一种环模及污泥造粒机的制作方法

本发明涉及污泥造粒技术领域，尤其涉及一种环模及污泥造粒机。

背景技术：

污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。在污泥热解气化项目中，污泥造粒机是将污泥制成柱状颗粒的机械设备，而环模作为污泥造粒机的核心部件之一，其具有结构精细、易磨损的特点。

市政污泥物质构成复杂性导致环模选型的难度加大，环模的孔形和厚度对制粒的质量和效率有着密切的关系。选择环模的孔径太小、厚度太厚，则生产效率低下、成本费用高，反之则颗粒松散、影响质量和制粒效果，因此科学地选用环模的孔形和厚度等参数是高效、优质生产的前提。

现有的环模多采用合金钢或不锈钢制成，面对不同的物料易造成一定的磨损，导致其耐磨性、耐腐蚀性以及韧性也相应降低；环模模孔多为单一的圆柱孔、圆柱孔进料端为圆锥形，含水率8%-25%的污泥原料在经过该模孔成型时，由于物料流变速率在模孔径向方向上不一致，物料在挤压过程中存在很强的拉应力，导致模孔的磨损，而且出模后的物料存在残余应力，导致成品的柱状颗粒出现裂纹和松弛的现象，如授权公告号cn212293253u公开的一种污泥造粒设备，在实际应用中，其环模采用简易的锥形模孔，常出现制得的污泥颗粒表面出现裂纹的状况，以至无法保证制粒紧密，严重影响制粒的效果和质量。为此，提出一种环模及污泥造粒机。

技术实现要素：

本发明为了解决现有环模结构参数不适用于污泥原料制粒的问题，提供一种环模及污泥造粒机，通过对环模及模孔结构参数的优化，有利于污泥原料的成型。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种环模，包括环模本体和模孔，所述环模本体上下两侧构成相对称的两个模孔区，每个所述模孔区内设置有上下错位布设的多排所述模孔，每排所述模孔为若干个、且环向均设在环模本体上；

所述模孔长径比值范围为2~10，模孔包括依次贯穿环模本体内外的预压段、成型段和释放段，所述预压段为圆锥孔状，预压段入口锥角为攫取角，所述攫取角为α，α的范围为70°~120°；

所述成型段为直孔状，成型段的直径范围为8~20mm，成型段与所述预压段小径端相适配，所述释放段和成型段连通构成阶梯直孔状，释放段直径大于成型段直径、且小于预压段大径端直径；

所述模孔深度为l，l的范围为70~80mm。

进一步地，所述环模本体为冷作模具钢制成的圆环体结构，环模本体的洛氏硬度为hrc20-70。

进一步地，所述环模本体上模孔的开孔率范围为20-60%；每个模孔区相邻两排模孔之间的三个邻近所述模孔的中心连线为三角形，三角形为等边三角形或等腰三角形的其中一种。

进一步地，所述模孔预压段长度为l1、大径端直径为d1，成型段长度为l2、直径为d2，释放段长度为l3、直径为d3；d1与d2之间的差值为5.5~6.5mm，d2与d3之间的差值为3.5~4.5mm。

进一步地，所述模孔深度为环模本体厚度，模孔深度计算模型为l＝l1+l2+l3；所述模孔长径比计算模型为。

进一步地，所述模孔深度l为80mm，所述预压段长度l1为32mm、大径端直径为d1为24mm，成型段长度l2为22mm、直径d2为18mm，释放段长度l3为26mm、直径d3为22mm。

进一步地，所述模孔深度l为80mm，所述预压段长度l1为35mm、大径端直径为d1为26mm，成型段长度l2为25mm、直径d2为20mm，释放段长度l3为20mm、直径d3为24mm。

一种污泥造粒机，包括箱体、箱盖、主机箱体、主电机、挡护板、出料斗以及门盖，还包括上述的一种环模，所述箱体上方设置所述箱盖，箱盖两侧分别设置有所述主电机和主机箱体，所述主机箱体上设置有环状所述挡护板，挡护板内设置有所述环模本体，挡护板侧壁设置有所述出料斗，挡护板上方还设置有所述门盖以用于进料。

进一步地，所述箱体内设置有传动机构，所述主电机和所述传动机构连接，所述环模本体内设置有环向均布的多个压辊，所述压辊和传动机构连接；

所述挡护板内设置有切料齿圈，所述切料齿圈上设置有切料刀，所述挡护板外设置有切料电机，所述切料电机和切料齿圈齿传动。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的环模本体通过采用冷作模具钢制作，可提高其耐磨性、耐腐蚀性以及韧性，同时也使环模本体的寿命得到延长，降低其使用成本；通过对环模本体以及模孔结构的相关参数进行优化设计，使之适用于8%-25%含水率污泥原料的制粒作业，避免传统模孔结构带来成品的柱状颗粒出现裂纹和松弛的现象，保证了成型质量，适用于污泥制粒作业。

附图说明

图1是本发明一种环模的整体结构示意图。

图2是本发明一种环模的剖视图。

图3是本发明一种环模的模孔结构示意图。

图4是本发明一种污泥造粒机的主视图。

图5是本发明一种污泥造粒机的爆炸视图。

图6是本发明实施例二中环模结构示意图。

图7是本发明实施例三中环模结构示意图。

附图中标号为：1为环模本体，2为模孔，21为预压段，22为成型段，23为释放段，3为箱体，4为箱盖，5为主机箱体，6为主电机，7为挡护板，8为出料斗，9为环模压块，10为门盖，11为切料齿圈，12为切料刀，13为切料电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述：

实施例一：

如图1~图5所示，一种环模，包括环模本体1和模孔2，所述环模本体1为冷作模具钢制成的圆环体结构，环模本体1的洛氏硬度为hrc20-70；

相对于普遍使用的不锈钢材质的环模，采用洛氏硬度hrc20-70的冷作模具钢材质制作环模，其具有良好的耐磨性、耐腐蚀性以及韧性，符合污泥原料的特性，适用于污泥造粒作业。

所述环模本体1上下两侧构成相对称的两个模孔区，每个所述模孔区内设置有上下错位布设的多排所述模孔2，每排所述模孔2为若干个、且环向均设在环模本体1上。

本实施例中，所述环模本体1上模孔2的开孔率范围为20-60%，每个模孔区相邻两排模孔2之间的三个邻近所述模孔2的中心连线为三角形，三角形为等边三角形或等腰三角形的其中一种，优选的，三角形为等边三角形，可提高其制粒产量。

所述模孔2长径比值范围为2~10，根据污泥原料的特性和产品要求来选择模孔2长径比，模孔2为通孔，模孔2深度为l，l的范围为70~80mm；模孔2包括依次贯穿环模本体1内外的预压段21、成型段22和释放段23，所述预压段21为圆锥孔状，预压段21入口锥角为攫取角，所述攫取角为α，α的范围为70°~120°，进而便于污泥原料进入模孔2，降低了原料的入孔阻力。

具体的，所述成型段22为直孔状，成型段22的直径范围为8~20mm，成型段22与所述预压段21小径端相适配，所述释放段23和成型段22连通构成阶梯直孔状，释放段23直径大于成型段22直径、且小于预压段21大径端直径。

本实施例中，设定所述模孔2预压段21长度为l1、大径端直径为d1，成型段22长度为l2、直径为d2，释放段23长度为l3、直径为d3；

d1与d2之间的差值为5.5~6.5mm，d2与d3之间的差值为3.5~4.5mm。

相应的，所述模孔2深度即为环模本体1厚度，模孔2深度计算模型为l＝l1+l2+l3，所述模孔2的长径比为模孔2的有效长度与模孔2直径之比，模孔2长径比计算模型为；

模孔2的有效长度越长，原料在模孔2内的挤压时间越长，制成后的颗粒越坚硬，强度越好，颗粒质量也越好，反之，则颗粒松散，粉化率高，颗粒质量降低。

通过对环模本体1及模孔2参数的合理设计，使其适用于8%-25%含水率污泥原料的制粒作业，扩大了生产原料的适用范围。

一种污泥造粒机，包括箱体3、箱盖4、主机箱体5、主电机6、挡护板7、出料斗8以及门盖10，还包括上述的一种环模，所述箱体3上方设置所述箱盖4，箱盖4两侧分别设置有所述主电机6和主机箱体5，所述主机箱体5上设置有环状所述挡护板7，挡护板7内设置有所述环模本体1，环模本体1通过环模压块9固定在挡护板内7，挡护板7侧壁设置有所述出料斗8，出料斗8用于出料，挡护板7上方还设置有所述门盖10，门盖10用于进料。

为了实现污泥造粒，所述箱体3内设置有传动机构，传动机构采用行星齿轮传动装置，此为现有技术，不再赘述，所述主电机6和所述传动机构连接，所述环模本体1内设置有环向均布的多个压辊，所述压辊和传动机构连接。

8%-25%含水率污泥原料经门盖10进入至压辊和环模本体1之间，主电机6通过传动机构带动压辊旋转，进而压辊和环模本体1产生相对运动，控制环模本体1转速在20-150r/min，在压辊和环模本体1的强烈挤压作用下，污泥原料逐渐压实，并在模孔2中成形，由于原料在压辊之间的挤压是连续的，因此成形后的原料从模孔2中不断呈柱状排出，得到形成柱状的污泥颗粒。

通过对环模本体1转速的合理控制，使其保持在适宜的转速范围，以保证最佳的产量，同时避免把挤压出来的污泥颗粒甩碎，提高其成型率及品质，适宜的转速范围也保证了污泥造粒机的稳定性。

为了对柱状污泥颗粒进行截断，所述挡护板7内设置有切料齿圈11，所述切料齿圈11置于环模本体1外，切料齿圈11上设置有切料刀12，所述挡护板7外设置有切料电机13，所述切料电机13和切料齿圈11齿传动；

通过切料电机13带动切料齿圈11圆周旋转，进而切料刀12绕环模本体1旋转，对柱状污泥颗粒进行截断，截断后的一定长度的污泥颗粒从出料斗8排出，完成污泥制粒作业。

实施例二：

如图6所示，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：所述模孔2深度l为80mm，即环模本体1厚度为80mm，环模本体1越厚、模孔2越深、孔径越小，则孔壁阻力越大，物科挤压越坚实；

通过多次试验，针对于含水率8%-25%的污泥原料，采用80mm厚度的环模本体1较为适宜，可获得优质污泥颗粒，同时还不易堵塞模孔2。

本实施例中，所述预压段21长度l1为32mm、大径端直径为d1为24mm，成型段22长度l2为22mm、直径d2为18mm，释放段23长度l3为26mm、直径d3为22mm；

由此，d1与d2之间的差值为6mm，d2与d3之间的差值为4mm。

本实施例中，所述攫取角α为85°，模孔2长径比为3，以污泥为原料制粒，长径比为3较为适宜。

通过上述参数制作环模本体1并应用于生产，可得到φ18mm粒径的柱状污泥颗粒，避免制得的成品柱状颗粒出现裂纹和松弛的现象，保证其外表的光滑。

实施例三：

如图7所示，本实施例与实施例二基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：所述模孔2深度l为80mm，所述预压段21长度l1为35mm、大径端直径为d1为26mm，成型段22长度l2为25mm、直径d2为20mm，释放段23长度l3为20mm、直径d3为24mm；通过上述参数制作环模本体1并应用于生产，可得到φ20mm粒径的柱状污泥颗粒。

本发明通过对模孔2结构参数的优化使其适用于污泥原料的制粒，提高了污泥出料的顺畅，有利于产品的成型，保证其成型质量，同时也使环模本体1的寿命得到延长，降低其使用成本。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。