一种喷流波纹管式污泥干化装置

1.本实用新型涉及干燥设备技术领域，具体涉及一种喷流波纹管式污泥干化装置。


背景技术：

2.随着国家经济的飞速增长，人们的生活水平和生活质量不断地提高，对于环境的保护也越来越受到了国家的重视。污水是城市和工业排放的一种主要的排放物，在近些年来，污水排放量大幅增加，而污泥是污水的副产物，同样也在不断地提高，一直以来，我国城市污水处理厂存在“重水轻泥”的问题，在污水处理上研究的比污泥处理的更多，污泥处理在政策制定也相对较少，污泥违法倾倒事件频发，由于污泥中通常含有大量的病原微生物和重金属等物质，如果处理不当容易造成环境二次污染，采取适合的污泥处理技术，及时有效地对城市污泥处理，是环境保护和构建环境友好型社会的迫切需求。
3.污泥干化处置是后续污泥无害化处理和资源化利用的污泥处理技术之一。含水率高是制约和影响污泥无害化处理和资源化利用的主要因素之一，污泥体积随含水率的变化呈指数减少，一般而言，含水率从95％降到80％体积会减少约75％，含水率从80％降到50％体积会再降50％。但是机械脱水只能达到含水率80％，为了进一步降低含水率需要进行蒸发干化，通过热介质与污泥的高效换热，从而使得污泥中的水分蒸发，污泥体积大大减小。污泥干化技术的瓶颈是能耗高，干化装置与系统的能效需进一步提高。
4.目前市场上常见的污泥干燥器种类繁多，如转鼓式干燥器、薄膜式干燥器等等。直接干化、间接干化以及直接间接联合干化这三种是常用的污泥热干化技术，这三种技术也有一定的区别，直接干化技术是在污泥干化过程中主要利用对流、传热、吸湿的方式进行，污泥和热介质直接接触，蒸发了其中的水分，直接接触其换热效率高，蒸发迅速，水分很快从污泥中蒸发出来，但是热介质也无法和污泥进行进一步分离了，操作和管理比较困难；间接干化技术是热传导来完成的，有着不用分离热介质的优点，热介质可以循环利用，节约资源，但是该技术换热效率比直接干化技术要低。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种喷流波纹管式污泥干化装置，来解决干燥器热利用率偏低，与干燥效果不佳的技术问题。
6.为解决上述问题，本实用新型基于污泥干化系统，提供一种喷流波纹管式污泥干化装置，包括：
7.污泥干化系统由喷流波纹管式污泥干化装置、导热油加热系统及回路、循环风系统及热交换器设备、湿污泥输入系统、固气分离系统、除尘系统等几部分组成，而喷流波纹管式污泥干化装置是该发明中最重要的一部分。喷流波纹管式污泥干化装置结构主要分为以下几部分，干燥器主仓体，所述干燥器主仓体由干燥桶和加热套筒组成，所述干燥器主仓体左端设置有进料口和热空气入口，所述干燥器主仓体右端设置有出料口和湿空气出口；干燥桶，所述干燥桶为主仓体内的一部分，所述干燥桶内设置有旋转轴，所述旋转轴表面设
置有螺旋桨叶，加热筒体，所述加热筒体固定在干燥器主仓体外侧，加热筒体内设置有热介质的入口和出口。
8.喷流波纹管式污泥干化装置由干燥桶和外部套筒所组成。其干燥桶内设置带有螺旋桨叶的旋转轴，螺旋桨叶分布在干燥桶前段，其中旋转轴直径为40-80mm，水平横置于干燥桶内，所述干燥桶前段壁面为波纹管状，其中波高72-112mm，波长2-294mm，波纹段管长660-60mm，所述干燥桶后段为圆筒状，其中直径为200-280mm，圆筒段管长440-840mm，干燥桶前段和后段通过焊接而成，干燥桶全长10-1900mm，干燥桶壁面的材料设置为耐磨复合钢材。
9.本实用新型的技术特点是：
10.1、干燥桶前段采用波纹管结构，增加了以薄膜式进行干化的污泥与热壁的单位长度接触面积；波纹管周期性结构引发二次流，减薄了热边界层，使传热热阻减少，强化了换热；干燥桶后段采用圆筒结构，湿污泥与热空气在空间内进行高效的直接换热；外部加热套筒内均匀设置了多个喷嘴，热介质从喷嘴高速喷向波纹管壁面实现强化换热，并使得波纹管壁温沿长度方向保持基本恒定，提高污泥干化效率与产率；喷嘴设置朝向可分为朝向波纹管凸面、凹面以及凹凸分界面三种情况，经过充分换热后的热介质从干燥器右端排出。
11.2、通过把干燥桶前段设置为波纹金属筒体，大大提高了污泥和热介质的换热面积，从而提高了其换热效率，同时节约了能源，污泥水分得到显著减低，体积逐渐缩小。
12.3、通过设置喷嘴，将热介质喷入加热套筒中，可得到细小的雾化颗粒，雾滴高速的冲击换热面，强化了热介质与壁面的对流换热，提高了换热强度，同时也保证了热介质温度的均匀性，使热介质始终保持高温，提高了换热效率以及热利用率。
13.4、通过把干燥桶后段设置为圆筒，污泥与热空气同时在干燥桶18内进行充分的直接换热，其换热效果显著。
14.5、本干燥器由干燥桶和加热套筒所组成，双层筒状结构简单，易于生产，由直接换热和间接换热联合进行，换热效率高，干燥效果好。
15.6、本实用新型污泥干化装置主仓体干燥桶壁面为耐磨复合钢材，耐磨复合钢材能够增加与污泥接触壁的耐磨性，从而延长设备使用寿命及维修周期。
附图说明
16.图1示出了污泥干化系统的示意图。
17.图2示出了本实用新型喷流波纹管式污泥干化装置结构示意图。
18.图3示出了本实用新型喷流波纹管式污泥干化装置a-a处截面图。
19.图4示出了本实用新型喷流波纹管式污泥干化装置b-b处截面图。
20.图5、6、7示出了本实用新型污泥干化装置中喷嘴的三种喷流方向。
21.图中：1、热交换器；2、输送机；3、喷流波纹管式污泥干化装置；4、固气分离器；5、循环风机；6、除尘器进料口；7、入料口；8、热介质入口；9、加热套筒；10、波纹壁面；11、喷嘴；12、圆筒壁面；13、热介质出口；14、湿空气出口；15、热空气入口；16、螺旋桨叶；17、旋转轴；18、干燥桶；19、出料口；20、输油管道；
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.如附图2所示，其中：入料口7；热介质入口8；加热套筒9；波纹壁面10；喷嘴11；圆筒壁面12；热介质出口13；湿空气出口14；热空气入口15；螺旋桨叶16；旋转轴17；干燥桶18；出料口19；输油管道20。所述入料口7和热空气入口15在干燥桶18左侧；所述出料口19和湿空气出口14为干燥桶18右侧；所述干燥桶18内设置有旋转轴17；所述旋转轴17表面设置有螺旋桨叶16；所述干燥桶壁面前段为波纹管状；所述干燥桶壁面后段为圆筒状；所述干燥桶外部设置有加热套筒9；所述加热套筒9内部分布了多个均匀的喷嘴11；所述喷嘴11外部设置有热介质入口8；所述喷嘴11设置朝向可分为朝向波纹管凸面、凹面以及凹凸分界面三种；所述加热套筒9尾部设置有热介质出口13。
24.本实用新型工作原理说明如下：
25.待处理的湿污泥由入料口7进入污泥干化装置主仓体中的干燥桶18内，利用中间高速转动的螺旋桨叶16将一部分污泥甩到了波纹状的壁面上，污泥在壁面上形成了薄层，污泥薄层与受热壁充分接触，进行了间接换热，使污泥中的水分蒸发去除，另一部分污泥通过螺旋桨叶16向右运动，与此同时，热空气从干燥器主仓体左端15通入，湿污泥和热空气在干燥桶后段18内发生了剧烈的直接换热，最终从出料口19排出，通过将干燥桶前段从圆筒状改为了波纹管状，这大大提高了污泥和热介质的换热面积，使污泥干化更加充分。在加热套筒9中，通过设置喷嘴11将高温热介质喷射出来，高温高速的热介质，冲击到波纹状的壁面上，冲击壁面相比一般壁面平行流动有更薄的速度边界层，而速度边界层中的层流底层是强制对流换热热阻的主要来源，层流底层的厚度直接决定了强制对流换热的能力强弱，所以通过喷嘴喷流冲击壁面具有很薄的边界层，使得该换热能力更强，同时通过设置喷嘴11，将热介质设置波纹壁面上使得热介质的均匀性更好，使热介质保持较高温度，温度梯度也更小，能够使得热介质和波纹壁面的换热过程更加的稳定和均匀。喷头朝向波纹壁面10的凸面时，高温高速的热介质冲击凸面并逐渐流向凸面两侧；喷头朝向波纹壁面10的凹面时，高温高速的热介质冲击凹面并逐渐流向凹面两侧；喷头朝向波纹壁面10的凹凸分界面时，热介质分别流向凹面和凸面。热介质迅速与壁面进行剧烈的换热，且热介质和波纹管的温差逐渐减小，最终温差逐渐趋于零，波纹管每一段温度都保持恒定，确保了污泥甩到波纹状的壁面上可以得到充分的换热，最终使得污泥能得到有效的干化。
26.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。