一種污泥過(guò)熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污泥干燥裝置及方法，尤其是涉及一種以過(guò)熱蒸汽為干燥介質(zhì)、余熱二重利用裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化水平提高，城鎮(zhèn)污水處理量加大，需安全處理的污泥量日益增大。截至2014年3月底，我國(guó)城鎮(zhèn)累計(jì)建成污水處理廠3622座，污水處理能力約1.53億m3/d，80%含水率的污泥產(chǎn)量已超過(guò)3000萬(wàn)t ；2015年，我國(guó)年產(chǎn)污泥(80%含水率)總量將達(dá)到3359萬(wàn)t ;預(yù)計(jì)到2018年，80%含水率的污泥產(chǎn)量將進(jìn)一步突破4000萬(wàn)t(阮辰晈.我國(guó)污泥處理處置產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向性思考[J].凈水技術(shù)，2015，34 (si):1-3.)0污泥是一種污染治理工藝的副產(chǎn)品，具有含水率高、成分復(fù)雜、含有大量致命微生物等特點(diǎn)，且容易造成二次污染，對(duì)其進(jìn)行干燥處理是實(shí)現(xiàn)污泥無(wú)害化、減量化和資源化利用的前提，污泥干燥后經(jīng)過(guò)二次處理提高其附加值，對(duì)其進(jìn)行再利用。傳統(tǒng)污泥處理包括焚燒、填埋、堆肥等方式，焚燒因污泥含水率高經(jīng)濟(jì)性不好且容易產(chǎn)生二噁英等物質(zhì)，填埋占用土地且容易造成二次污染，污泥中含有重金屬不宜直接用于堆肥。
[0003]干燥是一種高能耗的操作，傳統(tǒng)干燥通常采用熱風(fēng)作為干燥介質(zhì)，存在氧化分解、著火、爆炸及能耗高等缺點(diǎn)。過(guò)熱蒸汽干燥作為一種新型干燥方式，它是指利用過(guò)熱蒸汽直接與物料接觸而去除水分的操作。過(guò)熱蒸汽具有比熱容大、傳熱傳質(zhì)系數(shù)大且潛熱大等優(yōu)點(diǎn)，故以過(guò)熱蒸汽為干燥介質(zhì)進(jìn)行干燥所需質(zhì)量流量小、速度快、時(shí)間短，具有顯著的節(jié)能效果。過(guò)熱蒸汽干燥尾氣全部為蒸汽，具有大量的潛熱，因此過(guò)熱蒸汽能否實(shí)現(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵是如何經(jīng)濟(jì)地利用干燥過(guò)程產(chǎn)生的多余乏汽。根據(jù)文獻(xiàn)資料(張緒坤，孫瑞晨，王學(xué)成等.污泥過(guò)熱蒸汽薄層干燥特性及干燥模型構(gòu)建[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30 (14):258-266.)可知，過(guò)熱蒸汽干燥初始階段存在冷凝特性，該特性對(duì)于干燥過(guò)程是負(fù)面的，因?yàn)檎羝Y(jié)使物料的含水率增加，延長(zhǎng)整個(gè)干燥過(guò)程的時(shí)間。由文獻(xiàn)中圖5即污泥過(guò)熱蒸汽干燥初始階段干燥曲線可知，污泥在160?280°C過(guò)熱蒸汽干燥條件下，初始凝結(jié)時(shí)間在40?15s不等，這就使得整個(gè)干燥過(guò)程時(shí)間增加，污泥含水率增大，從而增加了系統(tǒng)能耗。
[0004]通常脫水污泥的含水率高達(dá)80%左右，若將1噸的含水80%的污泥干燥至含水20%，將產(chǎn)生0.75噸的高溫乏汽。如果能利用高溫乏汽余熱對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱和多重利用，一方面實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，另一方面縮短了干燥時(shí)間，提高了干燥效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。除此之夕卜，當(dāng)蒸汽由氣相變成液相時(shí)會(huì)釋放大量的潛熱，在蒸汽冷凝成水之后液態(tài)水溫度較高，如果能夠回收其顯熱將可以大幅度降低能耗。
[0005]目前污泥過(guò)熱蒸汽干燥乏汽余熱利用裝置及方法如下:
中國(guó)專利CN 201530772 U公開(kāi)了一種雙級(jí)槳葉干燥機(jī)污泥過(guò)熱蒸汽干化系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)污泥干燥后進(jìn)行焚燒，焚燒產(chǎn)生的蒸汽作為整個(gè)干燥的熱源，二級(jí)槳葉干燥機(jī)產(chǎn)生的多余蒸汽用于一級(jí)槳葉干燥機(jī)進(jìn)行干燥，采用間接換熱的方式對(duì)蒸汽循環(huán)利用，高效節(jié)能，最后對(duì)廢棄物進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了物料零排放、零污染。然而，一級(jí)槳葉干燥機(jī)產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)處理后簡(jiǎn)單用于污泥焚燒未能用于其他干燥過(guò)程且污泥未能再利用。
[0006]中國(guó)專利CN 1686876 A公開(kāi)了一種污泥的過(guò)熱蒸汽干燥方法及其干燥裝置，通過(guò)利用污泥干燥產(chǎn)生的尾氣與水或者氟利昂、甲醇等液態(tài)物質(zhì)進(jìn)行換熱，換熱后的水經(jīng)加熱后用于污泥干燥，而換熱后的尾氣變成溫度約為100°c的飽和汽水混合物，將高溫的飽和汽水混合物處理后直接排放浪費(fèi)了大量能量。
[0007]中國(guó)專利CN 101823830 A公開(kāi)了一種過(guò)熱蒸汽閉路循環(huán)的污泥干燥裝置和干燥方法，將干燥過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣一部分用于預(yù)干燥一部分用于內(nèi)循環(huán)，降低了干燥能耗。但是，該裝置并未對(duì)預(yù)干燥過(guò)程產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行再利用，也未對(duì)冷凝水的顯熱進(jìn)行回收。
[0008]中國(guó)專利CN 102260033 A和CN 102276131 A同時(shí)公開(kāi)了一種污泥二次蒸汽壓縮干燥方法，干燥過(guò)程中污泥與油按比例混合，通過(guò)對(duì)二次蒸汽進(jìn)行壓縮提高其品位，由于二次蒸汽中存在不凝性氣體且受壓縮機(jī)效率影響，整個(gè)壓縮過(guò)程能量損失較大，導(dǎo)致能耗較高；干燥過(guò)程油與污泥混合，雖然干燥后對(duì)兩者進(jìn)行分離，但難以對(duì)兩者徹底分離，進(jìn)而影響了污泥的再利用。
[0009]中國(guó)專利CN 101822933 A公開(kāi)的是可重復(fù)利用的過(guò)熱蒸汽干燥方法及裝置，利用能量多級(jí)利用的思想，第一級(jí)系統(tǒng)采用壓力過(guò)熱蒸汽干燥，其產(chǎn)生的尾氣用于后一級(jí)干燥系統(tǒng)使用，依次類推。隨著級(jí)數(shù)的增加，干燥系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)備投資成本增加，且級(jí)數(shù)越大溫差逐漸減小干燥效果越差，采用壓力過(guò)熱蒸汽對(duì)系統(tǒng)安全性要求較高。
[0010]現(xiàn)有污泥過(guò)熱蒸汽乏汽余熱利用方法和裝置難以對(duì)乏汽余熱充分回收利用，通過(guò)蒸汽壓縮提高乏汽品位的方法受壓縮機(jī)效率、乏汽純度等外界因素影響較大，總體熱效率不高。除此之外，干燥后的污泥大多采用傳統(tǒng)污泥處理方法進(jìn)行處理，難以對(duì)污泥進(jìn)行再利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種污泥過(guò)熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置及方法，一方面它可以對(duì)污泥過(guò)熱蒸汽干燥產(chǎn)生的乏汽余熱進(jìn)行二重利用，防止產(chǎn)生冷凝，提高干燥效率，高效節(jié)能；另一方面可以對(duì)干燥后的污泥成型，成型后的污泥在烘干后可以用于制備園林、公路綠化顆粒肥料，實(shí)現(xiàn)污泥資源化再利用。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種污泥過(guò)熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置，包括無(wú)軸螺旋加料器、氣閥、加熱器、雙軸攪拌干燥機(jī)、污泥顆粒成型機(jī)、網(wǎng)帶干燥機(jī)、尾氣洗滌塔、旋風(fēng)分離器(A、B)、風(fēng)機(jī)(A、B)和換熱器，其特征在于:所述無(wú)軸螺旋加料器外層有一夾套，夾套設(shè)置有夾套進(jìn)汽口、夾套出汽口和冷凝水出口，無(wú)軸螺旋加料器設(shè)置有排汽口 ；無(wú)軸螺旋加料器出料口、旋風(fēng)分離器B出料口同時(shí)與雙軸攪拌干燥機(jī)進(jìn)料口相連，雙軸攪拌干燥機(jī)出料口、旋風(fēng)分離器A出料口同時(shí)與污泥顆粒成型機(jī)進(jìn)料口連接，污泥顆粒成型機(jī)出料口與網(wǎng)帶干燥機(jī)進(jìn)料口相連，無(wú)軸螺旋加料器、雙軸攪拌干燥機(jī)、污泥顆粒成型機(jī)、網(wǎng)帶干燥機(jī)形成物流通道。
[0013]進(jìn)一步的，所述加熱器出口通過(guò)管路與雙軸攪拌干燥機(jī)蒸汽進(jìn)口連接，雙軸攪拌干燥機(jī)排汽口與旋風(fēng)分離器A進(jìn)口相連接，旋風(fēng)分離器A出汽口通過(guò)管路與風(fēng)機(jī)A進(jìn)口連接，風(fēng)機(jī)A出口通過(guò)管路分成兩路，一路通過(guò)氣閥A后與無(wú)軸螺旋加料器夾套進(jìn)汽口相連接，另一路通過(guò)氣閥B后與加熱器進(jìn)口相連，加熱器、雙軸攪拌干燥機(jī)、旋風(fēng)分離器A、風(fēng)機(jī)A和氣閥B形成內(nèi)循環(huán)氣流通道。
[0014]進(jìn)一步的，所述無(wú)軸螺旋加料器排汽口和夾套出汽口通過(guò)管路同時(shí)與旋風(fēng)分離器B進(jìn)口相連接，旋風(fēng)分離器B出汽口通過(guò)管路與換熱器熱流介質(zhì)進(jìn)口連接，換熱器熱流介質(zhì)出口通過(guò)管路與尾氣洗滌塔尾氣進(jìn)口連接，無(wú)軸螺旋加料器、旋風(fēng)分離器B、換熱器、尾氣洗滌塔形成外氣流通道。
[0015]進(jìn)一步的，所述換熱器冷流介質(zhì)出口與風(fēng)機(jī)B進(jìn)口相連，風(fēng)機(jī)B出口與網(wǎng)帶干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)口相連，換熱器、風(fēng)機(jī)、網(wǎng)帶干燥機(jī)形成組合干燥。
[0016]進(jìn)一步的，所述的網(wǎng)帶干燥機(jī)出風(fēng)口與尾氣洗滌塔尾氣進(jìn)口連接。
[0017]進(jìn)一步的，所述的加熱器進(jìn)口管路前端設(shè)置有氣閥C，經(jīng)過(guò)氣閥C后的管路與經(jīng)過(guò)氣閥B后的管路匯合并與加熱器進(jìn)口相連。
[0018]一種污泥過(guò)熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置的污泥過(guò)熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用方法，將污泥過(guò)熱蒸汽干燥過(guò)程產(chǎn)生的乏汽余熱實(shí)現(xiàn)梯級(jí)二次利用，其特征在于:
(1)將污泥雙軸攪拌干燥機(jī)產(chǎn)生的高溫乏汽通入無(wú)軸螺旋加料器對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)熱處理，避免污泥進(jìn)入雙軸攪拌干燥機(jī)產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)高溫乏汽余熱第一次利用；
(2)將經(jīng)過(guò)無(wú)軸螺旋加料器的乏汽在汽-氣換熱器中進(jìn)一步換熱利用，加熱空氣作為污泥雙軸攪拌干燥機(jī)干燥后成型顆粒污泥干燥的熱源，實(shí)現(xiàn)乏汽余熱的第二次利用；
(3)將汽-氣換熱器與顆粒污泥干燥過(guò)程產(chǎn)生的尾氣通入尾氣洗滌塔，實(shí)現(xiàn)干燥過(guò)程無(wú)污染排放。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
1.污泥干燥以過(guò)熱蒸汽為干燥介質(zhì)，避免了在高溫條件下熱風(fēng)干燥出現(xiàn)的氧化、分解、燃燒和爆炸等危險(xiǎn)，過(guò)熱蒸汽傳熱傳質(zhì)系數(shù)大、比熱容大，所需質(zhì)量流量小，干燥效率高，高效節(jié)能。
[0020]2.雙軸攪拌干燥機(jī)干燥產(chǎn)生的乏汽通過(guò)旋風(fēng)分離器A除塵分離后由風(fēng)機(jī)A將一部分乏汽返回到雙軸攪拌干燥機(jī)，經(jīng)過(guò)加熱后的乏汽重新用于干燥，實(shí)現(xiàn)了蒸汽的循環(huán)利用；剩余部分乏汽抽送到無(wú)軸螺旋加料器夾套中給污泥原料預(yù)熱，有效地防止了干燥初期產(chǎn)生冷凝。
[0021 ] 3.經(jīng)雙軸攪拌干燥機(jī)干燥后的低含水率污泥進(jìn)入到污泥顆粒成型機(jī)對(duì)污泥成型，成型的污泥經(jīng)過(guò)烘干后可用于制備園林、公路綠化顆粒肥料，實(shí)現(xiàn)了污泥的無(wú)害化、減量化和資源化，提高了污泥的附加值，具有可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。
[0022]4.無(wú)軸螺旋加料機(jī)預(yù)熱產(chǎn)生的蒸汽和不凝性氣體經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器B除塵分離后進(jìn)入換熱器中，冷空氣與高溫氣體換熱后通入網(wǎng)帶干燥機(jī)，網(wǎng)帶干燥機(jī)對(duì)成型后的污泥顆粒進(jìn)行烘干，有效防止了污泥在成型過(guò)程中產(chǎn)生冷凝而使其含水率增加的問(wèn)題。
[0023]5.整個(gè)干燥裝置實(shí)現(xiàn)了乏汽余熱的二重利用，大大降低了能耗，高效節(jié)能。干燥過(guò)程中產(chǎn)生的“廢水”進(jìn)入污水處理廠處理，“廢氣”經(jīng)過(guò)尾氣洗滌塔處理后排放，實(shí)現(xiàn)了零污染。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的干燥裝置結(jié)構(gòu)示意圖。