一种利用热电厂废热的污泥干化系统及设备

技术领域

本发明实施例涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种利用热电厂废热的污泥干化系统及设备。

背景技术

近年来我国污水处理率的逐年提高，污水处理过程中产生的污泥量也日益增加，为防止二次污染和城市污泥的有效组分进行高效利用，污泥处理己经成为全世界关心的问题。目前污泥处理方式主要有填埋、焚烧、堆肥等，但无论何种方法都必须经过干化这一环节，如何经济、高效地干化污泥已成为污泥处理的重要课题。

热电厂每天要排出大量废热，利用热电厂发电排放的余热对污泥进行干化处理，这样一方面可使污泥的含水量大大降低，便于其最终安全、合理地进行处置，同时还可将热电厂原来无法利用的废余热加以充分利用，使能源不被浪费，体现了循环经济的发展理念。

发明人研究发现随着污泥含水率的降低，污泥黏度先增大后减小，存在污泥高粘滞区间，会导致污泥输送能耗增加。研究发现污泥在含水率为40％～60％时污泥粘度相对其它含水率时大。目前常见的污泥干化设备有螺旋干燥器、流化床干燥器、转盘干燥器等，并且通常只利用一种干化技术使污泥达到全干化，存在高粘滞区污泥附着在干化设备的内壁和搅拌辊上增加干化能耗，严重时甚至会引发污泥设备卡死事故，因此污泥干化系统处理粘性附着性污泥的能力越强越好。

发明人研究发现污泥含水率降至40％以下时，污泥导热系数变小，同时传质速率逐渐变慢，传热效率远远低于高含水率污泥干化过程，此时如果继续干化污泥，则需要的更高的干化温度强化换热，但污泥干化温度高于150℃会导致污泥中挥发性有机物的大量释放，会导致空气的污染，因此目前的同一温度干化技术能源利用率低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种利用热电厂废热的污泥干化系统及设备，解决了含水率40％～60％之间污泥黏度最大，容易附着在干化设备的内壁和搅拌辊或螺旋输送设备上增加能耗的问题，避免严重时甚至会引发污泥设备卡死事故，导致凝固后影响设备的使用的问题出现。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用热电厂废热的污泥干化系统及设备，包括污泥初级干燥装置、污泥混料处理装置、污泥次级干燥输送装置和尾气回收系统，其中所述初级干燥装置包括污泥送料装置、空心螺旋干化圆筒、余热回收加热筒和烟气循环轴，其中空心螺旋干化圆筒水平设置，空心螺旋干化圆筒外部套装有余热回收加热筒烟气循环轴设置在空心螺旋干化圆筒的轴心处，所述余热回收加热筒和烟气循环轴在空心螺旋干化圆筒的第二端处连通，所述余热回收加热筒的输入端和烟气循环轴的输出端均设置在空心螺旋干化圆筒的第一端，所述余热回收加热筒和烟气循环轴组成热媒介循环通道以对空心螺旋干化圆筒内的污泥进行初步干化；空心螺旋干化圆筒的内部设有空心螺旋叶片，所述空心螺旋干化圆筒的第二端的端面处设有电机四，所述电机四的动力端与空心螺旋叶片连接以驱动空心螺旋干化圆筒内的污泥搅拌并由空心螺旋干化圆筒的第一端输送至第二端；

所述空心螺旋干化圆筒靠近第二端处具有污泥输出端和尾气回收端，所述污泥输出端与所述污泥混料处理装置的输入端连接，所述污泥混料处理装置的输出端与所述污泥次级干燥输送装置的输入端连接；所述尾气回收端与所述尾气回收系统的输入端连接。

作为优选的，所述污泥送料装置包括湿污泥进料装置和干污泥进料装置，所述湿污泥进料装置的输出端连接在临近空心螺旋干化圆筒的第一端处，所述干污泥进料装置的输出端连接在临近空心螺旋干化圆筒的第二端处。

作为优选的，所述湿污泥进料装置包括第一进料斗、三组螺旋叶片、传动装置、电机一和电机二，其中三组所述螺旋叶片均安装在第一进料斗内并贴靠在第一进料斗内的锥形内壁上，电机一的输出端通过传动装置与三组所述螺旋叶片动力连接并可带动螺旋叶片自转；所述电机二通过传动装置与三组所述螺旋叶片连接并可驱动三组所述螺旋叶片沿第一进料斗的轴线公转；

所述干污泥进料装置包括第二进料斗、绞龙输送叶片和电机三，其中绞龙输送叶片设置在第二进料斗内，所述电机三的输出端与所述绞龙输送叶片连接，绞龙输送叶片由第二进料斗的中部延伸至第二进料斗的下部输出口处。

作为优选的，所述污泥初级干燥装置有2-4组。

作为优选的，所述污泥混料处理装置包括用于将污泥充分搅拌的污泥混匀机和用于将初步干燥后的污泥挤压呈条的污泥挤压成型螺旋，所述污泥混匀机的输入端与所述污泥初级干燥装置的污泥输出端连接，污泥混匀机的输出端设置在污泥挤压成型螺旋的上方，所述污泥挤压成型螺旋设置在污泥次级干燥输送装置第一端的顶部。

作为优选的，所述次级干燥输送装置的主体为带式污泥干化输送装置，所述带式污泥干化输送装置的内部包括若干个固定转轮，固定转轮的内部为中空的管状结构，相邻两个固定转轮的管状结构通过耐高温弯曲软管连接，使得若干个固定转轮内部的管状结构形成依次连接的通道，该通道内通入热媒介，以通过固定转轮对带式污泥干化输送装置输送面输送的污泥进行次级加热；

所述带式污泥干化输送装置的第二端处设有用于剔除带式污泥干化输送装置输送面的污泥的刮泥器。

作为优选的，还包括分区干化装置防护外壳，所述空心螺旋干化圆筒、余热回收加热筒、烟气循环轴、污泥混料处理装置和污泥次级干燥输送装置均设置在分区干化装置防护外壳中，所述分区干化装置防护外壳临近带式污泥干化输送装置的第二端设有干污泥螺旋出料口。

作为优选的，所述分区干化装置防护外壳的内部空腔通过管路与所述尾气回收系统连通。

作为优选的，所述尾气回收系统包括依次连接的尾气冷凝装置和尾气生物处理装置。

作为优选的，所述热媒介为130-180℃的废热烟气、或者110℃～150℃的废蒸汽。

使用本发明的有益效果是：

1、本发明分区污泥干化装置由空心螺旋干化圆筒、成型装置和带式干化输送装置组成。污泥干化在一台设备上实现分区干化，即含水率80-60％采用空心螺旋干化圆筒提高换热效率，40％至全干采用带式干化装置避免高输送能耗。

2、本发明所述空心螺旋干化圆筒，在空心位置和圆筒外侧通入热电厂废热烟气或废热水能有效地以“包裹式”干化污泥，使传热更加充分；同时相比于传统有轴螺旋式干化设备中污泥极易在搅拌辊接缝处粘连，耗费能源高且需要人工清洗，采用空心螺旋干化圆筒将搅拌辊与中心轴分离开，使接缝处不再阻塞污泥，减少输送能耗，干化圆筒在带式干化装置上方平行放置，可多个设备同时工作，更加高效地干化污泥。

3、本发明带式干化设备的履带下设置加热装置，加热装置由管道组成，相邻管道间用可弯曲耐热软管相连，软管管道交错放置，根据干化传热和污泥传质系数及污染物释放特性，在入口处通入温度130-180℃的废烟气，或110℃～150℃的废蒸汽，能够与干化圆筒下方通入的烟气同时工作，实现上下同时干化成型污泥，提高污泥传质传热效果。

4、本发明中湿污泥螺旋进料器由三螺旋组成，其中的垂直螺旋可根据污泥干化效果调整进料速度，保证污泥匀速进入空心螺旋干化圆筒；空心螺旋干化圆筒的电机可根据污泥干化效果调节转速，使污泥受热均匀，无卡壳事故发生。

5、本发明在利用干污泥螺旋进料器加入粉末状干料与空心螺旋干化圆筒输送来的含水率约60％的污泥有效混合，使污泥含水率降低至40％左右，有效规避含水率为40％～60％的污泥最大粘滞区，减少干化工程的输送能耗，节约能源。

6、本发明污泥干化产生的废气有引风机通入尾气处理装置，此过程实现热电厂废水高效利用，并实现尾气处理，保护环境。

7、本发明有效利用热电厂废热作为干化热源，通过烟气循环换热，实现对湿污泥的干化处理，有效利用废热降低污泥干化的成本，实现污泥无害化处理，提高项目运行的经济效益。

附图说明

图1为本发明利用热电厂废热的污泥干化系统及设备的正视图。

图2为本发明利用热电厂废热的污泥干化系统及设备的后视图

图3为本发明利用热电厂废热的污泥干化系统及设备的俯视图。

图4为本发明利用热电厂废热的污泥干化系统及设备中固定转轮和耐热软管的连接示意图。

图5为本发明利用热电厂废热的污泥干化系统及设备中热媒介通道和空心螺旋干化圆筒剖面示意图。

附图标记包括：

1-分区干化装置防护外壳；2-湿污泥进料装置；3-电机一；4-电机二；5-热媒介通道；6-电机三；7-干污泥进料装置；8-电机四；9-尾气冷凝装置；10-尾气生物处理装置；11-电机五；12-固定转轮；13-带式污泥干化输送装置；14-耐热软管；15-刮泥器；16-干污泥螺旋出料口；17-电机六；18-空心螺旋干化圆筒；19-烟气循环轴；20-污泥混匀机；21-污泥挤压成型螺旋；22-干化装置底座；23-齿轮一；24-电机七；25-污泥成型机；26-支撑座；27-污泥干化尾气管道；

A-第三筒；B-第二筒；C-第一筒；D-湿污泥；E-干活热媒介。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

如图1-图5所示，本实施例提出一种利用热电厂废热的污泥干化系统及设备，包括污泥初级干燥装置、污泥混料处理装置、污泥次级干燥输送装置和尾气回收系统，其中初级干燥装置包括污泥送料装置、空心螺旋干化圆筒18、余热回收加热筒和烟气循环轴19，其中空心螺旋干化圆筒18水平设置，空心螺旋干化圆筒18外部套装有余热回收加热筒烟气循环轴19设置在空心螺旋干化圆筒18的轴心处，余热回收加热筒和烟气循环轴19在空心螺旋干化圆筒18的第二端处连通，余热回收加热筒的输入端和烟气循环轴19的输出端均设置在空心螺旋干化圆筒18的第一端，余热回收加热筒和烟气循环轴19组成热媒介循环通道以对空心螺旋干化圆筒18内的污泥进行初步干化；空心螺旋干化圆筒18的内部设有空心螺旋叶片，空心螺旋干化圆筒18的第二端的端面处设有电机四8，电机四8的动力端与空心螺旋叶片连接以驱动空心螺旋干化圆筒18内的污泥搅拌并由空心螺旋干化圆筒18的第一端输送至第二端；空心螺旋干化圆筒18靠近第二端处具有污泥输出端和尾气回收端，污泥输出端与污泥混料处理装置的输入端连接，污泥混料处理装置的输出端与污泥次级干燥输送装置的输入端连接；尾气回收端与尾气回收系统的输入端连接。

具体的，热电厂废热烟气或热水经热媒介通道5进入，温度为90-130℃左右，如图5所示，热媒介通道5位于空心螺旋干化圆筒18中第二筒B和第三筒A之间进入，从第一筒C排出，包裹住空心螺旋干化圆筒18，电机四8位于空心螺旋干化圆筒18尾部，电机四8工作带动空心螺旋叶片对湿污泥起到输送和翻动作用，空心螺旋叶片转速可以根据污泥干化情况调节转速使污泥受热均匀，采用空心螺旋输送使输送污泥不再阻塞或卡死设备，从而减少输送能耗。废烟气或热水热媒质循环一周由螺旋干化圆筒的第一筒C排出；湿污泥经空心螺旋干化圆筒18干化后含水率降至60％左右，在空心螺旋干化圆筒18尾部与干污泥螺旋进料装置加入的干污泥混合进入污泥混匀机20后进入污泥成型机25中。如图5所示，第一筒C内部、第二筒B和第三筒A之间为干化热媒介E流动通道，而第一筒C和第二筒B之间为湿污泥D的流动通道。

污泥送料装置包括湿污泥进料装置2和干污泥进料装置7，湿污泥进料装置2的输出端连接在临近空心螺旋干化圆筒18的第一端处，干污泥进料装置7的输出端连接在临近空心螺旋干化圆筒18的第二端处。湿污泥进料装置2与分区污泥干化装置的空心螺旋干化圆筒18第一端相连接，干污泥螺旋进料装置与分区污泥干化装置的空心螺旋干化圆筒18第二端附近相连接，混合污泥进入污泥成型机25中，经挤压成型落到下方带式污泥干化输送装置13上，最终干化的污泥经刮泥器15刮下后得到干化污泥，整个污泥干化过程中产生的废气经干化尾气管道传入尾气冷凝装置9对水分进行冷凝液化，未冷凝的气体进入生物处理装置中进行处理。

湿污泥进料装置2包括第一进料斗、三组螺旋叶片、传动装置、电机一3和电机二4，其中三组螺旋叶片均安装在第一进料斗内并贴靠在第一进料斗内的锥形内壁上，电机一3的输出端通过传动装置与三组螺旋叶片动力连接并可带动螺旋叶片自转；电机二4通过传动装置与三组螺旋叶片连接并可驱动三组螺旋叶片沿第一进料斗的轴线公转。湿污泥进料装置2位于分区污泥干化装置的空心螺旋干化圆筒18前端位置，其湿污泥进料装置2中电机一3位于湿污泥进料装置2上方，电机一3工作带动三个螺旋叶片分别运动且可以根据污泥粘度调节转速，电机二4也位于湿污泥进料装置2上方，电机二4工作带动三个螺旋围绕中心轴同时运动，从开口处加入的污泥含水率80％左右，较为粘稠，三个螺旋轴同时转动且相互独立能够有效将粘稠污泥全部刮下，不留残余，不用耗费人工进行清理。

干污泥进料装置7包括第二进料斗、绞龙输送叶片和电机三6，其中绞龙输送叶片设置在第二进料斗内，电机三6的输出端与绞龙输送叶片连接，绞龙输送叶片由第二进料斗的中部延伸至第二进料斗的下部输出口处。干污泥进料装置7中，电机三6位于干污泥进料装置7顶部，电机三6工作带动螺旋叶片转动，由此加入粉末状干料，与空心螺干化圆筒中含水率60％左右的污泥混合，落在下方污泥混匀机20后进入污泥成型机25中，混匀后的污泥含水率40％以下。含水率为40％～60％的污泥具有很强的粘滞性，此举可以有效规避最大粘滞区，减少干化的输送能耗，节约能源。

污泥初级干燥装置有2-4组。如图3所示，本分区污泥干化设备设置两个空心螺旋干化圆筒18，其特征是空心螺旋干化圆筒18平行放置，两个空心螺旋干化圆筒18可以分别工作互不干扰，产生的污泥全部落入下方污泥成型机25中，而实际工作中可根据下方污泥成型机25和带式污泥干化输送装置13的宽度设置2-4个空心螺旋干化圆筒18，本设备都可以实现独立干化功能。

污泥混料处理装置包括用于将污泥充分搅拌的污泥混匀机20和用于将初步干燥后的污泥挤压呈条的污泥挤压成型螺旋21，污泥混匀机20的输入端与污泥初级干燥装置的污泥输出端连接，污泥混匀机20的输出端设置在污泥挤压成型螺旋21的上方，污泥挤压成型螺旋21设置在污泥次级干燥输送装置第一端的顶部。具体的，污泥成型机25中，电机七24位于污泥成型机25尾部，齿轮一23和成型齿轮啮合，并与电机七24交错相连，电机七24工作带动齿轮一23和成型齿轮运动使污泥成型机25开始工作，来自污泥混匀机20的污泥经成型机变成面条状，落到下方带式污泥干化输送装置13的传送带上。

次级干燥输送装置的主体为带式污泥干化输送装置13，电机五11作为驱动带式污泥干化输送装置13转动的动力装置，带式污泥干化输送装置13的内部包括若干个固定转轮12，固定转轮12的内部为中空的管状结构，相邻两个固定转轮12的管状结构通过耐热软管14连接接，使得若干个固定转轮12内部的管状结构形成依次连接的通道，该通道内通入热媒介，以通过固定转轮12对带式污泥干化输送装置13输送面输送的污泥进行次级加热带式污泥干化输送装置13的第二端处设有用于剔除带式污泥干化输送装置13输送面的污泥的刮泥器15。带式污泥干化输送装置13中，包括固定转轮12、耐热软管14、支撑底座。由成型机污泥落到带式污泥干化输送装置13传送带后，如图四所示，固定转轮12中间轴设有废烟气热媒介管道，相邻管道间用耐热软管14相连，数个管道平行放置交错相连，在入口处通入热电厂废烟气，温度为110℃～150℃左右，用于烘干上方传送带上的半干成型污泥，使之含水率降低至20％以下，干化过程中的废气经尾气管道进入尾气冷凝装置9和生物处理装置中，污泥运动到带式污泥干化输送装置13的尾部时，刮泥器15将成型全干污泥刮下，所述刮泥器15放置于带式污泥干化输送装置13斜下方，用于刮下粘在传送带上的干污泥，使之掉落到下方淤泥收集处，由支撑底座对带式污泥干化输送装置13进行支撑。如是使用热电厂废水代替废烟气，控制废水温度为130℃～180℃左右。

如图5所示，利用热电厂废热的污泥干化系统及设备还包括分区干化装置防护外壳1，空心螺旋干化圆筒18、余热回收加热筒、烟气循环轴19、污泥混料处理装置和污泥次级干燥输送装置均设置在分区干化装置防护外壳1中，分区干化装置防护外壳1临近带式污泥干化输送装置13的第二端设有干污泥螺旋出料口16。干污泥螺旋出料口16与分区干化装置防护外壳1直接相连，形成斜面防止污泥聚集，堵塞出口。电机六17位于螺旋出料口上方，电机六17工作带动螺旋叶片运动将刮泥器15刮下的污泥导出到污泥收集处，且出口处放置多个螺旋叶片同时工作，有效导出所有污泥，不留残余，整个干化设备由干化装置底座22进行支撑。分区干化装置防护外壳1的内部空腔以及空心螺旋干化圆筒18的尾气回收端均通过污泥干化尾气管道27与尾气回收系统连通。

尾气回收系统包括依次连接的尾气冷凝装置9和尾气生物处理装置10。尾气冷凝装置9和尾气生物处理装置10位于整个干化设备的右边，由污泥干化尾气管道27与各部分相连，用于收集处理系统运行过程中产生的废水气，将其转化成H

本实施例中，空心螺旋干化圆筒18、湿污泥进料装置2和干污泥进料装置7均固定安装在分区干化装置防护外壳1内部，带式污泥干化输送装置13通过支撑座26固定在分区干化装置防护外壳1内部。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“前端”、“后端”、“竖直”、“水平”、“上”、“下”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。