CN102161561A - 城市污泥过热蒸汽高效无污染联合干燥装置 - Google Patents
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Abstract
一种城市污泥过热蒸汽高效无污染联合干燥装置，蒸汽发生器经过节流阀连接蒸汽包，蒸汽包经过节流阀汇合气流回路连接对流干燥器，所述的分离器下方连接排料器，排料器通过导管接入对流干燥器内，气流回路中靠近风机处并联一个节流阀连接传导干燥器，传导干燥器依次与分离器和冷凝器相连接。本发明的技术效果是：（1）实现了能量的梯级利用，能效率高于单级干燥；（2）无有害气体排出，不会产生二次污染；（3）传导干燥过程产生的低温蒸汽同样通过冷凝器进行冷却，把蒸汽变成冷凝水，不产生有害气体的排放，实现了干燥过程有害气体的零排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市污泥干燥装置，尤其涉及一种城市污泥过热蒸汽高效无污染联合干燥装置。
背景技术
随着我国经济迅速发展和城市化过城的加快，城市污水处理的规模不断扩大，污水处理程度逐年升高，污泥产量也急剧增加。据环境保护部最新统计，截至2007年我国已经投入运行的城镇污水处理设施达到1178个，总设计处理能力7243万吨/日，平均每天处理污水5320万吨。据此估算，2007年全国产生污泥约1460万吨（80%含水率泥饼）。污泥产生量的与日俱增与污泥处理能力的严重不足、处理手段严重落后形成尖锐的矛盾，大量的湿污泥随意外运、简单填埋或堆放，致使许多城市出现了“污泥围城”的现象，污泥处理问题已经成为我国无法回避的城市环境问题。近几年三峡库区的“污泥填埋危机”就是这一问题的突出反映。
污泥中含有大量病原菌、寄生虫（卵），铜、锌、镉、汞等重金属，盐类以及多氯联苯、二噁英、放射性核素等难降解有毒有害物。同时，由于污泥中含有大量的蛋白质、脂肪和碳水化合物等高浓度有机物，导致污泥的粘度较大、含水率较高、固液分离性能差，通常脱水泥饼含水率高达80%左右。目前的一般污泥处理技术无论是脱水还是进行消化抑或直接处理都面临效率低、能耗高的难题。目前，污泥处置的手段主要包括堆肥、填埋和焚烧。填埋、堆肥和焚烧都不宜直接处理含水率80%的脱水泥饼，为满足处置标准和工艺需要，含水率至少要降低到60%以下。如何高效低耗地将污泥含水率由80%降低到60%，成为保障污泥有效处置的技术关键。
热蒸汽干燥（Superheated Steam Drying）是一项最近发展起来的新技术，它是指利用过热蒸汽直接与被干物料接触而去除水分的一种干燥方式。与传统的热风干燥相比，过热蒸汽干燥以水蒸气作为干燥介质，干燥机排出的废气全部是蒸汽，利用冷凝的方法可以回收蒸汽的潜热再加以利用，因而热效率较高。并且由于水蒸气的热容量要比空气大1倍，干燥介质的消耗量明显减少，故单位热耗低。根据国际干燥协会主席Mujumdar介绍，过热蒸汽干燥的单位热耗仅为1000-1500KJ/kg水，为普通热风干燥热耗的1/3，是一种很有发展前景的干燥新技术。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种城市污泥过热蒸汽高效无污染联合干燥装置，解决传统干燥方式应用于污水污泥干燥中存在的能耗高、尾气排放产生而次污染与干燥时间长、效率低等技术难题。过热蒸汽干燥，由于整个环境仅有一种气体成分存在，水分从物料表面蒸发移动不是通过质的扩散而是以液流的压力差产生的体积流（bulk flow）作动力，过热蒸汽干燥无气膜传质阻力。因此，采用过热蒸汽干燥污水污泥的单位热耗仅为普通热风干燥热耗的1/3。
本发明的目的之二是由于干燥介质为高温的过热蒸汽，干燥介质中不含有氧气，能实现无氧的干燥环境。污泥中含有大量的蛋白质、脂肪和碳水化合物等高浓度有机物，以及病原菌、寄生虫（卵），铜、锌、镉、汞等重金属，盐类以及多氯联苯、等有毒有害物。过热蒸汽干燥由于无空气存在，没有氧化和燃烧反应。对于污水污泥的干燥过程无爆炸起火的危险，解决了污水污泥高温干燥过程中存在的爆炸起火的风险。同时由于过热蒸汽干燥过程没有氧气，避免了干燥过程污泥的氧化反应产生CO、NOx和SO2等有毒气体。
本发明的目的之三是采用对流与传导联合干燥技术充分利用干燥过程产生的二次蒸汽。在过热蒸汽干燥过程中，若蒸发的水分没有损失，就会变成热焓较低的多余蒸汽。经济地利用这些多余的蒸汽，是进一步提高过热蒸汽干燥节能效率的关键。特别是对像污水污泥的干燥，因其含有大量的水分，多余蒸汽量大，如何利用这些低热焓的蒸汽就显得更加重要。本发明采用二级联合干燥技术，第二级采用高温过热蒸汽对流干燥，干燥过程产生的多余蒸汽作为第一级传导干燥的热源，应用了能量梯级利用原理，过热蒸汽的潜热得到充分的利用，提高了干燥系统的能效。
本发明的目的之四是干燥介质是过热蒸汽，二级采用高温过热蒸汽对流干燥，干燥过程产生的多余蒸汽作为第一级传导干燥的热源，二级干燥产生的多余蒸汽在一级干燥器内冷却为冷凝水，排回到污水处理厂，仅有少量的废气排放。第一级干燥采用传导干燥方式，干燥过程没有对流干燥所需的干燥介质，仅有干燥过程产生的水蒸气，水蒸气经过冷凝后变成冷水后，同样排回污水处理厂。整个干燥过程能在密闭状态下进行，基本实现了废气零排放。
本发明的目的之五是采用高温的过热蒸汽作为干燥介质，过热蒸汽温度高、热焓值大，具有强烈的灭菌消毒效果。过热蒸汽干燥工作时物料的温度超过300℃，在这样的温度下对污水污泥不仅能干燥，且能消灭细菌和其他有毒微生物。
本发明是这样来实现的，它包括传导干燥器、加料器、对流干燥器、分离器、风机、节流阀、过滤器、加热器、蒸汽发生器、蒸汽包、排料器，其特征是传导干燥器的出料口下方设有加料器，加料器的出料口下方设有对流干燥器，对流干燥器的顶端通过导管连接分离器，分离器、风机、节流阀、过滤器、加热器、节流阀和对流干燥器的侧壁下方依次连接形成气流回路，蒸汽发生器经过节流阀连接蒸汽包，蒸汽包经过节流阀汇合气流回路连接对流干燥器，所述的分离器下方连接排料器，排料器通过导管接入对流干燥器内，气流回路中靠近风机处并联一个节流阀连接传导干燥器，传导干燥器依次与分离器和冷凝器相连接。
所述对流干燥器内水平设有带孔的筛板，带孔的筛板上方设有搅拌耙，搅拌耙的端部设有排料器。
本发明的技术效果是：（1）污泥在过热蒸汽对流干燥器内实现高温干燥，提高了干燥的效率，多余的过热蒸汽作为低温传导干燥器的热源，实现了能量的梯级利用，能效率高于单级干燥；（2）对流干燥过程中产生的过剩的高温过热蒸汽的潜热被低温传导干燥过程所利用，多余的过热蒸汽在传导干燥过程被冷凝成冷凝水排入污水处理系统，无有害气体排出，不会产生二次污染；（3）传导干燥过程产生的低温蒸汽同样通过冷凝器进行冷却，把蒸汽变成冷凝水，不产生有害气体的排放，实现了干燥过程有害气体的零排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
在图中，1、传导干燥器 2、加料器 3、对流干燥器 4、分离器 5、风机 6、节流阀 7、过滤器 8、加热器 9、蒸汽发生器 10、蒸汽包 11、排料器 12、带孔的筛板 13、搅拌耙 14、冷凝器。
具体实施方式
如图1所示，本发明是这样来实现的，传导干燥器1的出料口下方设有加料器2，加料器2的出料口下方设有对流干燥器3，对流干燥器3的顶端通过导管连接分离器4，分离器4、风机5、节流阀6、过滤器7、加热器8、节流阀和对流干燥器3的侧壁下方依次连接形成气流回路，蒸汽发生器9经过节流阀连接蒸汽包10，蒸汽包10经过节流阀汇合气流回路连接对流干燥器，所述的分离器下4方连接排料器11，排料器11通过导管接入对流干燥器3内，气流回路中靠近风机处并联一个节流阀连接传导干燥器，所述对流干燥器内水平设有带孔的筛板，带孔的筛板上方设有搅拌耙，搅拌耙的端部设有排料器，传导干燥器1依次与分离器和冷凝器14相连接。
本发明的城市污泥过热蒸汽高效无污染联合干燥方法依次如下步骤：
干燥过程中污泥的运动流程：（1）湿污泥由加料口进入到以传导加热为主的干燥器内，在来自于对流干燥过程中产生的多余过热蒸汽的加热下，污泥被蒸汽通过传导加热，污泥部分水分被蒸发，得到初步脱水的污泥；
（2）经过初步脱水的污泥有热传导干燥器流出，再由加料器输送至对流过热蒸汽干燥器内，在高温过热蒸汽的作用下，污泥进一步干燥，达到要求的水分排出干燥机外。
干燥过程过热蒸汽的运动流程：（3）初始蒸汽来自于蒸汽发生器，初始蒸汽经过干燥器后，对干燥机内的污泥进行加热使污泥内的水分蒸发；
（4）初始蒸汽和污泥蒸发的蒸汽混合后，经过分离器去除蒸汽中的灰分，在循环风机的作用下通过加热器变成具有吸湿性极高的过热蒸汽。过热蒸汽再通过污泥使其水分不断蒸发，过热蒸汽量不断增加，在对流干燥装置内形成了过量的蒸汽；
（5）在对流干燥过程产生的多余的过热蒸汽通过管路H引入到一级传导干燥机内，作为一级低温传导干燥的热源，经过与传导干燥装置内的低温污泥进行热量的传导交换。多余的过热蒸汽就变了冷凝水，冷凝水排入污泥处理系统。污泥的过热蒸汽对流与传导联合干燥把干燥过程产生的多余蒸汽的潜热二次利用后，经冷凝器变成冷凝水排出干燥系统，无干燥废弃排放，而且干燥废气的潜热得到二次利用，大大地提高干燥的能效率。
本发明采用对流与传导联合的干燥方式，解决过热蒸汽干燥过程中多余蒸汽的利用问题，能充分利用多余蒸汽的潜热，提高污水污泥干燥的效率。利用过热蒸汽能实现密闭操作的优点，使得污水污泥的干燥过程没有废气排放，解决了污水污泥传统干燥尾气处理的难题。干燥过程以蒸汽作为干燥介质，实现无氧干燥，干燥操作温度在300℃以上，干燥效率高，不存在污泥热风高温干燥过程产生二噁英的风险。
Claims (2)
1. 一种城市污泥过热蒸汽高效无污染联合干燥装置，它包括传导干燥器、加料器、对流干燥器、分离器、风机、节流阀、过滤器、加热器、蒸汽发生器、蒸汽包、排料器，其特征是传导干燥器的出料口下方设有加料器，加料器的出料口下方设有对流干燥器，对流干燥器的顶端通过导管连接分离器，分离器、风机、节流阀、过滤器、加热器、节流阀和对流干燥器的侧壁下方依次连接形成气流回路，蒸汽发生器经过节流阀连接蒸汽包，蒸汽包经过节流阀汇合气流回路连接对流干燥器，所述的分离器下方连接排料器，排料器通过导管接入对流干燥器内，气流回路中靠近风机处并联一个节流阀连接传导干燥器，传导干燥器依次与分离器和冷凝器相连接。
2.根据权利要求1所述的城市污泥过热蒸汽高效无污染联合干燥装置，其特征是所述对流干燥器内水平设有带孔的筛板，带孔的筛板上方设有搅拌耙，搅拌耙的端部设有排料器。
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