CN110204169A - 嵌套式污泥低温干化与造粒装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌套式污泥低温干化与造粒装置及其方法，属于污泥处理装置领域。该装置的核心是内滚筒和外滚筒组成的双滚筒结构，外滚筒同轴嵌套在内滚筒外面，两个滚筒之间通过周向的多条支撑杆进行固定，且在两个滚筒之间形成一个环形空腔，污泥在内滚筒中进行分散与干化，在外滚筒与内滚筒之间的环形空腔中进行二次干化与造粒。该装置所占的平面空间比原先的分段式污泥低温干化装置缩小了二分之一。而且相对于分段式的污泥干化造粒而言，本发明的该装置可以使污泥干化的效率从原先分段式的60‑80％提高至90‑98％，在污泥与烟气的热交换反应经历时间相同的情况下，嵌套式污泥低温干化相比分段式污泥低温干化的产量提高40‑60％。

Description

嵌套式污泥低温干化与造粒装置及其方法

技术领域

本发明属于污泥处理装置领域，具体涉及一种嵌套式污泥低温干化与造粒装置及其方法。

背景技术

城市污水和工业废水在净化过程中会产生大量的污泥，这种污泥不仅含有病源微生物、多种有机和无机污染物以及重金属，而且含水率高而体积庞大，因此，是一类危害性极大的固体废弃物。如何经济安全地处理污水处理厂污泥是世界性的环境难题，解决这一环境难题对我国来说已刻不容缓，这是因为我国污泥的数量特别大，已超过1亿吨/年(含水率80％)，并以每年10-15％的增长率增加，因此根本没有污泥填埋的空间；另外由于我国的生活污水和工业废水合并处理，从而使污泥的成分非常复杂，特别是重金属含量很高，无法土地利用。目前我国大部分污泥只经过初步处理后，便进行无序地临时堆存或简单填埋，不仅占用大面积的土地资源，而且破坏生态环境和污染地下水资源，对局部环境造成严重的二次污染。

污泥无害化、减量化和资源化处理是世界各国共同努力的目标，而降低污泥的含水率和减小污泥的体积，首先使污泥实现减量化，是最终实现污泥无害化和资源化处理的关键。实践已表明，“热干化”是污泥深度脱水和减少体积最有效的方法，但是，污泥热干化是能量净消耗的过程，能耗费用通常占污泥处理总费用的百分之八十以上，因而存在“能耗瓶颈”。同时实验研究表明，当干化温度＞300℃时，会使污泥中的一些有机物发生热解，这一结果不仅造成尾气中含有大量有害气体而使尾气的处理成本大大增加，而且因污泥中有机物含量减少而使污泥热值资源的利用价值降低。因此，污泥干化必须在低温下进行。

中国的能源结构以燃煤为主，中国煤炭年消费量超过36亿吨，约占国内能源总消费66％，在未来的二十年里，中国整体煤炭消费量仍将保持较高水平。全国各地遍布的大大小小热电厂，以及水泥厂和垃圾焚烧厂等排放的烟气温度一般在120～200℃之间，大量的能源以废能的形式通过烟气被排放而损失掉，这些排放的烟气中所蕴藏的巨大潜能，正是污泥低温干化最理想的热源，特别是在利用烟气余热干化污泥的同时，由于采用了热烟气与湿污泥直接接触的方式，湿污泥可以吸附烟气中60％以上的PM2.5和43％以上的PM10，以及22-25％的二氧化硫等，因此具有源头控制雾霾的作用。实验研究表明，在低温条件(即120-200℃的烟气温度)下，要完成污泥干化与造粒过程，需要足够的空间与充分的时间来保证热烟气与湿污泥之间的热交换反应。然而，在具体实施利用烟气余热或采用独立自备热源烟气的污泥低温干化工程时，常常因为工程项目实施单位缺少足够的空间位置，而使污泥低温干化与造粒的一体化装置及其辅助设施在平面空间位置上难以布置，最终影响工程项目的落地。

为了改变因空间位置狭小而影响污泥低温干化工程难以实施的现象，我们发明了一种嵌套式污泥低温干化与造粒一体化装置，不仅使污泥低温干化的效率提高，而且使污泥干化与造粒过程可以在最小的平面空间里完成，从而使利用烟气余热或独立自备热源烟气的污泥低温干化工程所需要的占地面积，比原先同等规模的污泥低温干化工程所占的平面空间减少了二分之一以上，这为顺利地推广污泥低温干化技术，特别是能够充分利用烟气余热资源，彻底克服污泥热干化的“能耗瓶颈”，创造了有利条件。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种嵌套式污泥低温干化与造粒装置及其方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其包括内滚筒和外滚筒，所述的外滚筒同轴嵌套在内滚筒外面，且在两个滚筒之间形成环形空腔；内滚筒和外滚筒由驱动装置驱动旋转；所述的内滚筒的内壁上设有若干排沿内滚筒周向布设的扬料板，每排扬料板中的所有扬料板在内滚筒的前端到后端之间均匀排列；每块扬料板均突出内滚筒的内壁，用于在内滚筒转动过程中带动污泥一并转动，并在转至顶部区域时使污泥重新落下；所述的内滚筒前端设有第一进气口和污泥进料口，后端底面设有第一污泥出料口，所述的第一污泥出料口连通内滚筒和所述的环形空腔；内滚筒中靠近污泥进料口处设有用于对污泥进行分散的污泥分散器；所述的外滚筒内壁上设有一条或多条污泥移动导向板，所述的污泥移动导向板为以螺旋形式从外滚筒后端向前端延伸的导向板；所述的外滚筒前端设有第二进气口，前端底面设有第二污泥出料口，内滚筒和外滚筒后端均设有出气口。

作为优选，每块扬料板的安装平面与内滚筒轴心线呈倾斜角度，且在内滚筒带动扬料板由内底面向内顶面旋转过程中，扬料板形成一个斜坡面，使污泥在斜坡面上向靠近内滚筒后端一侧滑落。

作为优选，所述的内滚筒和外滚筒之间通过若干条支撑杆进行固定支撑。

作为优选，所述的内滚筒和外滚筒固定于同一条中心轴上，同步旋转。

进一步的，所述的中心轴由驱动装置驱动旋转。

作为优选，所述的驱动装置为调频电机。

作为优选，所述的内滚筒和外滚筒后端共用同一个出气口。

作为优选，所述的内滚筒筒体直径为1.5～3.0m，长为8～25m。

作为优选，所述的外滚筒筒体直径为3.0～5.0m，长为8～25m。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述干化与造粒装置的污泥低温干化与造粒方法，其步骤如下：

通过驱动装置带动内滚筒和外滚筒按设定的转速不间断地顺时针方向转动，含水率从80％及以上的湿污泥通过前端上方的污泥进料口被连续送入内滚筒内，热烟气通过内滚筒前端的第一进气口被连续地送入内滚筒内，与湿污泥直接接触进行热交换反应，在污泥分散器和扬料板的共同作用下，使污泥的含水率降至60％以下，然后从内滚筒后端的第一污泥出料口落入外滚筒的后端内；在外滚筒中，利用污泥移动导向板推动从内滚筒落下的污泥，从后端向前端移动；同时将热烟气从第二进气口送入外滚筒中，在外滚筒与内滚筒之间的环形空腔中，使热烟气与污泥继续直接接触进行热交换反应，当污泥的含水率降至40％以下并自然形成粒径为2-8毫米的污泥颗粒，将其从前端下方的第二污泥出料口输出进行冷却，污泥颗粒冷却至常温时，含水率降至＜30％，体积减少至原体积的三分之一以下，并保存95％原始热值；经过污泥干化后的烟气尾气，通过引风机从内滚筒和外滚筒后端的出气口抽出，进行除尘处理后，达标排放。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1)如果利用烟气余热干化污泥，可以在不消耗新能源的情况下，将污水处理厂污泥的含水量占总重量质量百分比降至30％以下，使污泥体积减少至三分之一以下，彻底克服了污泥热干化的“能耗瓶颈”。

2)嵌套式污泥低温干化装置所占的平面空间比原先的分段式污泥低温干化装置缩小了二分之一，从而改变了热电厂、水泥厂、垃圾焚烧厂等因地面空间狭小而使利用烟气余热干化污泥工程项目难以落地的现象。

3)以湿污泥与热烟气直接接触的干化方式，不仅使污泥干化的效率达到最大化，更重要的是污泥能够吸附烟气中大量的PM2.5和PM10以及二氧化硫，从而起到了对大气污染的源头控制作用。

4)由于本发明将污泥低温干化从原先的分段式变为嵌套式，污泥分散与干化过程在全封闭的状态下进行，从而使污泥分散与干化设备的筒体内外同时受热，因此，可以使污泥干化的效率从原先分段式的60-80％提高至90-98％，在污泥与烟气的热交换反应经历时间相同的情况下，嵌套式污泥低温干化相比分段式污泥低温干化的产量提高40-60％。

附图说明

图1是一种嵌套式污泥低温干化与造粒装置的结构示意图；

图2是安装扬料板后的内滚筒断面示意图(以4排扬料板为例)；

图3是外滚筒的结构示意图；

图中附图标记：内滚筒1、外滚筒2、第一进气口3、污泥进料口4、污泥分散器5、扬料板6、第一污泥出料口7、支撑杆8、污泥移动导向板9、第二进气口10、出气口11、第二污泥出料口12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。

如图1所示，是一个实施例中的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其核心是内滚筒1和外滚筒2组成的双滚筒结构，外滚筒2同轴嵌套在内滚筒1外面，两个滚筒之间通过周向的多条支撑杆8进行固定，且在两个滚筒之间形成一个环形空腔。内滚筒1和外滚筒2的外形均为长形的筒体，其中内滚筒1的筒体直径为1.5～3.0m，长为8～25m；外滚筒2的筒体直径为3.0～5.0m，长为8～25m，根据实际需要进行设置，内滚筒1的外径必须小于外滚筒2的内径。污泥在内滚筒1中进行分散与干化，在外滚筒2与内滚筒1之间的环形空腔中进行二次干化与造粒。

内滚筒1和外滚筒2固定于同一条中心轴上，内滚筒1和外滚筒2由驱动装置驱动同步旋转，驱动装置可以采用调频电机配合减速器实现，当然也可以采用其他能够驱动滚筒旋转的设备。内滚筒1的内壁上设有4～8排扬料板6，4～8排扬料板6沿内滚筒1周向等间距布设。每排扬料板6中的所有扬料板6在内滚筒1的前端到后端之间均匀排列。如图2所示，每块扬料板6均突出内滚筒1的内壁，以能够较好地对污泥进行推动为准。在内滚筒1转动过程中，扬料板6带动污泥一并转动，并在转至顶部一定高度的区域时，污泥在重力作用下脱离扬料板6，落到下方的扬料板6上。落到下方的扬料板6上的污泥继续被带动旋转。为了使污泥能够沿内滚筒1轴向移动，最好需要使扬料板6倾斜安装，即每块扬料板6的安装平面与内滚筒1轴心线呈倾斜角度，且在内滚筒1带动扬料板6由内底面向内顶面旋转过程中，扬料板6形成一个斜坡面，使污泥在重力作用下沿斜坡面滚动，而斜坡面的低点靠近内滚筒1后端一侧，因此污泥能够在被扬起的过程中向后端滑动，然后从扬料板6上滑落，整体逐渐向内滚筒1的末端移动。污泥通过多次扬起、滑落后，可从后端输出。

内滚筒1前端设有第一进气口3，在前端的上方设有污泥进料口4，内滚筒1后端底面(即滚筒的圆柱侧面)设有第一污泥出料口7。其中，第一进气口3经过进风管道连接外部热风源，外部热风源可以是热电厂、水泥厂、垃圾焚烧厂、锅炉等具有余热烟气的设施的烟气排放口，也可以是能够产生热风的设备，热烟气或热风进入双层滚筒后用于干化污泥。污泥是从污泥进料口4输入的。内滚筒1中靠近污泥进料口4处设有污泥分散器5，用于对从污泥进料口4输入的污泥进行初步分散。污泥分散器5可以采用现有技术中的分散设备，也可以采用钢制的链条或者链锤等设备实现。第一污泥出料口7连通内滚筒1和两个滚筒之间的环形空腔，经过内滚筒1初步干化后的污泥从第一污泥出料口7掉落，进入两个滚筒之间的环形空腔，继续进行干化。

外滚筒2内壁上设有一条或多条污泥移动导向板9。如图3所示，污泥移动导向板9为以螺旋形式从外滚筒2后端向前端延伸的导向板，形成一个螺旋输送结构。外滚筒2前端设有第二进气口10和第二污泥出料口12，内滚筒1和外滚筒2后端设有共有的出气口11，第二进气口10经过通风管道也连接烟气余热源或者热风设备。而第二污泥出料口12设置于外滚筒2前端底面上(即外滚筒2的圆柱侧面)，可通过污泥传送带连接污泥存储区域。出气口11通过管道连接尾气处理设备后达标排放。在本实施例中，尾气处理设备可根据需要选择多级除尘设备或者除尘脱硫装置。

基于上述干化与造粒装置的污泥低温干化与造粒方法，其步骤如下：

将待处理的含水量占总重量质量百分比为80％及以上的污水处理厂污泥，预先存储于污泥储存仓中。通过驱动装置带动内滚筒1和外滚筒2按设定的转速不间断地顺时针方向转动，含水率从80％及以上的湿污泥通过双螺旋定量进泥机19分割为块状后，均匀连续地通过前端上方的污泥进料口4被连续送入内滚筒1内，热电厂、水泥厂、垃圾焚烧厂、锅炉等排放的热烟气通过引风机从内滚筒1前端的第一进气口3被连续地送入内滚筒1内，与湿污泥直接接触进行热交换反应。污泥和热烟气的输入量需要控制在一定的最佳比例。经过污泥分散器5分散后的污泥块，被扬料板6逐渐进行扬起——下落，再结合热烟气的干化过程，继续破碎为更小的块状。因此，在污泥分散器5和扬料板6的共同作用下，使污泥的含水率降至60％以下，然后从内滚筒1后端的第一污泥出料口7落入外滚筒2的后端内。在外滚筒2中，利用污泥移动导向板9推动从内滚筒1落下的污泥，从后端向前端移动；同时将热烟气从第二进气口10送入外滚筒2，在外滚筒2和内滚筒1之间的环形空腔中，使热烟气与污泥继续直接接触进行热交换反应，在污泥移动导向板9推动过程中，污泥又会逐渐形成粒状，由此实现污泥造粒。当污泥的含水率降至40％以下并自然形成粒径为2-8毫米的污泥颗粒，将其从前端下方的第二污泥出料口12输出进行冷却，污泥颗粒冷却至常温时，含水率降至＜30％，体积减少至原体积的三分之一以下，并保存95％原始热值，可作为辅助燃料与煤一起掺烧，也可以作为水泥的原料，或烧制轻质节能砖、陶粒等资源化利用。经过污泥干化后的烟气尾气，通过引风机从内滚筒1和外滚筒2后端的出气口11抽出，进行除尘处理后，达标排放。

在该实施例中，嵌套式污泥低温干化与造粒装置所占的平面空间比原先的分段式污泥低温干化装置缩小了二分之一。而且由于本发明将污泥低温干化从原先的二段分段式变为嵌套式，污泥分散与干化过程(相当于原先的第一段干化)在全封闭的状态下进行，不仅使污泥分散与干化设备的内筒体1不会因暴露降温而损失能量，而且使污泥分散与干化设备的内筒体1内外同时受热。对于内滚筒1而言，不仅不存在散热，反而会由外滚筒2向其输入热量，因此使得湿污泥的干化效率大大提高。试验表明，相对于分段式的污泥干化造粒而言，本发明的该装置可以使污泥干化的效率从原先分段式的60-80％提高至90-98％，在污泥与烟气的热交换反应经历时间相同的情况下，嵌套式污泥低温干化相比分段式污泥低温干化的产量提高40-60％。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，包括内滚筒(1)和外滚筒(2)，所述的外滚筒(2)同轴嵌套在内滚筒(1)外面，且两个滚筒之间形成环形空腔；内滚筒(1)和外滚筒(2)由驱动装置驱动旋转；所述的内滚筒(1)的内壁上设有若干排沿内滚筒(1)周向布设的扬料板(6)，每排扬料板(6)中的所有扬料板(6)在内滚筒(1)的前端到后端之间均匀排列；每块扬料板(6)均突出内滚筒(1)的内壁，用于在内滚筒(1)转动过程中带动污泥一并转动，并在转至顶部区域时使污泥重新落下；所述的内滚筒(1)前端设有第一进气口(3)和污泥进料口(4)，后端底面设有第一污泥出料口(7)，所述的第一污泥出料口(7)连通内滚筒(1)和所述的环形空腔；内滚筒(1)中靠近污泥进料口(4)处设有用于对污泥进料进行分散的污泥分散器(5)；所述的外滚筒(2)内壁上设有一条或多条污泥移动导向板(9)，所述的污泥移动导向板(9)为以螺旋形式从外滚筒(2)后端向前端延伸的导向板；所述的外滚筒(2)前端设有第二进气口(10)，前端底面设有第二污泥出料口(12)，内滚筒(1)和外滚筒(2)后端均设有出气口(11)。

2.如权利要求1所述的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，每块扬料板(6)的安装平面与内滚筒(1)轴心线呈倾斜角度，且在内滚筒(1)带动扬料板(6)由内底面向内顶面旋转过程中，扬料板(6)形成一个斜坡面，使污泥在斜坡面上向靠近内滚筒(1)后端一侧滑落。

3.如权利要求1所述的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，所述的内滚筒(1)和外滚筒(2)之间通过若干条支撑杆(8)进行固定支撑。

4.如权利要求1所述的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，所述的内滚筒(1)和外滚筒(2)固定于同一条中心轴上，同步旋转。

5.如权利要求4所述的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，所述的中心轴由驱动装置驱动旋转。

6.如权利要求1所述的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，所述的驱动装置为调频电机。

7.如权利要求1所述的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，所述的内滚筒(1)和外滚筒(2)后端共用同一个出气口(11)。

8.如权利要求1所述的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，所述的内滚筒(1)筒体直径为1.5～3.0m，长为8～25m。

9.如权利要求1所述的嵌套式污泥低温干化与造粒装置，其特征在于，所述的外滚筒(2)筒体直径为3.0～5.0m，长为8～25m。

10.一种利用如权利要求1所述干化与造粒装置的污泥低温干化与造粒方法，其特征在于，步骤如下：

通过驱动装置带动内滚筒(1)和外滚筒(2)按设定的转速不间断地顺时针方向转动，含水率从80％及以上的湿污泥通过前端上方的污泥进料口(4)被连续送入内滚筒(1)内，热烟气通过内滚筒(1)前端的第一进气口(3)被连续地送入内滚筒(1)内，与湿污泥直接接触进行热交换反应，在污泥分散器(5)和扬料板(6)的共同作用下，使污泥的含水率降至60％以下，然后从内滚筒(1)后端的第一污泥出料口(7)落入外滚筒(2)的后端内；在外滚筒(2)中，利用污泥移动导向板(9)推动从内滚筒(1)落下的污泥，从后端向前端移动；同时将热烟气从第二进气口(10)送入外滚筒(2)中，在外滚筒(2)与内滚筒(1)之间的环形空腔中，使热烟气与污泥继续直接接触进行热交换反应，当污泥的含水率降至40％以下并自然形成粒径为2-8毫米的污泥颗粒，将其从前端下方的第二污泥出料口(12)输出进行冷却，污泥颗粒冷却至常温时，含水率降至＜30％，体积减少至原体积的三分之一以下，并保存95％原始热值；经过污泥干化后的烟气尾气，通过引风机从内滚筒(1)和外滚筒(2)后端的出气口(11)抽出，进行除尘处理后，达标排放。