一種污泥過熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置及方法
【技術領域】
[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熱蒸汽為干燥介質、余熱二重利用裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著中國城鎮(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，我國城鎮(zhèn)累計建成污水處理廠3622座，污水處理能力約1.53億m3/d，80%含水率的污泥產量已超過3000萬t ；2015年，我國年產污泥(80%含水率)總量將達到3359萬t ;預計到2018年，80%含水率的污泥產量將進一步突破4000萬t(阮辰晈.我國污泥處理處置產業(yè)發(fā)展的方向性思考[J].凈水技術，2015，34 (si):1-3.)0污泥是一種污染治理工藝的副產品，具有含水率高、成分復雜、含有大量致命微生物等特點，且容易造成二次污染，對其進行干燥處理是實現(xiàn)污泥無害化、減量化和資源化利用的前提，污泥干燥后經過二次處理提高其附加值，對其進行再利用。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濟性不好且容易產生二噁英等物質，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)干燥通常采用熱風作為干燥介質，存在氧化分解、著火、爆炸及能耗高等缺點。過熱蒸汽干燥作為一種新型干燥方式，它是指利用過熱蒸汽直接與物料接觸而去除水分的操作。過熱蒸汽具有比熱容大、傳熱傳質系數(shù)大且潛熱大等優(yōu)點，故以過熱蒸汽為干燥介質進行干燥所需質量流量小、速度快、時間短，具有顯著的節(jié)能效果。過熱蒸汽干燥尾氣全部為蒸汽，具有大量的潛熱，因此過熱蒸汽能否實現(xiàn)節(jié)能的關鍵是如何經濟地利用干燥過程產生的多余乏汽。根據(jù)文獻資料(張緒坤，孫瑞晨，王學成等.污泥過熱蒸汽薄層干燥特性及干燥模型構建[J].農業(yè)工程學報，2014，30 (14):258-266.)可知，過熱蒸汽干燥初始階段存在冷凝特性，該特性對于干燥過程是負面的，因為蒸汽凝結使物料的含水率增加，延長整個干燥過程的時間。由文獻中圖5即污泥過熱蒸汽干燥初始階段干燥曲線可知，污泥在160?280°C過熱蒸汽干燥條件下，初始凝結時間在40?15s不等，這就使得整個干燥過程時間增加，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80%左右，若將1噸的含水80%的污泥干燥至含水20%，將產生0.75噸的高溫乏汽。如果能利用高溫乏汽余熱對物料進行預熱和多重利用，一方面實現(xiàn)了節(jié)能，另一方面縮短了干燥時間，提高了干燥效率，進一步實現(xiàn)了節(jié)能。除此之夕卜，當蒸汽由氣相變成液相時會釋放大量的潛熱，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]目前污泥過熱蒸汽干燥乏汽余熱利用裝置及方法如下:
中國專利CN 201530772 U公開了一種雙級槳葉干燥機污泥過熱蒸汽干化系統(tǒng)，該系統(tǒng)對污泥干燥后進行焚燒，焚燒產生的蒸汽作為整個干燥的熱源，二級槳葉干燥機產生的多余蒸汽用于一級槳葉干燥機進行干燥，采用間接換熱的方式對蒸汽循環(huán)利用，高效節(jié)能，最后對廢棄物進行處理，實現(xiàn)了物料零排放、零污染。然而，一級槳葉干燥機產生的蒸汽經處理后簡單用于污泥焚燒未能用于其他干燥過程且污泥未能再利用。
[0006]中國專利CN 1686876 A公開了一種污泥的過熱蒸汽干燥方法及其干燥裝置，通過利用污泥干燥產生的尾氣與水或者氟利昂、甲醇等液態(tài)物質進行換熱，換熱后的水經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了大量能量。
[0007]中國專利CN 101823830 A公開了一種過熱蒸汽閉路循環(huán)的污泥干燥裝置和干燥方法，將干燥過程中產生的尾氣一部分用于預干燥一部分用于內循環(huán)，降低了干燥能耗。但是，該裝置并未對預干燥過程產生的尾氣進行再利用，也未對冷凝水的顯熱進行回收。
[0008]中國專利CN 102260033 A和CN 102276131 A同時公開了一種污泥二次蒸汽壓縮干燥方法，干燥過程中污泥與油按比例混合，通過對二次蒸汽進行壓縮提高其品位，由于二次蒸汽中存在不凝性氣體且受壓縮機效率影響，整個壓縮過程能量損失較大，導致能耗較高；干燥過程油與污泥混合，雖然干燥后對兩者進行分離，但難以對兩者徹底分離，進而影響了污泥的再利用。
[0009]中國專利CN 101822933 A公開的是可重復利用的過熱蒸汽干燥方法及裝置，利用能量多級利用的思想，第一級系統(tǒng)采用壓力過熱蒸汽干燥，其產生的尾氣用于后一級干燥系統(tǒng)使用，依次類推。隨著級數(shù)的增加，干燥系統(tǒng)越來越復雜，設備投資成本增加，且級數(shù)越大溫差逐漸減小干燥效果越差，采用壓力過熱蒸汽對系統(tǒng)安全性要求較高。
[0010]現(xiàn)有污泥過熱蒸汽乏汽余熱利用方法和裝置難以對乏汽余熱充分回收利用，通過蒸汽壓縮提高乏汽品位的方法受壓縮機效率、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)污泥處理方法進行處理，難以對污泥進行再利用。

【發(fā)明內容】

[0011]針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種污泥過熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置及方法，一方面它可以對污泥過熱蒸汽干燥產生的乏汽余熱進行二重利用，防止產生冷凝，提高干燥效率，高效節(jié)能；另一方面可以對干燥后的污泥成型，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，實現(xiàn)污泥資源化再利用。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種污泥過熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置，包括無軸螺旋加料器、氣閥、加熱器、雙軸攪拌干燥機、污泥顆粒成型機、網帶干燥機、尾氣洗滌塔、旋風分離器(A、B)、風機(A、B)和換熱器，其特征在于:所述無軸螺旋加料器外層有一夾套，夾套設置有夾套進汽口、夾套出汽口和冷凝水出口，無軸螺旋加料器設置有排汽口 ；無軸螺旋加料器出料口、旋風分離器B出料口同時與雙軸攪拌干燥機進料口相連，雙軸攪拌干燥機出料口、旋風分離器A出料口同時與污泥顆粒成型機進料口連接，污泥顆粒成型機出料口與網帶干燥機進料口相連，無軸螺旋加料器、雙軸攪拌干燥機、污泥顆粒成型機、網帶干燥機形成物流通道。
[0013]進一步的，所述加熱器出口通過管路與雙軸攪拌干燥機蒸汽進口連接，雙軸攪拌干燥機排汽口與旋風分離器A進口相連接，旋風分離器A出汽口通過管路與風機A進口連接，風機A出口通過管路分成兩路，一路通過氣閥A后與無軸螺旋加料器夾套進汽口相連接，另一路通過氣閥B后與加熱器進口相連，加熱器、雙軸攪拌干燥機、旋風分離器A、風機A和氣閥B形成內循環(huán)氣流通道。
[0014]進一步的，所述無軸螺旋加料器排汽口和夾套出汽口通過管路同時與旋風分離器B進口相連接，旋風分離器B出汽口通過管路與換熱器熱流介質進口連接，換熱器熱流介質出口通過管路與尾氣洗滌塔尾氣進口連接，無軸螺旋加料器、旋風分離器B、換熱器、尾氣洗滌塔形成外氣流通道。
[0015]進一步的，所述換熱器冷流介質出口與風機B進口相連，風機B出口與網帶干燥機進風口相連，換熱器、風機、網帶干燥機形成組合干燥。
[0016]進一步的，所述的網帶干燥機出風口與尾氣洗滌塔尾氣進口連接。
[0017]進一步的，所述的加熱器進口管路前端設置有氣閥C，經過氣閥C后的管路與經過氣閥B后的管路匯合并與加熱器進口相連。
[0018]一種污泥過熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置的污泥過熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用方法，將污泥過熱蒸汽干燥過程產生的乏汽余熱實現(xiàn)梯級二次利用，其特征在于:
(1)將污泥雙軸攪拌干燥機產生的高溫乏汽通入無軸螺旋加料器對污泥進行預熱處理，避免污泥進入雙軸攪拌干燥機產生凝結現(xiàn)象，實現(xiàn)高溫乏汽余熱第一次利用；
(2)將經過無軸螺旋加料器的乏汽在汽-氣換熱器中進一步換熱利用，加熱空氣作為污泥雙軸攪拌干燥機干燥后成型顆粒污泥干燥的熱源，實現(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程產生的尾氣通入尾氣洗滌塔，實現(xiàn)干燥過程無污染排放。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
1.污泥干燥以過熱蒸汽為干燥介質，避免了在高溫條件下熱風干燥出現(xiàn)的氧化、分解、燃燒和爆炸等危險，過熱蒸汽傳熱傳質系數(shù)大、比熱容大，所需質量流量小，干燥效率高，高效節(jié)能。
[0020]2.雙軸攪拌干燥機干燥產生的乏汽通過旋風分離器A除塵分離后由風機A將一部分乏汽返回到雙軸攪拌干燥機，經過加熱后的乏汽重新用于干燥，實現(xiàn)了蒸汽的循環(huán)利用；剩余部分乏汽抽送到無軸螺旋加料器夾套中給污泥原料預熱，有效地防止了干燥初期產生冷凝。
[0021 ] 3.經雙軸攪拌干燥機干燥后的低含水率污泥進入到污泥顆粒成型機對污泥成型，成型的污泥經過烘干后可用于制備園林、公路綠化顆粒肥料，實現(xiàn)了污泥的無害化、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。
[0022]4.無軸螺旋加料機預熱產生的蒸汽和不凝性氣體經過旋風分離器B除塵分離后進入換熱器中，冷空氣與高溫氣體換熱后通入網帶干燥機，網帶干燥機對成型后的污泥顆粒進行烘干，有效防止了污泥在成型過程中產生冷凝而使其含水率增加的問題。
[0023]5.整個干燥裝置實現(xiàn)了乏汽余熱的二重利用，大大降低了能耗，高效節(jié)能。干燥過程中產生的“廢水”進入污水處理廠處理，“廢氣”經過尾氣洗滌塔處理后排放，實現(xiàn)了零污染。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的干燥裝置結構示意圖。