一种污泥高温与低温组合式干燥装置及方法与流程

本发明涉及污泥干燥领域，具体涉及一种污泥高温与低温组合式干燥装置及方法。

背景技术：

市政污水、工业废水和水体疏浚等污水处理工程会产生大量的污泥，污泥具有来源广、体量大、含水率高、附加值低等特点，经浓缩和脱水后，含水率通常仍高达80%以上。污泥成分复杂，所含重金属、微生物致病菌和有机物等容易造成污染，近年来，占比最大的填埋方式受诸多因素的制约，难以为继。对污泥进行干燥是实现污泥稳定化、无害化目标的有效手段。污泥干燥工艺与设备众多，其中，污泥对流式干燥是指干燥介质（如过热蒸汽、热风等）与污泥直接接触，热量传至污泥将水分蒸出带走。

污泥过热蒸汽干燥是指利用过热水蒸气直接与污泥接触而去除水分的一种干燥方式，具有传热系数高、潜热大等优点，例如，将1吨含水率80%污泥用过热蒸汽干燥至含水率50%，将产生0.6吨的高温乏汽，乏汽相变转为液体将放出大量的热，如果将这部分热量进一步回收利用，过热蒸汽干燥将体现出极大的节能效果。此外，过热蒸汽干燥是在无氧环境下进行，无氧化燃烧、爆炸失火等危险。

污泥从高含水率干燥至低含水率过程中，会从最初的流体态逐渐转为粘稠状态，接着变为易碎的脆性状态，最后转变成干粉状态。众多实验研究表明，污泥干燥过程中存在一个粘滞区（含水率60%左右），该区间的污泥表现出很强的粘结特性，粘附的污泥容易造成设备堵塞、腐蚀，并且大块污泥本身粘结会导致热量传递受阻，污泥内部水分不易蒸发出来，影响干燥效果。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种污泥高温与低温组合式干燥装置及方法，消除污泥干燥过程中的粘附问题带来的负面影响，避免高温环境下的氧化燃烧、爆炸失火危险，同时将高温干燥产生的乏汽余热回收利用，提高能量利用率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种污泥高温与低温组合式干燥装置，包括加热器、双轴搅拌干燥机、风机（A、B、C）、旋风分离器（A、B）、挤条成型机、逆流装置、网带式干燥机，换热器、尾气洗涤塔和气阀（A、B），其特征在于：所述逆流装置顶部设有污泥进料口，底部设有出料口，左上角和左下角分别设有出气口和进气口，逆流装置左右两侧分别设有干料进口。所述双轴搅拌干燥机出料口通过管路与挤条成型机进料口连接，挤条成型机出料口通过管路与逆流装置进料口连接，逆流装置出料口通过管路与网带式干燥机进料口连接，双轴搅拌干燥机、挤条成型机、逆流装置、网带式干燥机依次相连形成污泥流动通路；所述加热器出气口通过管路与双轴搅拌干燥机进气口连接，双轴搅拌干燥机出气口通过管路与风机A进口连接，风机A出口通过管路与旋风分离器A进气口连接，旋风分离器A出气口通过管路分成两支路，其中一支路与加热器进气口连接，加热器、双轴搅拌干燥机、风机A、旋风分离器A依次相连形成高温干燥的气流循环通路；所述旋风分离器A出气口通过管路后的另一支路经气阀B与换热器热流介质进口连接，换热器冷流介质出口通过管路与风机C进口连接、风机C出口通过管路与网带式干燥机进风口连接，气阀B、换热器、风机C、网带式干燥机依次相连构成低温干燥的气流流动通路。

进一步的，所述逆流装置的出气口通过管路与旋风分离器B进气口连接，旋风分离器B出气口通过管路与风机B进口连接，风机B出口通过管路与逆流装置进气口连接，逆流装置、旋风分离器B、风机B依次相连构成内循环气流通路。

进一步的，所述网带式干燥机出料口通过管路分成两支路，其中一支路与逆流装置右侧干料进口连接，旋风分离器A出料口通过管路与逆流装置右侧干料进口连接，旋风分离器B出料口通过管路与逆流装置左侧干料进口连接。

进一步的，连接换热器热流介质出口的管路与连接网带式干燥机出风口的管路汇合并与尾气洗涤塔进气口连接。

进一步的，所述双轴搅拌干燥机的搅拌轴组件包括搅拌轴、搅拌臂、桨片，其特征在于：（1）所述两搅拌轴平行布置，搅拌臂的一端沿搅拌轴轴向等距且相互交错垂直地固定设置于两搅拌轴上，桨片可调角度地设置于所述搅拌臂另一端；（2）桨片的周围开有槽口，中部开有三角折弯口，三角折弯口是在桨片上划线将两条边剪切后沿底边折弯一定角度而成；（3）所述桨片与垂直于所述搅拌轴轴线的平面之间相互倾斜设置，且桨片倾斜角度为正或为反，数值大小为30度到60度；（4）所述正倾斜角度指桨片三角折弯朝向出料口端的方向，所述反倾斜角度指桨片三角折弯朝向进料口端的方向；（5）所述桨片按四正二反的倾斜角度为一组的方式沿搅拌轴轴向布置。

一种污泥高温与低温组合式干燥装置的污泥高温与低温组合式干燥方法，避免高温环境下的氧化燃烧、爆炸失火危险，消除污泥干燥过程中的因粘附问题导致的负面影响，将高温干燥产生的乏汽余热回收用于低温干燥，其特征在于：

（1）污泥在双轴搅拌干燥机内来回循环返料地干燥，蒸发出的水分被加热成过热蒸汽用作高温搅拌干燥的干燥介质；

（2）经搅拌干燥的污泥进入挤条成型机成型为小颗粒状后从逆流装置顶部落入，下降过程中与逆流装置的内循环气流向上吹起的干污泥粉末接触吸附，粉末状干污泥包裹在湿污泥颗粒外表面形成包覆层，得到一种内湿外干的污泥颗粒，送入网带式干燥机；

（3）污泥搅拌干燥产生的一部分累积富余的高温乏汽通过一支路引至换热器换热，形成的热风通入网带式干燥机对内湿外干的污泥颗粒进一步低温干燥；

（4）网带式干燥机出料口的一部分污泥以及旋风分离器出料口的污泥分别通过管路送入逆流装置两侧干料进口，作为干污泥粉末与湿污泥颗粒接触吸附；

（5）将经过换热器换热后的不凝性气体以及网带式干燥机污泥低温干燥过程产生的尾气分别通入尾气洗涤塔处理，实现排放物无污染。

本发明的有益效果是：

1.在桨片周围开有槽口，中部开有折弯口。运转的桨片将污泥搅拌、扬起的同时，所开槽口和折弯口能促进结块成团的污泥及时被破碎、分散，使污泥与干燥热介质的接触面增大，同时不断地更新，热量能更好进入污泥内部，传热传质效率提高，干燥效果得到改善。搅拌轴上桨片按四正二反的倾斜角度为一组的方式沿轴向布置，污泥同时做径向运动和轴向运动，正倾斜角度的桨片使得污泥被搅起干燥同时向出料口方向输送，反倾斜角度的桨片使得污泥被搅起干燥同时向进料口方向输送，污泥在被桨片搅起干燥同时在搅拌机内来回循环返料，但两种操作总的效果是使污泥被搅起干燥同时向出料口输送，这种使污泥循环来回返料的桨片布置方式能够根据不同来源污泥的干燥需要进行调整，将污泥干燥至预期含水率。

2.污泥搅拌干燥蒸发的水分通过气流循环通路加热成过热蒸汽用作污泥高温干燥的干燥介质，具有比热容大、传热效率高、潜热大等特点，干燥时所需质量流量小，同时能避免双轴搅拌干燥机内干污泥粉尘在热风环境出现的氧化燃烧、爆炸失火危险。

3.经搅拌干燥的污泥进入挤条成型机成型为小颗粒状，在逆流装置中与干污泥粉末接触吸附，得到的污泥颗粒内湿外干，颗粒之间以及颗粒与设备之间均为干接触，能够有效避免后期干燥中污泥粘附导致的设备堵塞、腐蚀、粘壁问题。

4.将污泥搅拌干燥产生的一部分累积富余的高温乏汽通过一支路引出至换热器，过热蒸汽相变为液体放出大量的热，换热回收的热量将冷空气加热成热风并通入网带式干燥机对污泥进一步低温干燥，降低污泥含水率同时实现了能量再利用，此外，低温环境避免了污泥燃烧产生二噁英的问题。

5.换热器换热后的不凝性气体，以及网带式干燥机的尾气分别通入尾气洗涤塔处理后再排放，不污染环境。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的双搅拌轴组件结构示意图。

图3为本发明的桨片结构示意图和结构三视图。

图1中，1-加热器，2-双轴搅拌干燥机，3A、3B、3C-风机，4A、4B-旋风分离器，5-挤条成型机，6-逆流装置，7-网带式干燥机，8-换热器，9-尾气洗涤塔，10A、10B-气阀。其中，2-1、2-2、2-3、2-4分别为双轴搅拌干燥机的进料口、进气口、出气口、出料口。5-1为挤条成型机的进料口。6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6-6分别为逆流装置的进料口，出气口，左干料进口、进气口、出料口、右干料进口。7-1、7-2、7-3、7-4分别为网带式干燥机的进风口、出风口、进料口、出料口。

图2中，11a、11b为搅拌轴，12a、12b、12c、12d、13a、13b为桨片，14a为搅拌臂。

图3中，(a)为桨片的结构示意图，(b)、(c)、(d)分别为桨片结构三视图的主视图、俯视图、左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种污泥高温与低温组合式干燥装置，包括加热器1、双轴搅拌干燥机2、风机（3A、3B、3C）、旋风分离器（4A、4B）、挤条成型机5、逆流装置6、网带式干燥机7，换热器8、尾气洗涤塔9和气阀（10A、10B）。逆流装置6顶部设有污泥进料口6-1，底部设有出料口6-5，左上角和左下角分别设有出气口6-2和进气口6-4，逆流装置6左右两侧分别设有干料进口6-3和6-6。双轴搅拌干燥机2出料口2-4通过管路与挤条成型机5进料口5-1连接，挤条成型机5出料口通过管路与逆流装置6进料口6-1连接，逆流装置6出料口6-5通过管路与网带式干燥机7进料口7-3连接，双轴搅拌干燥机2、挤条成型机5、逆流装置6、网带式干燥机7依次相连形成污泥流动通路；加热器1出气口通过管路与双轴搅拌干燥机2进气口2-2连接，双轴搅拌干燥机2出气口2-3通过管路与风机3A进口连接，风机3A出口通过管路与旋风分离器4A进气口连接，旋风分离器4A出气口通过管路分成两支路，其中一支路与加热器1进气口连接，加热器1、双轴搅拌干燥机2、风机3A、旋风分离器4A依次相连形成高温干燥的气流循环通路；旋风分离器4A出气口通过管路后的另一支路经气阀10B与换热器8热流介质进口连接，换热器8冷流介质出口通过管路与风机3C进口连接、风机3C出口通过管路与网带式干燥机7进风口7-1连接，气阀10B、换热器8、风机3C、网带式干燥机7依次相连构成低温干燥的气流流动通路。逆流装置6的出气口6-2通过管路与旋风分离器4B进气口连接，旋风分离器4B出气口通过管路与风机3B进口连接，风机3B出口通过管路与逆流装置6进气口6-4连接，逆流装置6、旋风分离器4B、风机3B依次相连构成内循环气流通路。网带式干燥机7出料口7-4通过管路分成两支路，其中一支路与逆流装置6右侧干料进口6-6连接，旋风分离器4A出料口通过管路与逆流装置6右侧干料进口6-4连接，旋风分离器4B出料口通过管路与逆流装置6左侧干料进口6-3连接。连接换热器8热流介质出口的管路与连接网带式干燥机7出风口7-2的管路汇合并与尾气洗涤塔9进气口连接。

如图2、图3，双轴搅拌干燥机2内部的搅拌轴组件包括搅拌轴（11a、11b），搅拌臂14a，桨片（12a、12b、12c、12d、13a、13b）。搅拌轴11a与搅拌轴11b平行布置，搅拌臂14a的一端垂直地固定设置于搅拌轴11a上，同理，搅拌轴11a和搅拌轴11b上按该方式布置若干搅拌臂，搅拌臂沿两搅拌轴轴向等距且相互交错垂直排列。桨片（12a、12b、12c、12d、13a、13b）的周围开有槽口，桨片中部开有三角折弯口，三角折弯口是在桨片上划线将两条边剪切后沿底边折弯一定角度而成。桨片12d可调角度地设置于搅拌臂14a的另一端，同理，两搅拌轴11a、11b上其余搅拌臂另一端按该方式设置桨片。搅拌轴11b上的桨片与垂直于搅拌轴11b轴线的平面之间相互倾斜设置，且桨片倾斜角度为正或为反，数值大小为30度到60度，其中，正的倾斜角度指桨片三角折弯朝向出料口端的方向，反的倾斜角度指桨片三角折弯朝向进料口端的方向。在搅拌轴11b上，桨片12a和桨片12b的三角折弯朝向出料口端的方向，倾斜角度为正，桨片13a和桨片13b的三角折弯朝向进料口端的方向，倾斜角度为反。同理，搅拌轴11a上的桨片按同样的方式设置。搅拌轴11a和搅拌轴11b之间的桨片按四正二反的倾斜角度为一组的方式沿两搅拌轴轴向布置，搅拌轴11a和11b上的四个桨片12a、12b、12c、12d倾斜角度为正，搅拌轴11b的两个桨片13a、13b倾斜角度为反，这六个相邻桨片的倾斜角度为四正二反，从进料口端到出料口端，两搅拌轴之间的桨片按该方式布置。

污泥高温与低温组合式干燥装置的污泥干燥方法，在高温干燥的气流循环通路中，将蒸发的水分加热成过热蒸汽用作干燥介质，避免了燃烧爆炸危险；污泥经挤条成型机成型为颗粒状，在逆流装置内与干污泥粉末接触吸附，消除污泥粘附的影响；乏汽经换热回收用于网带式干燥机内低温干燥，节能环保；将换热后的不凝性气体以及网带式干燥机低温干燥尾气通入尾气洗涤塔处理后排放，不污染环境。

实际操作中，先关闭气阀10B，打开气阀10A，向系统通入蒸汽，开启加热器1、风机3A、旋风分离器4A，系统进入工作状态，蒸汽被加热成高温过热蒸汽后，将湿污泥从双轴搅拌干燥机2的进料口2-1送入，污泥在搅拌轴及桨片作用下与过热蒸汽进行对流干燥。桨片12a、12b、12c、12d、13a、13b周围与中部开的槽口和三角折弯口能将结块成团的污泥及时破碎、分散，使污泥与过热蒸汽的接触面增大，同时不断地更新，热量能更好进入污泥内部，传热传质效率提高。搅拌轴11a、11b上的四个正倾斜角度桨片12a、12b、12c、12d将污泥搅起干燥同时向出料口方向输送，搅拌轴11b上的两个反倾斜角度桨片13a、13b将污泥搅起干燥同时向进料口方向输送，桨片按四正二反的倾斜角度为一组的方式沿搅拌轴轴向布置，这种使污泥循环来回返料的桨片布置方式能够根据不同来源污泥的干燥需要进行调整，将污泥干燥至预期含水率。

污泥在双轴搅拌干燥机2中与高温过热蒸汽对流干燥，蒸发出的水分在高温干燥的气流循环通路中经过加热器1后，被加热成高温过热蒸汽作为污泥高温干燥的介质，避免了双轴搅拌干燥机内干污泥粉尘在热风环境出现的氧化燃烧、爆炸失火危险。旋风分离器4A出料口污泥通过管路送至逆流装置6右侧干料进口6-6。

污泥在双轴搅拌干燥机2内经过热蒸汽对流干燥至一定含水率后从出料口2-4输出，进入挤条成型机5成型为独立的小颗粒状后，从逆流装置6的顶部进料口6-1落入，逆流装置左右两侧干料进口6-3、6-4内预先放入的干污泥粉末在在旋风分离器4B、风机3B及管路构成的内循环气流通路引导下向上扬起，与下落的小颗粒状污泥接触吸附，粉末状干污泥包裹在湿污泥颗粒外表面形成包覆层，得到的污泥颗粒内湿外干，颗粒之间以及颗粒与设备之间均为干接触，能够有效避免后期干燥中污泥粘附导致的设备堵塞、腐蚀、粘壁问题，接触吸附过程结束后，污泥从出料口6-5出料后通过管路进入网带式干燥机7。旋风分离器4B出料口污泥通过管路送至逆流装置6左侧干料进口6-3。

过热蒸汽干燥具有比热容大、传热效率高、潜热大等特点，污泥在搅拌干燥机内高温干燥所需蒸汽质量流量小，一段时间后，高温干燥气流循环通路中过热蒸汽逐步积累，出现富余，此时，关闭气阀10A，后期不需要通入新的过热蒸汽，同时打开气阀10B，部分富余的过热蒸汽进入换热器8换热，将冷空气加热成热风后由风机3C引至网带式干燥机7，对污泥颗粒进一步低温干燥，降低污泥含水率同时实现了能量再利用，此外，低温环境避免了污泥燃烧产生二噁英的问题。

网带式干燥机7出料口通过管路分成两只路，其中一支路将经过低温干燥的污泥送至逆流装置6右侧干料进口6-6。

经过换热器8换热后产生的不凝性气体以及网带式干燥机7低温干燥产生的尾气通入尾气洗涤塔9处理后再排放，实现排放物无污染。