本发明涉及污泥干燥领域，具体涉及一种污泥两级干燥装置及方法。
背景技术：
随着中国城镇化水平提高，城镇污水处理量日益增大。污泥作为污水处理的副产物，具有量大面广、含水率高、附加值低等特点。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环保等诸多因素制约，不可持续。对污泥进行干燥是实现其无害化、减量化的有效手段。
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。
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，过热蒸汽干燥相比于传统的热风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。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种污泥两级干燥装置及方法，消除污泥干燥过程中的粘附问题带来的负面影响，避免热风环境下的氧化、燃烧、爆炸危险，同时提高能量利用率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种污泥两级干燥装置，包括挤条成型机、流化床、旋风分离器、气阀（A、B）、风机（A、B）、加热器、换热器、网带式干燥机和尾气洗涤塔，其特征在于：所述流化床顶部设有污泥进料口，底部设有出料口，流化床的左上角与左下角分别设有出气口和进气口，侧边设有干料进口，下部设有多孔锥形网板，在多孔锥形网板与出料口之间设有控制出料速度的控制阀。挤条成型机出料口与流化床顶部进料口连接，流化床底部出料口与网带式干燥机进料口连接，挤条成型机、流化床、网带式干燥机依次连接形成污泥流动通路；流化床左上角出气口与旋风分离器进气口连接，旋风分离器出气口通过管路后分成两支路，其中的一支路经气阀A与风机A进口连接，风机A出口通过管路与加热器进口连接，加热器出口通过管路与流化床左下角进气口连接，流化床、旋风分离器、气阀A、风机A、加热器依次连接构成一级高温干燥的气流循环通路；旋风分离器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B进口连接，风机B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B、网带式干燥机依次连接构成二级低温干燥气流通路。
进一步的，旋风分离器出料口通过管路与流化床侧边干料进口连接。
进一步的，网带式干燥机出料口通过管路分成两支路，其中一支路与流化床侧边干料进口连接。
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。
一种污泥两级干燥装置的污泥两级干燥方法，消除污泥干燥过程中的粘附问题带来的负面影响，避免热风环境下的氧化、燃烧、爆炸危险，提高能量利用率，其特征在于：
（1）湿污泥经挤条成型机制成小颗粒后从流化床顶部进料口下落，在流化床内与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；
（2）得到的污泥颗粒内部水分向干污泥表面扩散，污泥颗粒在流化床内迅速地初步流化干燥，蒸发出的水分在循环气流通路经过加热器后加热成高温过热蒸汽，作为一级高温干燥的流化干燥介质；
（3）流化床内经过一级流化干燥后的污泥颗粒经由控制阀从底部出料口进入网带式干燥机，将一级干燥气流循环通路内的一部分累积富余的过热蒸汽通过一支路引出至换热器换热，形成的热风通入网带式干燥机对污泥进行二级低温干燥；
（4）旋风分离器出料口的污泥以及网带式干燥机出料口的一部分污泥分别通过管路送入流化床侧边干料进口，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二级低温干燥过程产生的尾气同时通入尾气洗涤塔，实现排放物无污染。
本发明的有益效果是：
1.湿污泥经挤条成型后从流化床顶部进料口落下与扬起的干污泥粉末接触吸附，形成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，有效地消除了干燥中因污泥粘附造成的设备堵塞、腐蚀问题，与此同时，污泥颗粒内部水分向干污泥表面扩散，由于过热蒸汽接触干燥的热质传递效率高，污泥颗粒与流化干燥介质的接触面积大、换热速度快，颗粒表层被迅速干燥，产生的多孔干表膜由于湿度梯度差能够促进水分的进一步扩散进而被干燥，避免了颗粒聚集，干燥效果好。
2.污泥颗粒蒸发出的水分通过气流循环通路加热成过热蒸汽作为一级干燥的干燥介质，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，无需额外的蒸汽发生设备，同时能避免流化床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.将一级干燥气流循环通路内的一部分累积富余的过热蒸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行二级低温干燥，实现了能量再利用，二级低温干燥防止了污泥颗粒从流化床出料后的冷凝问题，同时，低温环境避免了污泥燃烧产生二噁英的问题。
4.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。
图中，1-挤条成型机，2-流化床，3-旋风分离器，4A、4B-气阀，5A、5B-风机，6-加热器，7-换热器，8-网带式干燥机，9-尾气洗涤塔。
其中，2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7分别为流化床顶部进料口、流化床左上角出气口、流化床侧边干料进口、流化床左下角进气口、流化床底部出料口、控制阀、多孔锥形网板。8-1、8-2、8-3、8-4分别为网带式干燥机进料口、网带式干燥机出料口、网带式干燥机进风口、网带式干燥机出风口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种污泥两级干燥装置，包括挤条成型机1、流化床2、旋风分离器3、气阀（4A、4B）、风机（5A、5B）、加热器6、换热器7、网带式干燥机8、尾气洗涤塔9。流化床顶部设有污泥进料口2-1，底部设有出料口2-5，流化床的左上角与左下角分别设有出气口2-2和进气口2-4，侧边设有干料进口2-3，下部设有多孔锥形网板2-7，在多孔锥形网板2-7与出料口2-5之间设有控制出料速度的控制阀2-6。挤条成型机出料口与流化床顶部进料口2-1连接，流化床底部出料口2-5与网带式干燥机进料口8-1连接，挤条成型机1、流化床2、网带式干燥机8依次连接形成污泥流动通路；流化床左上角出气口2-2与旋风分离器3的进气口连接，旋风分离器3的出气口通过管路后分成两支路，其中的一支路经气阀4A与风机5A进口连接，风机5A出口通过管路与加热器6的进口连接，加热器6的出口通过管路与流化床左下角进气口2-4连接，流化床2、旋风分离器3、气阀4A、风机5A、加热器6依次连接构成一级高温干燥的气流循环通路；旋风分离器3出气口通过管路后的另一支路经气阀4B与换热器7热流介质进口连接，换热器冷流介质出口通过管路与风机5B进口连接，风机5B出口通过管路与网带式干燥机进风口8-3连接，气阀4B、换热器7、风机5B、网带式干燥机8依次连接构成二级低温干燥气流通路。旋风分离器3出料口通过管路与流化床侧边干料进口2-3连接。网带式干燥机出料口8-2通过管路分成两支路，其中一支路与流化床侧边干料进口2-3连接。连接换热器7热流介质出口的管路与连接网带式干燥机出风口8-4的管路汇合并与尾气洗涤塔进口9连接。
污泥两级干燥装置的两级干燥方法，消除污泥干燥过程中的粘附问题带来的负面影响，避免热风环境下的氧化、燃烧、爆炸危险，提高能量利用率。首先，湿污泥挤条成型后从流化床顶部进料口2-1下落，与循环气流向山扬起的干污泥粉末接触吸附，形成内湿外干的污泥颗粒；其次，内湿外干的污泥颗粒在过热蒸汽流化床2内迅速流化干燥，蒸发出的水分在气流循环通路中经过加热器6后，被加热成高温过热蒸汽用作一级干燥的干燥介质；第三步，将一级干燥中一部分累积富余的过热蒸汽引至换热器7换热，将冷空气加热成热风通入网带式干燥机8对污泥进行二级低温干燥；第四步，旋风分离器3出口的污泥以及网带式干燥机出料口8-2的一部分污泥分别通过管路送入流化床侧边干料进口，作为干污泥粉末与湿污泥颗粒接触吸附；最后，将经过换热器7换热后的不凝性气体以及网带式干燥机出风口8-4的尾气通入尾气洗涤塔处理。
实际操作中，湿污泥从挤条成型机1进料口进入，通过挤压成型为长条形状，再经过截断处理后成为小颗粒状，小颗粒状污泥从流化床顶部进料口2-1落入流化床2。开始干燥时，首先关闭气阀4B和控制阀2-6，打开气阀4A，开启风机5A和加热器6进入工作状态，向流化床2侧边干料进口2-3中预先加入一些干污泥粉末。由流化床2、旋风分离器3、气阀4A、风机5A和加热器6通过管路相连组成的封闭系统内部最初的介质为空气，在风机5A循环作用下空气被加热成高温的热风，流化床2侧边干料进口2-3内的干污泥粉末在循环气流带动下向上扬起，与从流化床2顶部进料口2-1落入的湿污泥颗粒相遇，干污泥粉末与湿污泥颗粒接触吸附，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，颗粒之间以及颗粒与设备之间均为干接触。有效地消除了干燥中因污泥粘附造成的设备堵塞、腐蚀问题。
干燥一段时间后，封闭的一级干燥气流循环通路中的氧气在高温下与污泥燃烧耗尽，系统成为无氧环境。与此同时，在高温干燥介质下，内湿外干的污泥颗粒在流化床2内迅速地初步流化干燥，污泥颗粒内部水分向干污泥表面扩散并蒸发出来，蒸出的水分在一级干燥气流循环通路经过加热器6后，被加热成高温过热蒸汽作为一级干燥的流化干燥介质，由于过热蒸汽接触干燥的热质传递效率高，污泥颗粒与流化干燥介质的接触面积大、换热速度快，颗粒表层被迅速干燥，产生的多孔干表膜由于湿度梯度差能够促进水分的进一步扩散进而被干燥。从旋风分离器3出料口分离出的污泥进入到流化床2侧边干料进口2-3。
随着干燥进行，一级干燥气流循环通路内的过热蒸汽越积越多，由于过热蒸汽干燥具有比热容大、传热效率高、潜热大等优点，干燥时所需质量流量小，高温过热蒸汽出现累积、富余。此时，打开控制阀2-6，流化床2内经过热蒸汽一级流化干燥后的污泥颗粒通过控制阀2-6从底部出料口2-5进入网带式干燥机8，打开气阀4B，一级干燥气流循环通路内的一部分累积富余的过热蒸汽流至换热器7换热，将冷空气加热成热风通入网带式干燥机8对污泥颗粒进行二级低温干燥，实现了能量再利用，二级低温干燥防止了污泥颗粒从流化床2出料后的冷凝问题，同时，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8的出料口8-2的一部分污泥通过管路送入流化床2侧边干料进口2-3。
经过换热器7换热后产生的不凝性气体以及网带式干燥机8二级低温干燥产生的尾气同时通入尾气洗涤塔9处理后再排放，实现排放物无污染。