申请日2016.08.16
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号C02F11/16; C02F11/18; B01D45/16; B01D53/00; B01D50/00
摘要
本发明提出一种高热推动力的污泥干化系统。本发明在流化干燥的基础上，利用微波辐射污泥，促使污泥内部水分子相互摩擦碰撞而发热，不受热传导的制约，内外加热均匀，有利于使污泥内部水分子在热推动力作用下向外扩散;采用泥浆喷射干料返混造粒技术实现污泥颗粒化和流态化，形成内核基本干燥、外表层包裹污泥浆的颗粒结构，有利于污泥的彻底干化;采用水汽回流表层湿度保持技术，避免污泥颗粒表层过快干结而对内部水分热扩散产生过多不利影响。
摘要附图
权利要求书
1.一种高热推动力的污泥干化系统，其特征在于，包括：流化干燥床、污泥输入部分、燃烧炉、供油系统、循环风机、旋风分离器、冷凝器、除雾器、尾气处理部分以及出料部分;其中，经机械初步脱水之后的污泥浆被污泥输入部分沿着螺杆式供料通道泵入流化干燥床，在该流化干燥床内进行颗粒化、加热和水分脱除;作为导热介质的导热油经燃烧炉加热后，由供油系统输入至流化干燥床中的热交换管，为加热干化提供热量，然后再循环回流至供油系统;循环气体由循环风机送入流化干燥床，在流化干燥床当中流过被加热的污泥颗粒间隙，携带从污泥颗粒的表面层扩散出来的水蒸气，从流化干燥床的顶部排出;被排出的循环气体进入旋风分离器实现粉尘微粒与循环气体的分离，然后进入冷凝器实现其中携带的水蒸气的冷凝，再进入除雾器脱除循环气体中的液滴，再次形成冷却和干燥的循环气体，然后被循环气体调节装置进行气体成分的调节，再回到循环风机开始下一轮的循环;在流化干燥床经过干化的污泥颗粒由出料部分输送出来;污泥溢出的尾气则由尾气处理部分予以处理;
其中，所述流化干燥床具有密闭空间的箱体结构，并且包括：进气口、风箱、分送板、热交换管、承载板、入料口、泥浆喷射嘴、微波辐射器、气体抽吸罩、出气口、凝滴管以及出料口;进气口位于流化干燥床箱体的底端，用于从循环风机向风箱输入惰性、干燥和低温的循环气体;风箱的顶部固定分送板，该分送板上均匀分布了大量的导气孔，使循环气体从各个导气孔向上流出;若干根热交换管彼此平行地排列在所述分送板上方，其中至少一部分热交换管直接接触并支撑住承载板，将热量直接传导给承载板;所述入料口位于箱体前段顶部，入料口下方具有用于喷射泥浆的的泥浆喷射嘴;承载板的前段为波浪形板，波浪凸起处的阻碍作用促使污泥颗粒在承载板的前段进行返流;承载板的中段和后段为平面板;污泥流化干燥床箱体中段顶壁上具有微波辐射器;气体抽吸罩处在箱体中段的顶壁上，通过气压差向上抽吸循环气体，循环气体携带着水蒸气和粉尘微粒经气体抽吸罩进入出气口;并经出气口排出至旋风分离器、冷凝器和除雾器。
2.根据权利要求1所述的高热推动力的污泥干化系统，其特征在于，所述热交换管多层排列设置于所述分送板上方，并且最上层的热交换管用于直接接触并支撑住承载板，最上层热交换管的分布密度高于下面各层的热交换管。
3.根据权利要求2所述的高热推动力的污泥干化系统，其特征在于，所述承载板具有供循环气体自下而上通过的气孔。
4.根据权利要求1所述的高热推动力的污泥干化系统，其特征在于，所述泥浆喷射嘴连接外置高压气泵，在从气泵输入的高压气体的压强作用下，将泥浆从泥浆喷射嘴高速向下喷射出去。
5.根据权利要求1所述的高热推动力的污泥干化系统，其特征在于，所述气体抽吸罩下方安装多根凝滴管，凝滴管内流通水汽冷却液，促使循环气体中携带的高温水蒸气因接触凝滴管而部分冷却凝结并向下滴落，对污泥颗粒的表层进行浸润。
6.根据权利要求1所述的高热推动力的污泥干化系统，其特征在于，所述凝滴管下方安装分布网，从凝滴管滴下的水滴浸湿分布网的网格线，然后自网格线向下滴落。
说明书
一种高热推动力的污泥干化系统
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种高热推动力的污泥干化系统。
背景技术
污泥是在工农业生产和城市生活当中形成的一种重要的污染产出物，在给水水源净化、生活污水排放处理、造纸、印染等工业废水处理、河道疏浚开挖和下水道清淤等活动中都会产生污泥。污泥中含有大量有害微生物、重金属和有机污染物，如果不加以妥善处置，会对自然环境和人民健康带来严重的负面影响。
污泥焚烧是使污泥中的可燃性物质在高温下产生燃烧，令其氧化分解，从而达到降低污泥容量、杀灭有害微生物、去除毒性以及充分利用能源的目的。污泥焚烧是目前在国外应用较为广泛和成熟的污泥高温处理技术，可以使污泥体积最小化，并且具有处理速度快，场地限制少、降低运输堆放成本、二次利用能源的优势。污泥焚烧技术在我国近年来也得到了长足的发展。
污泥焚烧包括污泥原料收集、机械脱水、污泥干化、焚烧、焚烧烟气处理、焚烧后废料处理、热量回收利用等环节。污泥干化是污泥焚烧当中必需的工艺步骤。污泥原料经过机械脱水处理后的含水率仍保持在80%左右，为了实现焚烧，就需要通过干化处理进一步将其含水率降低至40%-50%左右。
目前，实现污泥干化的主流技术手段是以导热介质与污泥进行热交换的方式实现的加热干化。根据导热介质与污泥接触的方式，分为直接干化、间接干化以及混合干化。直接干化是以空气或热烟气作为气态导热介质流过污泥的表面，通过直接接触产生热对流，向污泥传输热量，通过介质的流动吸收并携带走污泥表面的水分;热空气等气态导热介质经热量回收、无害化处理和水分脱除后可循环应用。间接干化中，导热油等流体导热介质不与污泥产生直接接触，而是通过流经导流管等热交换器内部，将热量传输给热交换器外部的污泥，促使污泥水分蒸发。混合干化则是同时对污泥应用直接干化和间接干化两种手段，以气态介质和流体导热介质共同作用于污泥，加快污泥中水分脱除的效率。
流化床污泥干化机是目前较为先进的混合干化型设备。流化床污泥干化机包括：污泥输入部分、流化干燥床、气体循环部分、出料部分以及尾气处理部分。在流化干燥床中，污泥被颗粒化并处于流态，惰性的循环气体从底部进入流化干燥床并不断自下向上地流过污泥，带走污泥的水分;流化干燥床内具有热交换器，导热油或热蒸汽作为导热介质流过热交换器内，向在热交换器外与其接触的污泥传递热量，促进水分蒸发;流化干燥床顶部的抽气设备将携带污泥细粒和蒸发水汽的循环气体抽出;被抽出的循环气体进行污泥细粒的分离、降温冷凝、除雾干化、气体补偿后再次进入流化干燥床内部，开始新一轮的循环;颗粒状污泥经充分干化定型后被输送出去。
污泥干化过程主要是促进污泥中水分蒸发的过程。流化干燥的工作机理是：在流化干燥的过程中，污泥表面层的水分在导热介质加热的蒸发作用以及循环气体流动促进作用下，迅速从污泥表面转移到循环气体之内;污泥内部的水分则依靠加热所产生的热推动力，逐渐扩散到表面层。循环气体的流动快速携带走水蒸汽，对污泥表面层干化很有效果，然而，实验证明，当污泥表面层的水分含量充分降低后，其就开始发生凝固板结的现象，给污泥内部水分向表面的传导造成阻碍，使得干化效果受到很大的影响。因此，需要一种提升流化干燥过程中的热推动力、保证污泥内部水分干化的有效途径。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的以上问题，本发明提出一种高热推动力的污泥干化系统。本发明在流化干燥的基础上，利用微波辐射污泥，促使污泥内部水分子相互摩擦碰撞而发热，不受热传导的制约，内外加热均匀，有利于使污泥内部水分子在热推动力作用下向外扩散;采用泥浆喷射干料返混造粒技术实现污泥颗粒化和流态化，形成内核基本干燥、外表层包裹污泥浆的颗粒结构，有利于污泥的彻底干化;采用水汽回流表层湿度保持技术，避免污泥颗粒表层过快干结而对内部水分热扩散产生过多不利影响。
本发明提供了一种高热推动力的污泥干化系统，其特征在于，包括：流化干燥床、污泥输入部分、燃烧炉、供油系统、循环风机、旋风分离器、冷凝器、除雾器、尾气处理部分以及出料部分;其中，经机械初步脱水之后的污泥浆被污泥输入部分沿着螺杆式供料通道泵入流化干燥床，在该流化干燥床内进行颗粒化、加热和水分脱除;作为导热介质的导热油经燃烧炉加热后，由供油系统输入至流化干燥床中的热交换管，为加热干化提供热量，然后再循环回流至供油系统;循环气体由循环风机送入流化干燥床，在流化干燥床当中流过被加热的污泥颗粒间隙，携带从污泥颗粒的表面层扩散出来的水蒸气，从流化干燥床的顶部排出;被排出的循环气体进入旋风分离器实现粉尘微粒与循环气体的分离，然后进入冷凝器实现其中携带的水蒸气的冷凝，再进入除雾器脱除循环气体中的液滴，再次形成冷却和干燥的循环气体，然后被循环气体调节装置进行气体成分的调节，再回到循环风机开始下一轮的循环;在流化干燥床经过干化的污泥颗粒由出料部分输送出来;污泥溢出的尾气则由尾气处理部分予以处理;
其中，所述流化干燥床具有密闭空间的箱体结构，并且包括：进气口、风箱、分送板、热交换管、承载板、入料口、泥浆喷射嘴、微波辐射器、气体抽吸罩、出气口、凝滴管以及出料口;进气口位于流化干燥床箱体的底端，用于从循环风机向风箱输入惰性、干燥和低温的循环气体;风箱的顶部固定分送板，该分送板上均匀分布了大量的导气孔，使循环气体从各个导气孔向上流出;若干根热交换管彼此平行地排列在所述分送板上方，其中至少一部分热交换管直接接触并支撑住承载板，将热量直接传导给承载板;所述入料口位于箱体前段顶部，入料口下方具有用于喷射泥浆的的泥浆喷射嘴;承载板的前段为波浪形板，波浪凸起处的阻碍作用促使污泥颗粒在承载板的前段进行返流;承载板的中段和后段为平面板;污泥流化干燥床箱体中段顶壁上具有微波辐射器;气体抽吸罩处在箱体中段的顶壁上，通过气压差向上抽吸循环气体，循环气体携带着水蒸气和粉尘微粒经气体抽吸罩进入出气口;并经出气口排出至旋风分离器、冷凝器和除雾器。
优选的是，所述热交换管多层排列设置于所述分送板上方，并且最上层的热交换管用于直接接触并支撑住承载板，最上层热交换管的分布密度高于下面各层的热交换管。
优选的是，所述承载板具有供循环气体自下而上通过的气孔。
优选的是，所述泥浆喷射嘴连接外置高压气泵，在从气泵输入的高压气体的压强作用下，将泥浆从泥浆喷射嘴高速向下喷射出去。
优选的是，所述气体抽吸罩下方安装多根凝滴管，凝滴管内流通水汽冷却液，促使循环气体中携带的高温水蒸气因接触凝滴管而部分冷却凝结并向下滴落，对污泥颗粒的表层进行浸润。
优选的是，所述凝滴管下方安装分布网，从凝滴管滴下的水滴浸湿分布网的网格线，然后自网格线向下滴落。
可见，本发明为了提升使流化处理中污泥内层干化的热推动力，采用了多种途径，包括：微波辐照对颗粒内部水分的直接加热作用;污泥造粒过程中返流成型促使含水率高的湿污泥集中于颗粒中表层，而在颗粒内部形成干化内核;污泥干化中的凝结水汽液滴浸润，有限地延缓浅表层干结，缓解内部水分热推动的阻碍作用。本发明能够保证经流化床处理之后污泥内部水分充分干化。
