断涌现，热风式污泥干燥机即为其中较为典型的一种。
中国专利申请公布号为CN103449700A的发明专利申请公开了一种污泥快速干化连续供热风干式干燥装置，包括进料漏斗、压碎机、第一层传输带、第二层传输带，第三层传输带、第四层传输带、第六层传输带、抽风管道、引风机、加热器、吸潮机、热风管道、接料槽、导流槽、装置机体，对压细化轮，回转滚筒及第五层传输带。
在利用上述技术方案进行污泥干燥时，污泥由进料漏斗进入压碎机，并在被压碎后经第一层传输带和第二层传输带落入对压细化轮中，完成二次细化后的污泥依次落入下层传输带，最后经导流槽进入接料槽;在污泥经传输带输送时，加热器产生的热风通过热风管道从污泥中穿过，使得污泥受热并蒸发出水分。
然而，采用类似热风干燥污泥的方法都不可避免的存在耗能过高的问题，其主要原因有两点：
1、热风干燥污泥的方法要求持续不断的通入大量热风，尾气排放量非常大;为满足工业气体排放标准，企业必须在排放前进行尾气处理，而尾气排放量过大将直接导致尾气处理的耗能增加;
2、热风干燥污泥的方法所需的热风通常需要通过燃烧燃油或天然气来获取高温，燃油或天然气的实际燃烧温度通常维持在700-800℃，然而污泥中的水分实际在100℃就已经能够充分蒸发;燃油或天然气燃烧所带来的高温实际上未能被充分利用，从能量守恒的角度来看，这明显是一种能量的浪费，也即意味着耗能过大。
发明内容
本发明的第一技术目的是提供一种污泥干燥系统，借助蒸汽式污泥干燥机，配合相关成套装置，大大降低了污泥干燥的能耗，实现了节能减排。
本发明的上述第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种污泥干燥系统，包括蒸汽式污泥干燥机，所述蒸汽式污泥干燥机分别连接有进料装置、蒸汽供给装置、尾气处理装置及用于收集干污泥的成品收集装置;所述蒸汽供给装置包括锅炉和减压阀，所述锅炉出口与减压阀入口相连;所述蒸汽式污泥干燥机还连通有空气加热器，所述空气加热器进风口与减压阀出气口相连，所述空气加热器出风口与蒸汽式污泥干燥机连通;经所述空气加热器通入第二进气口的热干空气的温度高于蒸汽式污泥干燥机中水蒸汽的露点温度。
通过采用上述技术方案，进料装置能够对蒸汽式污泥干燥机实现进料作业;在完成进料后，来自锅炉的高温蒸汽在经减压阀减压后形成高温饱和蒸汽，该高温饱和蒸汽分成两部分，其中一部分通过进入蒸汽式污泥干燥机内部，主要用作加热和干燥污泥的热源，另一部分高温蒸汽在经空气加热器加热后变为热干空气后进入蒸汽式污泥干燥机，主要用于维持蒸汽式污泥干燥机内部的炉温，这部分热干空气可以将蒸汽式污泥干燥机内部温度维持在100℃左右，使之始终高于蒸汽式污泥干燥机内水蒸汽的露点温度，避免水蒸汽在蒸汽式污泥干燥机内结露并腐蚀设备;在湿污泥的含水量达到所需的程度时，干污泥排出蒸汽式污泥干燥机，并最终为成品收集装置所收集;此外，由空气加热器通入蒸汽式污泥干燥机的热干空气在混入水蒸汽后会进入尾气处理装置，完成净化处理，使之满足工业尾气排放标准。在实际干燥过程中，高温蒸汽的温度通常维持在100℃以上，但是理论上饱和蒸汽的最高温度不超过374℃，远低于热风干燥过程中燃油或天然气燃烧时的温度;在相对低温的情况，由于湿污泥中的水分在100℃已经能够充分蒸发，故该方案在保证湿污泥干燥效果的基础上，成功的用蒸汽干燥的方式代替了传统热风干燥的方式，不仅有效减小了尾气的排放，进而降低尾气排放的耗能，而且大大减少了干燥作业过程中的不必要的能耗，实现了节能减排。
本发明进一步设置为：所述蒸汽式污泥干燥机包括机架、固定筒体和加热组件，所述固定筒体固定设置于机架上，所述加热组件转动设置于固定筒体中，且所述加热组件连接有驱动组件，所述驱动组件驱动加热组件在固定筒体中同步转动。
通过采用上述技术方案，在高温蒸汽通过第一进气口进入蒸汽式污泥干燥机内部后，高温蒸汽能够通过加热组件间接的加热湿污泥;在此过程中，驱动组件能够驱动加热组件整体持续转动，对湿污泥实现搅拌的效果，能够有效避免湿污泥凝滞并结团，大大提高了污泥的干燥效果。
本发明进一步设置为：所述加热组件包括空心轴和加热管束，所述空心轴与固定筒体呈转动设置，且所述空心轴轴心处沿其轴向贯穿开设有用于通入蒸汽的通气孔;所述加热管束与空心轴同轴呈同步转动设置;所述加热管束包括若干供蒸汽流通的换热管，各所述换热管呈集束结构，并均与通气孔连通。
通过采用上述技术方案，高温蒸汽能够经通气孔进入各换热管，从而通过各个换热管与污泥之间的热交换，实现对湿污泥的脱水干燥;各换热管整体构成管束状结构，使得高温蒸汽在通入加热组件后，能够在各换热管中实现分流，从而实现热量的均匀分配，并且增大了污泥与加热组件之间的换热面积，有助于提高污泥的干燥效果。
本发明进一步设置为：所述加热管束的周侧固定有若干用于提升污泥的提升板，各所述提升板在加热管束上呈圆周均匀分布。
通过采用上述技术方案，通过在加热管束周侧设置多组提升板，随着加热管束的持续转动，加热管束能够通过各提升板充分搅动污泥。一方面，这样能够提高污泥的搅拌效果，保证污泥能够被充分干燥;另一方面，在提升板随加热管束向上运动过程中，提升板还能带动位于其上的局部污泥随之同步上升，从而使得污泥在固定筒体中实现了扬洒的效果，能够避免湿污泥在固定筒体中凝滞并结团，保证了污泥能够均匀受热，极大提高了污泥的干燥效果。
本发明进一步设置为：所述蒸汽式污泥干燥机上至少开设有2组投料口;所述进料装置为物料分配机，所述物料分配机包括第一螺旋输送机构和第二螺旋输送机构，第一螺旋输送机构上下两侧分别设有第一进料口和第一出料口，所述第二螺旋输送机构上分别设有第二进料口和第二出料口;所述第一出料口与第二进料口相连，所述第二出料口至少设有两组，且各所述第二出料口和各投料口呈一一对应连通设置。
通过采用上述技术方案，在实际进料时，湿污泥首先由第一进料口进入第一螺旋输送机构，继而被第一螺旋输送机构输送至第一出料口处，并经第二进料口进入第二螺旋输送机构;通过在第二螺旋输送机构上设置多组第二出料口，配合设置于蒸汽式污泥干燥机上的各投料口，工作人员可以根据蒸汽式污泥干燥机内部各位置温度的实际分布情况，选择任一投料口完成进料;其原则在于，当蒸汽式污泥干燥机一侧的温度相对较高时，应加大相邻投料口污泥的投入量，而在温度相对较低的一侧，应减小对应投料口污泥的投入量;通过持续控制两投料口污泥的投料时间，能够有效提高污泥在蒸汽式污泥干燥机中受热的均匀性。通过这种方式，在湿污泥进料时，能够实现灵活的分配式给料，避免湿污泥大量堆积在蒸汽式污泥干燥机内某一特定区域，有助于提高湿污泥与加热管束的换热效率，能够充分利用加热管束的换热面积，进而大大提高污泥的干燥效果本发明进一步设置为：所述蒸汽式污泥干燥机上开设有卸料口;所述成品收集装置包括第三螺旋输送机，所述第三螺旋输送机上方进料口与卸料口呈连通设置。
通过采用上述技术方案，湿污泥在完成脱水干燥后，干污泥能够由卸料口排出，最终为第三螺旋输送机输送至预定位置，实现干污泥的自动收集，提高了工作效率。
本发明进一步设置为：所述蒸汽式污泥干燥机上开设有排气口;所述尾气处理装置包括除尘器，所述除尘器上方进风口与排气口相连，所述除尘器下方排灰口与成品收集装置上方进料口呈连通设置。
通过采用上述技术方案，来自空气加热器的热干空气在混入水蒸汽及灰尘颗粒后能够经排气口进入除尘器，并在除尘器中实现除尘，避免所排出的尾气中带有大量的灰尘颗粒并危害人体健康，既符合环保要求，又有助于营造舒适的工作环境。
本发明进一步设置为：所述尾气处理装置还包括冷凝器、引风机及喷淋塔，所述除尘器的出风口与冷凝器上方进风口相连，所述冷凝器下方出风口与引风机进风口相连，而所述引风机出风口与喷淋塔进风口相连。
通过采用上述技术方案，经除尘器除尘完成后的尾气会依次经过冷凝器和喷淋塔，冷凝器能够使得尾气中的水蒸汽冷凝成为冷凝水，不仅能够有效避免水分的流失，而且能够在一定程度上降低尾气温度，避免尾气烫伤人体;完成冷凝后的尾气在引风机的作用下会进入喷淋塔，尾气中的有害物质可以与喷淋塔中的吸收液进行中和反应，从而对尾气实现进一步的净化和冷却，确保排放的尾气符合工业尾气排放标准。
本发明进一步设置为：所述蒸汽式污泥干燥机和冷凝器上分别开设有第一冷凝水出口和第二冷凝水出口，所述第一冷凝水出口和第二冷凝水出口均与锅炉(31)相连。
通过采用上述技术方案，蒸汽式污泥干燥机和冷凝器中回收的冷凝水分别能够通过第一冷凝水出口和第二冷水出口回流至锅炉中，从而实现冷凝水的循环利用，避免了工业用水的浪费。
本发明的第二技术目的是提供一种污泥干燥方法，借助蒸汽式污泥干燥机，配合特殊的进料方式，大大提高污泥的干燥效果。
本发明的上述第二技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种污泥干燥方法，包括如下步骤：通过进料装置向蒸汽式污泥干燥机中添加20%-40%干污泥，随后再将待处理的湿污泥经进料装置通入蒸汽式污泥干燥机中，实现进料作业;锅炉和减压阀向蒸汽式污泥干燥机中通入饱和蒸汽，作为热源的饱和蒸汽对湿污泥完成脱水干燥处理，干化后的污泥经成品收集装置实现收集;减压阀排出的部分饱和蒸汽经空气加热器加热并成为热干空气，并进入蒸汽式污泥干燥机，随后同蒸汽式污泥干燥机中的水蒸汽一起进入尾气处理装置，实现净化处理;蒸汽式污泥干燥机和尾气处理装置中产生的冷凝水回流入锅炉，实现循环利用。
通过采用上述技术方案，在向蒸汽式污泥干燥机中通入湿污泥之前，提前向其中投入20%-40%的干污泥，在干燥作业过程中，干污泥能够避免湿污泥与加热管束过多直接接触，能够在很大程度上避免湿污泥在蒸汽式污泥干燥机中凝滞或结团;同时，在加热管束中通入高温蒸汽后，加热管束实质上是通过干污泥间接的加热湿污泥，干污泥在蒸汽式污泥干燥机中整体相对湿污泥构成了热源，由于干污泥多呈颗粒状，其间隙较大，在湿污泥与干污泥接触并混合成“糊状”后，能够在一定程度上提高加热管束与湿污泥之间温度换热效率;此外，当湿污泥与干污泥接触并混合后，干污泥能够直接提高蒸汽式污泥干燥机中污泥的粘稠度，方便提升板带动污泥在其中实现扬洒，有助于实现污泥的均匀受热，最终极大提高了污泥的干燥效果。在污泥干燥过程中，成品收集装置能够对干污泥实现自动收集，冷凝水能得到充分的回收利用，而尾气也能被充分净化处理，各部分相互配合，不仅响应了环保的号召，且极大提高了污泥的干燥效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、由于采用的蒸汽干燥的方式，避免持续通入热风，减少了尾气的排放，降低了企业尾气处理的成本;
2、通过采用蒸汽干燥的方式，降低了尾气处理的耗能同时，借助相对低温的蒸汽实现了污泥的充分干燥，避免了传统热风干燥方式中燃料燃烧产生高温所导致的能量浪费，从而极大的降低了实际耗能，大大提高了节能效果;
3、借助持续回转的空心轴及加热管束，配合设置于加热管束周侧的提升板，使得污泥在蒸汽式污泥干燥机内实现了充分的扬洒和搅拌;同时利用物料分配机，配合干、湿污泥混合和进料方式，有效保证污泥受热的均匀性，大大提高了污泥干燥效果;
4、利用蒸汽式污泥干燥机，配合物料分配机、第三螺旋输送机、冷凝器、喷淋塔及锅炉等成套装置，实现了全自动污泥干燥作业，降低了工作人员的劳动强度，并有助于实现高效作业。