本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種降低污泥間接干化中熱損失的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

污泥是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市生活當(dāng)中形成的一種重要的污染產(chǎn)出物，在給水水源凈化、生活污水排放處理、造紙、印染等工業(yè)廢水處理、河道疏浚開(kāi)挖和下水道清淤等活動(dòng)中都會(huì)產(chǎn)生污泥。污泥中含有大量有害微生物、重金屬和有機(jī)污染物，如果不加以妥善處置，會(huì)對(duì)自然環(huán)境和人民健康帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。

污泥焚燒是使污泥中的可燃性物質(zhì)在高溫下產(chǎn)生燃燒，令其氧化分解，從而達(dá)到降低污泥容量、殺滅有害微生物、去除毒性以及充分利用能源的目的。污泥焚燒是目前在國(guó)外應(yīng)用較為廣泛和成熟的污泥高溫處理技術(shù)，可以使污泥體積最小化，并且具有處理速度快，場(chǎng)地限制少、降低運(yùn)輸堆放成本、二次利用能源的優(yōu)勢(shì)。污泥焚燒技術(shù)在我國(guó)近年來(lái)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

污泥焚燒包括污泥原料收集、機(jī)械脫水、污泥干化、焚燒、焚燒煙氣處理、焚燒后廢料處理、熱量回收利用等環(huán)節(jié)。污泥干化是污泥焚燒當(dāng)中必需的工藝步驟。污泥原料經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水處理后的含水率仍保持在80％左右，為了實(shí)現(xiàn)焚燒，就需要通過(guò)干化處理進(jìn)一步將其含水率降低至40％-50％左右。

目前，實(shí)現(xiàn)污泥干化的主流技術(shù)手段是以導(dǎo)熱介質(zhì)與污泥進(jìn)行熱交換的方式實(shí)現(xiàn)的加熱干化。根據(jù)導(dǎo)熱介質(zhì)與污泥接觸的方式，分為直接干化、間接干化以及混合干化。直接干化是以空氣或熱煙氣作為氣態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)流過(guò)污泥的表面，通過(guò)直接接觸產(chǎn)生熱對(duì)流，向污泥傳輸熱量，通過(guò)介質(zhì)的流動(dòng)吸收并攜帶走污泥表面的水分；熱空氣等氣態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)經(jīng)熱量回收、無(wú)害化處理和水分脫除后可循環(huán)應(yīng)用。間接干化中，導(dǎo)熱油等流體導(dǎo)熱介質(zhì)不與污泥產(chǎn)生直接接觸，而是通過(guò)流經(jīng)導(dǎo)流管等熱交換器內(nèi)部，將熱量傳輸給熱交換器外部的污泥，促使污泥水分蒸發(fā)?；旌细苫瘎t是同時(shí)對(duì)污泥應(yīng)用直接干化和間接干化兩種手段，以氣態(tài)介質(zhì)和流體導(dǎo)熱介質(zhì)共同作用于污泥，加快污泥中水分脫除的效率。

常見(jiàn)的間接型干化污泥設(shè)備包括回轉(zhuǎn)污泥干化機(jī)、污泥薄膜干化機(jī)、空心槳葉污泥干化機(jī)等，是目前主流的污泥干化手段。間接回轉(zhuǎn)式污泥干化機(jī)在干燥筒內(nèi)以同心圓方式排列若干加熱管，導(dǎo)熱油等熱介質(zhì)在加熱管內(nèi)循環(huán)流通；隨著干燥筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，污泥漿受到加熱管的攪拌，同時(shí)被間接加熱，使污泥干化。污泥薄膜干化機(jī)由固定外筒和內(nèi)部轉(zhuǎn)子組成，外筒筒壁具有空心夾層，該夾層以?xún)?nèi)流通導(dǎo)熱油；污泥在內(nèi)部轉(zhuǎn)子的高速攪動(dòng)下接觸外筒內(nèi)壁，從而受到加熱而干化。空心漿葉污泥干化機(jī)包括空心的導(dǎo)熱軸，導(dǎo)熱軸內(nèi)流通導(dǎo)熱油等介質(zhì)，并且導(dǎo)熱軸上安裝一系列槳葉，在槳葉的攪拌下污泥先被稀釋?zhuān)⑶以跇~的推動(dòng)下流動(dòng)，進(jìn)而與導(dǎo)熱軸充分接觸而被干化。

可見(jiàn)，在間接干化過(guò)程中，都是由污泥漿和熱交換器產(chǎn)生熱接觸面，從而熱量傳導(dǎo)給污泥漿，利用加熱蒸發(fā)污泥漿表層水分，以及推動(dòng)污泥漿內(nèi)部水分?jǐn)U散到表層進(jìn)而蒸發(fā)。

然而，污泥漿自身導(dǎo)熱率低，會(huì)給熱量自表層向內(nèi)的傳導(dǎo)帶來(lái)?yè)p失。特別是，靠近熱接觸面的污泥漿中的水分首先被脫除，會(huì)逐漸形成一干燥界面；隨著含水率不斷下降，干燥界面不斷向內(nèi)收縮和硬化，直至完全粘結(jié)于熱接觸面上；因水分幾乎被完全脫除，導(dǎo)致干燥界面中污泥的熱傳導(dǎo)率極低，非常不利于熱量的利用；這就導(dǎo)致位于干燥界面內(nèi)部的污泥雖然仍含有較多水分，但無(wú)法從熱交換器獲得足夠的熱推動(dòng)，而且干燥界面還進(jìn)一步阻礙了水分的擴(kuò)散?？梢哉f(shuō)，間接加熱中的熱傳導(dǎo)損失主要是由于干燥界面而造成的。

現(xiàn)有技術(shù)采用了高速攪拌污泥漿、粘結(jié)層破碎等多種手段，試圖抑制干燥界面形成所帶來(lái)的熱傳導(dǎo)損失。利用空心熱軸上的槳片高速攪拌污泥漿能夠造成其稀釋?zhuān)档驼辰Y(jié)性，并且可以實(shí)現(xiàn)熱軸的自潔；利用附加的機(jī)械結(jié)構(gòu)施力從而清除熱接觸面上形成的粘結(jié)層；但是，以上手段仍然難以消除熱接觸面的局部區(qū)段形成干燥界面粘結(jié)的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問(wèn)題，本發(fā)明提出一種降低污泥間接干化中熱損失的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明一方面采用返混造粒工藝，將干化機(jī)中已經(jīng)部分干燥的污泥顆粒返回入料部分而與剛進(jìn)入干化機(jī)的濕泥漿實(shí)現(xiàn)混合，可以使污泥較快顆?；苊赓N附在熱接觸面上；另一方面，本發(fā)明對(duì)熱交換器導(dǎo)熱管的設(shè)置方向進(jìn)行調(diào)整，使熱接觸面與污泥在干化機(jī)中的推進(jìn)方向垂直，從而抑制了污泥在熱接觸面上的粘附。通過(guò)以上手段，避免了干燥界面的形成，降低了熱傳導(dǎo)損失。

本發(fā)明提供了一種污泥干化系統(tǒng)，其特征在于，包括：干化腔、泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)、回料機(jī)構(gòu)、熱交換器、出風(fēng)口、尾氣處理機(jī)構(gòu)；所述干化腔內(nèi)部具有所述泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)；泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)用于推動(dòng)泥料漿體沿著干化腔腔體的軸向延伸方向運(yùn)動(dòng)；所述回料機(jī)構(gòu)用于將一部分已經(jīng)形成顆?；⒊醪礁苫奈勰嗔戏祷刂粮苫坏娜肓喜糠郑c剛進(jìn)入干化腔的污泥漿混合；供油系統(tǒng)用于將導(dǎo)熱油輸入至干化腔中的熱交換器的導(dǎo)油管，為加熱干化提供熱量，然后再循環(huán)回流至供油系統(tǒng)；熱交換器具有若干導(dǎo)油管，導(dǎo)油管與污泥料的接觸面即作為熱接觸面，該熱接觸面與污泥料的推進(jìn)方向相互垂直；在干化腔內(nèi)設(shè)置若干組所述熱交換器；污泥料產(chǎn)生的氣體由出風(fēng)口被排出，進(jìn)而由尾氣處理機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)粉塵微粒與氣體的分離，以及氣體中有害成分的處理；出料部分用于輸出干化腔中經(jīng)過(guò)干化的污泥顆粒。

優(yōu)選的是，所述干化腔具有用于投入濕污泥漿料的入料部，并且所述入料部具有破碎機(jī)，破碎機(jī)通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的刀片將濕污泥漿料打碎后落入干化腔之內(nèi)。

優(yōu)選的是，所述泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)盤(pán)，傳動(dòng)軸在外部驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)盤(pán)攪拌污泥料并使污泥料自轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣向后流動(dòng)，從而被均勻輸送到整個(gè)干化腔的后段。

優(yōu)選的是，泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸和螺旋葉片，傳動(dòng)軸在外部驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)螺旋葉片旋轉(zhuǎn)；螺旋葉片提供推動(dòng)力將污泥料向后輸送至整個(gè)干化腔的后段。

優(yōu)選的是，回料機(jī)構(gòu)包括回流口、回流通道、卷?yè)P(yáng)機(jī)；干化腔的底面開(kāi)設(shè)漏斗狀的回流口，已經(jīng)部分干化從而形成顆粒狀的污泥料自回流口流入傾斜設(shè)置的回流通道，在回流通道的末端被卷?yè)P(yáng)機(jī)再次拋入干化腔之內(nèi)。

進(jìn)一步優(yōu)選的是，回流口處加裝篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)的網(wǎng)孔允許粒徑5mm以?xún)?nèi)的污泥料顆粒通過(guò)而進(jìn)入所述回流通道。

優(yōu)選的是，所述熱交換器包括：安裝在干化腔內(nèi)壁的環(huán)狀基座，環(huán)狀基座內(nèi)部中空，導(dǎo)熱油入口從干化腔的外部延伸至環(huán)狀基座并且與之聯(lián)通，從而將導(dǎo)熱油從供油系統(tǒng)的供油管引入環(huán)狀基座內(nèi)。若干根導(dǎo)油管自環(huán)狀基座沿著該圓環(huán)的徑向延伸，伸入至泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤(pán)或螺旋葉片之間的空隙。

進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述干化腔各段設(shè)置多組熱交換器，其中入料部與回流口之間具有一組熱交換器。

進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述干化腔各段共設(shè)置五組熱交換器。

本發(fā)明進(jìn)而提供了一種降低污泥間接干化中熱損失的污泥干化方法，其特征在于，包括：

將經(jīng)機(jī)械初步脫水之后含水率80％左右的污泥漿自入料部分輸入至干化機(jī)的干化腔；

將一部分已經(jīng)形成顆?；⒊醪礁苫奈勰嗔戏祷刂粮苫坏娜肓喜糠?，與剛進(jìn)入干化腔的污泥漿混合，混合后污泥料的整體含水率下降至40％左右；

繼續(xù)推動(dòng)混合后的污泥料與熱交換器的熱接觸面的接觸，進(jìn)行加熱干化；其中熱接觸面與污泥料的推進(jìn)方向相互垂直；

經(jīng)過(guò)干化的污泥顆粒由出料部分輸出。

可見(jiàn)，本發(fā)明將對(duì)污泥漿入料的返混造粒工藝與垂直線接觸的加熱方式結(jié)合起來(lái)，顆?；奈勰酀{料粘附能力大大降低，再加上垂直線接觸過(guò)程中污泥漿料受到的擠壓，促進(jìn)了污泥漿料與熱接觸面的脫離，避免了由漿料粘附在熱接觸面并迅速脫水引起的干燥界面形成，提高了導(dǎo)熱效率，降低了熱傳導(dǎo)損失。

說(shuō)明書(shū)附圖

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的污泥干化系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的干化腔入料、泥料推動(dòng)以及回料部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3-圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的熱交換器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的污泥干化系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。由該圖1可以看到，經(jīng)機(jī)械初步脫水之后含水率80％左右的污泥漿被輸入至干化機(jī)的干化腔1；干化腔1具有泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于推動(dòng)泥料漿體沿著腔體的軸向延伸方向運(yùn)動(dòng)，隨著運(yùn)動(dòng)過(guò)程在干化腔1內(nèi)逐步實(shí)現(xiàn)顆?；⒓訜岷退置摮??；亓蠙C(jī)構(gòu)2用于將一部分已經(jīng)形成顆?；⒊醪礁苫奈勰嗔戏祷刂粮苫坏娜肓喜糠?，與剛進(jìn)入干化腔1的污泥漿混合；混合后污泥料的整體含水率下降至40％左右，并且在加熱作用下迅速形成以濕泥漿包裹的顆粒狀污泥料，從而使污泥漿越過(guò)了粘稠膠態(tài)，對(duì)預(yù)防熱接觸面表面粘結(jié)和干燥界面形成起到了關(guān)鍵作用。顆粒狀為主的污泥料繼續(xù)向前推動(dòng)，進(jìn)入熱接觸區(qū)段；作為導(dǎo)熱介質(zhì)的導(dǎo)熱油經(jīng)燃燒爐加熱后，由供油系統(tǒng)3輸入至干化腔1中的熱交換器4的導(dǎo)油管，為加熱干化提供熱量，然后再循環(huán)回流至供油系統(tǒng)3。熱交換器4具有若干導(dǎo)油管，導(dǎo)油管與污泥料的接觸面即作為熱接觸面，本發(fā)明中該熱接觸面與污泥料的推進(jìn)方向相互垂直，這樣，使得污泥料與熱接觸面的接觸方式由傳統(tǒng)的持續(xù)性面接觸調(diào)整為一次性線接觸，使得污泥料難以附著在熱接觸面上，更難以隨著水分脫除而在熱接觸面上干結(jié)而形成干燥界面，因?yàn)閷?dǎo)油管外表面粘附的污泥料一旦稍有堆積就很容易從上面脫落，而隨著水分干化更容易在其它污泥料的擠壓下脫離；當(dāng)然導(dǎo)油管設(shè)置方向的調(diào)整也使得污泥料的熱接觸時(shí)間變短，因此，通過(guò)增大導(dǎo)油管的數(shù)量，使之在有限空間內(nèi)分布密集，提升加熱效果。污泥料產(chǎn)生的氣體由出風(fēng)口5被排出，進(jìn)而由尾氣處理機(jī)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)粉塵微粒與氣體的分離，以及氣體中有害成分的處理，達(dá)到無(wú)塵無(wú)污染排放。在干化腔1中經(jīng)過(guò)干化的污泥顆粒由出料部分6輸送出來(lái)。

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的干化腔入料、泥料推動(dòng)以及回料部分結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，含水率80％左右的污泥漿濕料被投入干化腔1的入料部101，入料部101具有破碎機(jī)102，破碎機(jī)102高速旋轉(zhuǎn)的刀片將污泥漿打碎后落入干化腔之內(nèi)；被破碎的污泥漿迅速與干化腔中返流的部分干化的污泥顆?；旌?，包裹在部分干化的污泥顆粒外層，使得污泥料形成以污泥顆粒為主的流態(tài)，然后被繼續(xù)推送參與后面的加熱干化過(guò)程。泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)103用于將污泥料自入料階段向后推送；作為一種實(shí)現(xiàn)方式，泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)盤(pán)，傳動(dòng)軸在外部驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)盤(pán)一方面起到攪拌污泥料的作用，另一方面使污泥料自轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣向后流動(dòng)，從而被均勻輸送到整個(gè)干化腔1的后段；作為另一種方式，泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸和螺旋葉片，利用螺旋葉片的推動(dòng)力將污泥料向后輸送。在距離入料部一定長(zhǎng)度之后，干化腔1的底面開(kāi)設(shè)漏斗狀的回流口201，已經(jīng)部分干化從而形成顆粒狀的污泥料自回流口201流入傾斜設(shè)置的回流通道202，在回流通道202的末端被卷?yè)P(yáng)機(jī)203再次拋入干化腔1之內(nèi)；被拋入的顆粒狀部分干化污泥料用于與被入料部的破碎機(jī)102打碎的濕污泥漿混合造粒。回流口201處可以加裝篩網(wǎng)，從而控制落入回流通道202的污泥料顆粒的粒徑，避免過(guò)大的顆?；亓髟斐赏ǖ蓝氯约白罱K形成污泥料的不均勻；被回流的污泥料顆粒的粒徑應(yīng)被篩網(wǎng)的網(wǎng)孔控制在5mm之內(nèi)。

圖3示出了本發(fā)明的熱交換器4的結(jié)構(gòu)。熱交換器4包括安裝在干化腔1內(nèi)壁的環(huán)狀基座401，環(huán)狀基座401內(nèi)部中空，導(dǎo)熱油入口402從干化腔1的外部延伸至環(huán)狀基座401并且與之聯(lián)通，從而將導(dǎo)熱油從供油系統(tǒng)3的供油管引入環(huán)狀基座401內(nèi)。若干根導(dǎo)油管403自環(huán)狀基座401沿著該圓環(huán)的徑向延伸，伸入至泥料推動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤(pán)或螺旋葉片之間的空隙，如圖1所示；導(dǎo)熱油也沿著徑向流入導(dǎo)油管403?？梢?jiàn)，各導(dǎo)油管403與污泥料的接觸面即作為熱接觸面，本發(fā)明中該熱接觸面與污泥料的推進(jìn)方向相互垂直，與污泥料呈現(xiàn)線狀接觸，污泥料在該熱接觸面上稍一附著就會(huì)隨著水分脫除帶來(lái)的吸附力下降以及污泥料推進(jìn)的擠壓而脫落，避免了降低熱傳導(dǎo)效率的干燥界面的形成。導(dǎo)熱油出口404由于將與污泥料執(zhí)行了熱交換之后的導(dǎo)熱油導(dǎo)出熱交換器4，從而實(shí)現(xiàn)熱量輸送的循環(huán)。

針對(duì)將導(dǎo)油管的熱接觸面改為與污泥料推進(jìn)方向垂直的線接觸所造成的熱接觸時(shí)間變短的問(wèn)題，本發(fā)明在整個(gè)干化腔1從入料到出料的各段設(shè)置多組熱交換器4，每組熱交換器4均包括環(huán)狀基座401、導(dǎo)熱油入口402、若干導(dǎo)油管403以及導(dǎo)熱油出口404。作為優(yōu)選配置，共設(shè)置五組熱交換器4，并且每組熱交換器4的導(dǎo)油管403為四根以上。并且，在入料部101與回流口201之間具有至少一組熱交換器4，以便加熱入料階段的污泥漿以形成部分干化的污泥顆粒，用于回流。優(yōu)選的是，各組熱交換器4的導(dǎo)油管的角度相互錯(cuò)開(kāi)，如圖4中利用實(shí)線和虛線分別示出了兩組相鄰的熱交換器，并且二者的導(dǎo)油管錯(cuò)開(kāi)了10度-20度的夾腳，這樣是為了加強(qiáng)導(dǎo)油管對(duì)污泥料行進(jìn)的阻礙，延滯污泥料通過(guò)的時(shí)長(zhǎng)，并且進(jìn)一步增大熱接觸面積。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的一種降低污泥間接干化中熱損失的污泥干化方法，包括：

將經(jīng)機(jī)械初步脫水之后含水率80％左右的污泥漿自入料部分輸入至干化機(jī)的干化腔；具體來(lái)說(shuō)，以高速旋轉(zhuǎn)的刀片將污泥漿打碎后落入干化腔之內(nèi)；被破碎的污泥漿迅速與干化腔中返流的部分干化的污泥顆?；旌?，包裹在部分干化的污泥顆粒外層，使得污泥料形成以污泥顆粒為主的流態(tài)；

推動(dòng)污泥料前進(jìn)，并且受到熱交換器的初步加熱干化；

將一部分已經(jīng)形成顆?；⒊醪礁苫奈勰嗔戏祷刂粮苫坏娜肓喜糠?，與剛進(jìn)入干化腔的污泥漿混合，混合后污泥料的整體含水率下降至40％左右；

繼續(xù)推動(dòng)混合后的污泥料與熱交換器的熱接觸面的接觸，進(jìn)行加熱干化；其中熱接觸面與污泥料的推進(jìn)方向相互垂直；熱接觸面與污泥料呈現(xiàn)線狀接觸，污泥料在該熱接觸面上稍一附著就會(huì)隨著水分脫除帶來(lái)的吸附力下降以及污泥料推進(jìn)的擠壓而脫落，避免了降低熱傳導(dǎo)效率的干燥界面的形成；

經(jīng)過(guò)多次與熱交換器接觸而達(dá)到干化標(biāo)準(zhǔn)的污泥顆粒由出料部分輸出。

以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。