一种用于污泥破碎的装置及其工艺方法、污泥处理系统与流程

本发明属于固废处理领域，尤其涉及一种用于污泥破碎的装置及其工艺方法、污泥处理系统。

背景技术：

目前，为了能够二次利用造纸污泥、印染污泥、煤泥等固废，首先通过压滤机进行压滤，压滤后的污泥含水率在60％左右。进一步，压滤后的污泥采用干化的方式来降低其含水率。其中，干化的方式主要有采用烟气、太阳能进行的直接换热干化和采用低压饱和蒸汽的间接换热干化方式。但是，无论是采用直接换热方式还是间接换热方式，影响换热效率和污泥最终含水率的一个重要因素就是污泥的粒度。

压滤机压滤后的污泥粒度一般在200mm×200mm×40mm左右，而且水分较高，在输送过程中，大块的污泥会在输送设备及输送溜槽中堵塞，严重影响了输送设备的出力及运行的稳定性和连续性。更为关键的是，大块的污泥进入干化设备后，在短时间内一直以大块的状态存在，污泥的比表面积小，干化热源不能和污泥进行充分的换热，导致干化设备换热效率低，换热面积大大增加，导致干化后污泥的含水率达不到后续工序的使用要求。其中，比表面积是指单位质量物料所具有的总面积，单位是m²/g。通常指的是固体材料的比表面积：例如粉末、纤维、颗粒、片状和块状等材料。

因此，目前亟需一种减小进入干化系统的入料粒度，减轻输送及干化设备的堵塞问题，保证输送及干化设备稳定连续的运行的用于污泥破碎的装置。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于污泥破碎的装置，其可以减小进入干化系统的入料粒度，减轻输送及干化设备的堵塞问题，保证输送及干化设备稳定连续的运行。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案为：

本发明的用于污泥破碎的装置，包括：预打散装置，其包括打散破碎机构以及与其相连的挤压破碎机构；

所述打散破碎机构与第一驱动机构相连，所述第一驱动机构用于带动打散破碎机构运动来对接收的污泥进行预打散破碎处理；

所述挤压破碎机构包括污泥容纳腔，所述污泥容纳腔内安装若干个无轴螺旋叶片；所述挤压破碎机构与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构用于带动无轴螺旋叶片旋转来对预打散及破碎处理后的污泥进行挤压破碎处理；及

破碎装置，其与预打散装置相连且用来对接收到的挤压破碎处理后的污泥再次进行处理；所述破碎装置包括立式破碎机，所述立式破碎机包括主轴，所述主轴上垂直安装有三层刀片，所述主轴与第三驱动机构相连，第三驱动机构用于驱动主轴高速旋转，从而带动刀片对污泥进行快速破碎，并输出预设大小范围粒度的污泥。

其中，本发明的挤压破碎机构中污泥容纳腔内安装若干个无轴螺旋叶片。

板框压滤后的污泥含水在60％左右，若采用有轴螺旋叶片，在运转一段时间后污泥会粘结在传动轴上且难以自行脱落，须在停机时人工清理。污泥粘结在传动轴上后，减小了污泥容纳腔的有效容积，同时也增加了电机的传动负荷。本发明采用的是无轴双螺旋叶片，螺旋叶片的运行轨迹是螺旋形，并且两个螺旋叶片具有自清理功能，污泥很难在螺旋叶片上粘结。通过这种螺旋结构，大大增加了污泥容纳腔的有效体积，同时也确保了螺旋输送机连续稳定的运行。

其中，第二驱动机构用于带动无轴螺旋叶片旋转来对预打散及破碎处理后的污泥进行挤压破碎处理，第二驱动机构可采用电机和减速机来实现。根据输送量来确定实现减速机的功率及转速。本发明的用于污泥破碎的装置中实现减速机的输出转速为20r/min～40r/min。在确保输送能力的前提下，尽量采用低转速运行。采用高转速输送有一定硬度的污泥会增加叶片的磨损，减缓叶片的使用寿命。

本发明的破碎装置中的立式破碎机，立式破碎机的主轴上垂直安装有三层刀片。

其中，立式破碎机上安装有三层刀片，第一层刀片为粗破刀片，第二层、三层刀片为细破刀片。根据破碎后对污泥颗粒的粒度要求，在设计时确定三层刀片和壳体之间的间隙。

另外，破碎机的转速是影响出料粒度的一个重要因素。转速高，叶片给予污泥颗粒的离心力就大，污泥颗粒被刀片破碎、甩出时会以较高的速度和壳体进行碰撞，从而产生二次破碎。此工艺系统要求破碎后污泥颗粒为5～30mm，破碎机的转速在1000r/min～1500r/min。转速低，破碎机内部易堵料且出料粒度达不到设计要求。

本发明的破碎装置还包括溜槽，破碎机输出的预设大小范围粒度的污泥经溜槽输出。

进一步的，所述打散破碎机构接收到的污泥的含水率低于60％。

进一步的，所述打散破碎机构与料仓相连通，所述打散破碎机构包括打散轴，所述打散轴设置于料仓中间部位，所述打散轴上垂直交错间隔设置有打散叶片。

其中，打散轴上垂直交错间隔设置打散叶片。

板框压滤后污泥尺寸较大，打散叶片每隔300～500mm设置一个，交错设置的打散叶片布置角度在75°～120°。这样设置的目的是防止有污泥大块在叶片的间隙中间漏出而没有被叶片打散，保证了预打散的效果。

其中，料仓的进料方式为铲车进料，瞬时量较大，为防止预打散设备因过载而跳停。打散轴转速为5r/min～10r/min。

进一步的，所述打散叶片与打散轴可拆卸连接。这样当打散叶片损坏时，能够及时更换打散叶片，提高了用于污泥破碎的装置的使用寿命以及工作效率。

进一步的，经所述挤压破碎机构挤压破碎处理后的污泥的粒度范围为100～150mm。

进一步的，所述破碎装置输出的污泥的粒度范围为5～30mm。

进一步的，所述主轴上垂直安装的三层刀片从上到下依次为第一层刀片、第二层刀片和第三层刀片，其中，第一层刀片与第二层刀片之间的距离间隔大于第二层刀片与第三层刀片之间的距离间隔。

其中，第一层刀片为粗破刀片，第二、三层为细破刀片。经过第一层刀片后的污泥颗粒粒度要大于第二、三层后颗粒。增大第一层与第二层的距离间隔目的是给经过第一层刀片后的污泥颗粒一个缓存空间，保证第二层、三层刀片的下料顺畅及破碎效果。

进一步的，第二层刀片和第三层刀片的直径相等，第一层刀片的直径小于第二层刀片的直径；

或第一层刀片的直径小于第二层刀片的直径，第二层刀片的直径小于第三层刀片的直径。

这样进入第一层刀片的污泥颗粒为打散、挤压预破碎后的100mm左右的污泥大颗粒。为防止大颗粒在第一层刀片和壳体之间产生堵塞、下料不畅等问题。要适当增加第一层刀片和壳体之间的距离间隔，减小第一层刀片的工作半径。第一层刀片破碎后的粒度约50mm左右。第二层、三层为细破刀片，根据破碎后粒度的要求，要适当增大第二、三层刀片的工作半径。第二层、三层刀片与壳体之间的间距≤30mm。

进一步的，所述破碎装置通过输送装置与预打散装置相连。输送装置用于将预打散装置处理后的污泥传输至破碎装置中。

其中，输送装置可选用皮带传输机构。

本发明还提供了用于污泥破碎的装置的工艺方法。

本发明的用于污泥破碎的装置的工艺方法，包括：

步骤1：打散破碎机构接收含水率低于60％的污泥，并对其进行预打散破碎处理；

步骤2：与打散破碎机构相连的挤压破碎机构对预打散及破碎处理后的污泥进行挤压破碎处理，输出粒度范围为100～150mm的污泥；

步骤3：破碎装置对挤压破碎处理后的污泥再次进行破碎处理，并输出粒度范围为5～30mm的污泥。

本发明还提供了一种污泥处理系统。

本发明的污泥处理系统，包括干化装置，其与上述所述的用于污泥破碎的装置相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的用于污泥破碎的装置，首先利用打散破碎机构对接收到的污泥进行预打散破碎处理，然后再经挤压破碎机构对预打散及破碎处理后的污泥进行挤压破碎处理，再经破碎装置对挤压破碎处理后的污泥再次进行破碎处理，最后输出预设大小范围粒度的污泥，最终使得进入干化系统的污泥粒度大大减小，比表面积增加，这样增大了干化热源和污泥颗粒的接触面积，大幅提高了干化设备的换热效率，减小了换热面积，从而减少了干化设备的建设投资及运行成本；本发明通过减小污泥的干化粒度，使得污泥与干化热源和污泥换热更加充分接触，从而保证了后续干化后污泥的质量要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的用于污泥破碎的装置结构示意图；

图2是本发明的预打散装置结构示意图；

图3是本发明的破碎机结构示意图；

图4是本发明的用于污泥破碎的装置的工作方法流程图。

其中，1、料仓；2、打散电机；3、减速机；4、打散轴；5、打散叶片；6、螺旋电机；7、挤压破碎机构；8、支座；9、出料罩；10、电机；11、主轴；12、壳体；13、剪切式刀片。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在大块的污泥进入干化设备后，在短时间内一直以大块的状态存在，污泥的比表面积小，干化热源不能和污泥进行充分的换热，导致干化设备换热效率低，换热面积大大增加，导致干化后污泥的含水率达不到后续工序的使用要求的问题，本申请提出了一种用于污泥破碎的装置。

本发明的用于污泥破碎的装置可以减小进入干化系统的入料粒度，减轻输送及干化设备的堵塞问题，保证输送及干化设备稳定连续的运行。

图1是本发明的用于污泥破碎的装置结构示意图。

如图1所示，本发明的用于污泥破碎的装置，包括：

预打散装置，其包括打散破碎机构以及与其相连的挤压破碎机构；

所述打散破碎机构与第一驱动机构相连，所述第一驱动机构用于带动打散破碎机构运动来对接收的污泥进行预打散破碎处理；

所述挤压破碎机构包括污泥容纳腔，所述污泥容纳腔内安装若干个无轴螺旋叶片；所述挤压破碎机构与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构用于带动无轴螺旋叶片旋转来对预打散及破碎处理后的污泥进行挤压破碎处理；及

破碎装置，其与预打散装置相连且用来对接收到的挤压破碎处理后的污泥再次进行处理；所述破碎装置包括立式破碎机，所述立式破碎机包括主轴，所述主轴上垂直安装有三层刀片，所述主轴与第三驱动机构相连，第三驱动机构用于驱动主轴高速旋转，从而带动刀片对污泥进行快速破碎，并输出预设大小范围粒度的污泥。

其中，本发明的打散破碎机构与料仓相连通。

在本发明的实施例中，如图2所示，预打散装置包括打散破碎机构以及与其相连的挤压破碎机构7，打散破碎机构包括打散轴4，所述打散轴4设置于料仓1中间部位，所述打散轴4上垂直交错间隔设置有打散叶片5，所述打散轴4与第一驱动机构相连；

这样在第一驱动机构的驱动下使得打散轴转动，从而带动打散叶片转动，使得料仓内含水率低于60％的污泥被打散，实现对污泥的打散预处理，比如：使得污泥被打散、破碎为150mm左右的大块。

其中，打散叶片与打散轴可拆卸连接。这样当打散叶片损坏时，能够及时更换打散叶片，提高了用于污泥破碎的装置的使用寿命以及工作效率。

其中，挤压破碎机构7包括污泥容纳腔，所述污泥容纳腔内安装若干个无轴螺旋叶片；所述挤压破碎机构与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构用于带动无轴螺旋叶片旋转来对预打散及破碎处理后的污泥进行挤压破碎处理。

在第二驱动机构的驱动下使得螺旋轴转动，从而带动螺旋叶片转动，对打散处理后的污泥进行挤压和破碎，这样一方面能够减少污泥内的含水率，另一方面还能够对污泥进一步破碎和细化。

其中，第一驱动机构和第二驱动机构分别与控制器相连，第一驱动机构和第二驱动机构均可以采用电机或液压缸来实现。

如图2所示，第一驱动机构包括打散电机2和减速机3。

第二驱动机构为螺旋电机6。

而且，挤压破碎机构设置于打散破碎机构的下方。这样经打散破碎机构打散处理后的污泥在传输的过程中，直接落入挤压破碎机构进行挤压破碎处理，不仅节省了整个装置的空间及零部件，还节省了污泥处理时间。

其中，打散破碎机构也可以采用其他结构形式来实现，在另一个实施例中，打散破碎机构采用摆动式破碎机构，由传动机构驱动其摆动，所述打散破碎机构由棘辊、固定耙齿及机座构成，棘辊圆周排布有排齿，机座上安装有固定耙齿，排齿与固定耙齿交错式排布。

挤压破碎机构也可以采用其他结构形式来实现，在另一个实施例中，挤压破碎机构包括螺旋输送机，所述螺旋输送机与螺旋电机相连，所述螺旋输送机包括壳体，壳体内壁上间隔设置有若干个螺旋叶片。

本发明的破碎装置包括破碎机和溜槽，其中，破碎机用于对挤压破碎处理后的污泥进行破碎处理成预设大小范围粒度的污泥并传输至溜槽，经溜槽输出。

本发明的破碎机选用立式破碎机。

如图3所示，立式破碎机包括支座8，支座8上设置有壳体12，所述壳体12内设置有主轴11，主轴11上设有上下三层刀片，其中，刀片为剪切式刀片13，主轴11与第三驱动机构相连，其中，第三驱动机构采用电机10来实现；在电机10的驱动作用下，主轴11高速旋转，剪切式刀片13对污泥进行快速破碎。

其中，主轴上垂直安装的三层刀片从上到下依次为第一层刀片、第二层刀片和第三层刀片，其中，第一层刀片与第二层刀片之间的距离间隔大于第二层刀片与第三层刀片之间的距离间隔。

其产生的效果为：第一层刀片为粗破刀片，第二、三层为细破刀片。经过第一层刀片后的污泥颗粒粒度要大于第二、三层后颗粒。增大第一层与第二层的距离间隔目的是给经过第一层刀片后的污泥颗粒一个缓存空间，保证第二层、三层刀片的下料顺畅及破碎效果。

第二层刀片和第三层刀片的直径相等，第一层刀片的直径小于第二层刀片的直径；

或第一层刀片的直径小于第二层刀片的直径，第二层刀片的直径小于第三层刀片的直径。

其产生的效果为：进入第一层刀片的污泥颗粒为打散、挤压预破碎后的100mm左右的污泥大颗粒。为防止大颗粒在第一层刀片和壳体之间产生堵塞、下料不畅等问题。要适当增加第一层刀片和壳体之间的距离间隔，减小第一层刀片的工作半径。第一层刀片破碎后的粒度约50mm左右。第二层、三层为细破刀片，根据破碎后粒度的要求，要适当增大第二、三层刀片的工作半径。第二层、三层刀片与壳体之间的间距≤30mm。

经过预打散后的污泥粒度在100mm～150mm之间，破碎机的出料粒度可以稳定的控制在5mm～30mm。破碎后的污泥经过溜槽及输送设备输送至后续的干化系统内。

其中，本发明的破碎装置通过输送装置与预打散装置相连。输送装置用于将预打散装置处理后的污泥传输至破碎装置中。其中，输送装置可选用皮带传输机构或其他形式的传输机构。

当输送装置选用皮带传输机构时，皮带传输机构与破碎装置直接还设置有出料罩9。

本发明的破碎机也可以选用以下结构：

污泥破碎机包括两个对称设置的辊子，每个所述辊子上均布有复数个的棒刺，每个所述辊子的外部分别设有一环形丝网，所述棒刺穿设在所述环形丝网的网眼孔中，每个所述辊子相对其对应的所述环形丝网作卷绕运动。其中，污泥破碎机通过增加环形丝网，使污泥破碎作业时产生的小颗粒的碎渣，在辊子相对其对应的环形丝网作卷绕运动的同时从棒刺之间的空隙中清理出，无需进行后续的清理，从而减少了劳动量，提高了污泥处理的效率。

本发明的用于污泥破碎的装置，首先利用打散破碎机构对接收到的污泥进行预打散破碎处理，然后再经挤压破碎机构对预打散及破碎处理后的污泥进行挤压破碎处理，再经破碎装置对挤压破碎处理后的污泥再次进行破碎处理，最后输出预设大小范围粒度的污泥，最终使得进入干化系统的污泥粒度大大减小，比表面积增加，这样增大了干化热源和污泥颗粒的接触面积，大幅提高了干化设备的换热效率，减小了换热面积，从而减少了干化设备的建设投资及运行成本；本发明通过减小污泥的干化粒度，使得污泥与干化热源和污泥换热更加充分接触，从而保证了后续干化后污泥的质量要求。

图4是本发明的用于污泥破碎的装置的工艺方法流程图。

如图4所示，本发明的用于污泥破碎的装置的工艺方法，包括：

步骤1：打散破碎机构接收含水率低于60％的污泥，并对其进行预打散破碎处理；

步骤2：与打散破碎机构相连的挤压破碎机构对预打散及破碎处理后的污泥进行挤压破碎处理，输出粒度范围为100～150mm的污泥；

步骤3：破碎装置对挤压破碎处理后的污泥再次进行破碎处理，并输出粒度范围为5～30mm的污泥。

本发明还提供了一种污泥处理系统。

本发明的污泥处理系统，包括干化装置，其与如图1所示所述的用于污泥破碎的装置相连。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。