一種流化床式汙泥乾燥系統的製作方法

2023-12-03 16:57:31

一種流化床式汙泥乾燥系統的製作方法
【專利摘要】一種流化床式汙泥乾燥系統，它包括汙泥摻混裝置、汙泥打散裝置、汙泥收集裝置、流化床和加熱器，所述加熱器包括太陽能供熱裝置，為流化床提供能源，需要乾燥處理的汙泥在汙泥摻混裝置混合成粘滯狀後輸送至汙泥打散裝置，在汙泥打散裝置中汙泥先由粘滯狀態變為條狀，之後由條狀切割為塊狀，塊狀汙泥在流化床內進行乾燥，包括熱管換熱器層、汙泥乾燥層和風箱層，乾燥完成的塊狀汙泥由汙泥收集裝置匯集起來。本發明能源消耗少，體積小，乾燥效果好。
【專利說明】一種流化床式汙泥乾燥系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及環保領域的一種汙泥處理系統，具體的說是一種流化床式汙泥乾燥系統。

【背景技術】
[0002]隨著城市化的發展，城市汙水不斷增多，而汙泥作為汙水處理後的副產品，如何處理已成為當今社會面臨的一大難題。在有些地方，絕大部分汙泥均直接傾倒，沒有採取其它處理方式，不僅嚴重汙染土壤環境，同時也對人民的身體健康產生了嚴重威脅。
[0003]目前世界上常用的汙泥處理方式主要有:衛生填埋、汙泥焚燒、汙泥乾燥和熱處理等。在這些處理方式中，汙泥乾燥可以大幅度減小汙泥體積，便於運輸及儲存，因此是各國汙泥處理方式的首選。在汙泥乾燥處理時，一般選用流化床乾燥工藝，無需任何前段準備，將汙泥直接輸送進入流化床乾燥器內，便可連續乾燥汙泥，方便易行；且在運行期間，循環的氣體自成惰性化，安全可靠。
[0004]中國專利CN 102643006 A中公開了一種汙水汙泥在流化床反應器內乾燥的方法，採用流化床反應器作為乾燥裝置，以熱空氣和水蒸氣為乾燥介質，對汙水汙泥進行乾燥，汙泥經給料裝置進入流化床反應器，空氣經冷凝換熱器和空氣預熱器預熱後，進入流化床反應器底部；流化床反應器內的汙泥顆粒隨空氣氣流向上運動，並吸收熱量；汙泥中的水分析出產生水蒸氣；被氣流帶到流化床反應器上部的汙泥顆粒在重力的作用下，沿流化床反應器壁面四周回落到流化床反應器下部，繼續進行乾燥；完成乾燥的汙泥顆粒從流化床反應器溢流口排出。該專利具有較強的汙泥乾燥能力，但是空氣預熱器能耗較大，增加了生產成本；並且在流化床內進行乾燥的汙泥混合不均勻，造成乾燥完成後的汙泥塊大小不一，不僅難以收集，還嚴重影響了汙泥顆粒乾燥的效果。


【發明內容】

[0005]本發明需要解決的技術問題是提供一種流化床式汙泥乾燥系統，能源消耗少，體積小，汙泥乾燥效果好，可靠性高。
[0006]為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是:
一種流化床式汙泥乾燥系統，它包括汙泥摻混裝置、汙泥打散裝置、汙泥收集裝置、流化床和加熱器，所述加熱器為流化床提供能源，需要乾燥處理的汙泥在汙泥摻混裝置混合成粘滯狀後輸送至汙泥打散裝置，在汙泥打散裝置中汙泥先由粘滯狀態變為條狀，之後由條狀切割為塊狀，塊狀汙泥在流化床內進行乾燥，乾燥完成的塊狀汙泥由汙泥收集裝置匯集起來。
[0007]上述流化床式汙泥乾燥系統，所述加熱器包括太陽能供熱裝置，所述流化床包括熱管換熱器層、汙泥乾燥層和風箱層，所述風箱層的入口設置在流化床的底部，風箱層的出口設置在流化床的頂部，所述熱管換熱器層與太陽能供熱裝置相連通，汙泥乾燥層的入口通過汙泥打散裝置與汙泥摻混裝置相連；汙泥乾燥層的出口連通汙泥收集裝置。
[0008]上述流化床式汙泥乾燥系統，所述熱管換熱器層的入口通過氣導管與太陽能供熱裝置相連通；熱管換熱器層的出口通過液導管與太陽能供熱裝置相連通。
[0009]上述流化床式汙泥乾燥系統，所述太陽能供熱裝置包括熱管式真空管太陽能集熱器，所述熱管式真空管太陽能集熱器包括支架和真空集熱管，所述真空集熱管設置多根，通過卡箍相互平行布置固定在支架上，多根真空集熱管通過連集管相互連通，所述連集管外包覆隔熱材料。
[0010]上述流化床式汙泥乾燥系統，所述汙泥打散裝置包括打散機構和切塊機構，所述打散機構包括螺杆泵和為螺杆泵提供動力的電機，所述螺杆泵的入口通過粘滯汙泥輸送管路與汙泥摻混裝置相連，螺杆泵的出口為由側壁貫穿向下開設多道條形通孔，所述條形通孔設置在流化床汙泥乾燥層的上方，在打散機構的出口與汙泥乾燥層之間設置切塊機構，所述切塊機構包括繞螺杆泵中心軸線旋轉的旋轉刀盤和用於將螺杆泵輸出的條形汙泥切斷的切刀，所述旋轉刀盤上圓周均布設置多把條形的切刀。
[0011]上述流化床式汙泥乾燥系統，所述汙泥收集裝置包括汙泥顆粒分離器和成品料倉，所述汙泥顆粒分離器通過成品出料裝置與流化床汙泥乾燥層的出口相連通，汙泥顆粒分離器的中部設置分離塊狀汙泥和細顆粒狀汙泥的篩板，汙泥顆粒分離器設置在篩板上方的出口與成品料倉相連通；汙泥顆粒分離器底部的出口與汙泥摻混裝置相連。
[0012]上述流化床式汙泥乾燥系統，所述汙泥摻混裝置包括乾濕汙泥混合器和汙泥儲存倉，所述汙泥儲存倉通過溼汙泥輸送機與乾濕汙泥混合器的入口相連通；乾濕汙泥混合器的另一入口與汙泥顆粒分離器底部的出口通過皮帶裝置相連，乾濕汙泥混合器出口與粘滯汙泥輸送管路的入口相連通，粘滯汙泥輸送管路的出口與打散機構的入口相連通。
[0013]上述流化床式汙泥乾燥系統，所述風箱層的入口連接風機，風箱層的出口與尾氣處理機構相連通，所述尾氣處理機構包括旋風分離器和引風機，所述旋風分離器設置在汙泥收集裝置的汙泥顆粒分離器的正上方，所述旋風分離器的進氣口與風箱層的出口相連通，旋風分離器的出氣口連通引風機的入口，引風機的出口通過管道與風機相連。
[0014]本發明的有益效果是:
本發明將太陽能集熱器與流化床相連，利用太陽能資源乾燥汙泥，成功將新能源應用在汙泥乾燥系統中，能耗小。本發明的加熱在封閉環境下循環進行，無需多次提供循環工作介質及循環自然空氣，方便安全。利用熱管的優良導熱性，體積小，可靠性高。流化床設置分層，熱管換熱器層不直接與汙泥相接觸，流化床受到的腐蝕性小，延長了使用壽命，降低了生產成本。在流化床中利用熱管換熱器層加熱循環自然空氣，熱損失小，自然空氣的乾燥溫度高，提高了溼汙泥的乾燥效果。
[0015]通過熱管式真空管太陽能集熱器來收集太陽能資源，吸收效果好，充分利用熱管傳熱性強的優點，並且有效利用太陽能，節約常規能源，降低成本。
[0016]打散機構將汙泥由粘滯狀態變為條狀，切塊機構將汙泥由條狀轉變為塊狀，使乾燥後的汙泥形成塊狀的乾燥汙泥，便於收集，防止汙染。在汙泥顆粒分離器中設置篩板，自然分離出合格塊狀汙泥，無需人為幹預，操作方便簡潔。
[0017]風箱層出口設置尾氣處理機構，防止汙染，有利於保持良好的工作環境，保證設備和生產人員的安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發明流化床式汙泥乾燥的結構示意圖(圖箭頭所示方向為物質流動方向)；
圖2是太陽能供熱裝置的熱管式真空管太陽能集熱器中的熱管與流化床的熱管中的工作介質循環流程示意圖(圖箭頭所示方向為物質流動方向)；
圖3是太陽能供熱裝置中的熱管式真空管太陽能集熱器的結構示意圖；
圖4是圖1的打散機構和切塊機構的示意圖；
圖5是本發明的切塊機構的主視圖。
[0019]圖中各標號分別表示為:1、太陽能供熱裝置，1-1、真空集熱管，1-2、連集管，1-3、隔熱材料，1-4、支架，2、備用加熱裝置，3、液導管，4、氣導管，5、風機，6、汙泥顆粒分離器，7、流化床，8、粘滯汙泥輸送管路，9、旋風分離器，10、成品料倉，11、引風機，12、成品出料裝置，13、尾氣處理機構，14、皮帶裝置，15、乾濕汙泥混合器，16、溼汙泥輸送機，17、汙泥儲存倉，18、打散機構，18-1、螺杆泵，18-2、電機，19、切塊機構；19_1、旋轉刀盤，19_2、切刀，1、組合冷凝段，m、組合蒸發段;A、自然空氣，B、太陽輻射，C、蒸汽，D、冷凝液。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明:
如圖1所示，本發明包括汙泥摻混裝置、汙泥打散裝置、流化床7、加熱器和汙泥收集裝置。所述汙泥摻混裝置用於將不同狀態的汙泥均勻混合為粘滯狀態。所述汙泥打散裝置通過粘滯汙泥輸送管路8與汙泥摻混裝置相連，用於將粘滯狀態的汙泥轉變為塊狀的汙泥。所述流化床7用於乾燥塊狀汙泥，加熱器為流化床7的熱管換熱器中的流動工質提供熱量，所述汙泥收集裝置將乾燥後的塊狀汙泥分離、匯聚起來。
[0021]所述流化床7包括熱管換熱器層、汙泥乾燥層和風箱層，所述風箱層的入口設置在流化床的底部；風箱層的出口設置在流化床的頂部。所述汙泥乾燥層設置在流化床的上部，汙泥乾燥層的入口與汙泥打散裝置相連通，需要進行乾燥的汙泥由汙泥打散裝置打散成為塊狀後，在汙泥乾燥層進行加熱乾燥，汙泥乾燥層的出口通過成品出料裝置12與汙泥收集裝置相連。
[0022]所述熱管換熱器層設置在流化床7的中部，熱管換熱器層由多根熱管相互連通組合而成，在熱管中設置流動的工作介質，所述工作工質根據熱管需要的溫度進行選擇，可以為水、導熱姆-A，或者其它吸熱能夠氣化的液態物質。熱管換熱器層的入口與通過氣導管4與太陽能供熱裝置I相連通；熱管換熱器層的出口通過液導管3與太陽能供熱裝置I相連通。
[0023]所述加熱器包括太陽能供熱裝置1，所述太陽能供熱裝置I包括熱管式真空管太陽能集熱器，熱管式真空管太陽能集熱器的結構如圖3所示，包括支架1-4和真空集熱管1-1，所述真空集熱管1-1設置多根，通過卡箍相互平行布置固定在支架1-4上，多根真空集熱管1-1通過連集管1-2相互連通，所述連集管1-2外包覆隔熱材料1-3。連集管1-2的出口連接在氣導管4中，連集管1-2的入口連接至液導管3。在連集管1-2的出口和熱管換熱器層的入口之間的氣導管4上，還設置有備用加熱裝置2，用於當光線較弱、太陽能資源不足時提供能量，加熱熱管中流動的工作介質。
[0024]所述汙泥收集裝置包括汙泥顆粒分離器6和成品料倉10，所述汙泥顆粒分離器6通過成品出料裝置12與流化床7汙泥乾燥層的出口相連通，汙泥顆粒分離器6用於將乾燥後塊狀和細顆粒狀等不同粒度的汙泥分離開，在汙泥顆粒分離器6的中部設置篩板，其中塊狀的汙泥留在篩板上方，顆粒分離器6在篩板上方的側壁上設置有出口，篩板上方的出口與成品料倉10相連通，塊狀汙泥通過篩板上方出口掉落匯集至成品料倉10。細顆粒狀的汙泥經過篩板的篩分，掉落在汙泥顆粒分離器6的底部，汙泥顆粒分離器6底部的出口與汙泥摻混裝置相連。
[0025]所述汙泥摻混裝置包括乾濕汙泥混合器15和汙泥儲存倉17，所述汙泥儲存倉17通過溼汙泥輸送機16與乾濕汙泥混合器15的入口相連通；乾濕汙泥混合器15的另一入口與汙泥顆粒分離器6底部的出口通過皮帶裝置14相連，乾濕汙泥混合器15出口與粘滯汙泥輸送管路8的入口相連通，粘滯汙泥輸送管路8的出口與汙泥打散裝置相連通。汙泥儲存倉17中的溼汙泥和汙泥顆粒分離器6的細顆粒狀乾燥汙泥經過乾濕汙泥混合器15混合成粘滯狀的汙泥，由粘滯汙泥輸送管路8運送至汙泥打散裝置。為防止汙泥的溼度過大，難以形成粘滯狀，還可以從汙泥顆粒分離器6的篩板上方由皮帶裝置14輸送一部分乾燥後的塊狀汙泥至乾濕汙泥混合器15中。
[0026]所述汙泥打散裝置包括打散機構18和切塊機構19，結構如圖4所示。所述打散機構18包括螺杆泵18-1 (所述螺杆泵實際上是一個螺旋輸送機構)和電機18-2，將螺杆泵的入口設置在粘滯汙泥輸送管路8的出口，汙泥出口設置在螺杆泵的右端下側壁上，汙泥出口設有多個，向下貫穿側壁形成多道條形通孔。所述條形通孔位於流化床7汙泥乾燥層的上方。所述螺杆泵18-1與電機18-2相連，通過電機帶動轉動，螺杆泵的螺距由入口到出口逐漸減小，旋轉軸的轉動帶動螺杆轉動，汙泥由出口輸出，打散機構18出口輸出的汙泥為條狀。在打散機構18出口和汙泥乾燥層之間設置切塊機構19，所述切塊機構19包括旋轉刀盤19-1和切刀19-2 ，所述旋轉刀盤19-1與驅動螺杆泵的旋轉軸固定隨其旋轉。當然，也可設計成由獨立的電機驅動。在旋轉刀盤的外周固定設置多把切刀19-2，所述切刀19-2為條形刀，沿旋轉刀盤的圓周均布設置，如圖5所示。條狀的汙泥由打散機構的出口下落至汙泥乾燥層的中途，通過旋轉的切刀將汙泥由條狀轉變為塊狀，最終下落至流化床7的汙泥乾燥層的為塊狀的汙泥。
[0027]所述流化床7風箱層的入口連接風機5，風箱層的出口與尾氣處理機構13相連通。所述尾氣處理機構13包括旋風分離器9、引風機11和除塵除臭設備，所述旋風分離器9設置在汙泥收集裝置的汙泥顆粒分離器6的正上方，所述旋風分離器9的進氣口與風箱層的出口相連通，旋風分離器9的出氣口連通引風機11的入口，引風機11的出口通過管道與風機5相連。風機5、流化床7、旋風分離器9和引風機11相互連通形成閉合的氣體管道迴路。
[0028]本發明的原理為:
本發明共包含熱管中工作介質的加熱-冷凝迴路、自然空氣A的循環迴路和汙泥輸送迴路三條迴路。
[0029]本發明中的加熱-冷凝迴路為太陽能供熱裝置與流化床的熱管換熱器層相連通、所形成的閉合迴路。熱管式真空管太陽能集熱器中的熱管與流化床的熱管中的工作介質循環流程如圖2所示，所述熱管式真空管太陽能集熱器為組合蒸發段m，熱管換熱器層為組合冷凝段i，其中組合蒸發段m利用太陽輻射B將工作介質加熱，形成蒸汽C，蒸汽C由組合蒸發段m經過氣導管4流動至組合冷凝段i，在組合冷凝段i的外周通過熱管的熱傳遞作用經過熱傳遞後，組合冷凝段i中的工作介質由蒸汽C轉變為液態，形成冷凝液D，冷凝液D由液導管3流至組合蒸發段m重新吸熱升溫。
[0030]自然空氣A的循環迴路為風機5、流化床7、旋風分離器9和引風機11相互連通形成閉合的氣體管道迴路。風機5中的自然空氣A由風箱層入口進入流化床，自然空氣A上浮，在流化床中部的熱管換熱器層通過熱管的熱傳遞溫度升高成為高溫氣體，高溫氣體繼續上浮，經過流化床上部的汙泥乾燥層時，高溫氣體通過熱交換加熱汙泥乾燥層上的汙泥，汙泥乾燥層上的汙泥吸熱去溼，最終變為乾燥的塊狀汙泥，高溫氣體經過熱交換後溫度下降，與汙泥排出的氣體混合由風箱層出口流出，風箱層出口流出的混合氣體經過旋風分離器9的處理淨化，經過引風機11重新匯至風機5。
[0031]汙泥輸送迴路為乾濕汙泥混合器15、打散機構18、切塊機構19、流化床7、汙泥顆粒分離器6，汙泥輸送迴路的運行流程為:汙泥儲存倉17中的溼汙泥由溼汙泥輸送機16輸送至乾濕汙泥混合器15，與汙泥顆粒分離器6中由皮帶裝置14輸送的乾燥的汙泥在乾濕汙泥混合器15混合成粘滯狀的汙泥，經過打散機構18和切塊機構19，將汙泥由粘滯狀逐步打散成條狀、塊狀，在流化床7的汙泥乾燥層完成乾燥後，形成塊狀或不同顆粒大小的乾燥汙泥，乾燥汙泥由成品出料裝置12運送至汙泥顆粒分離器6，在汙泥顆粒分離器6分離為合格的塊狀乾燥汙泥和細顆粒狀乾燥汙泥，其中塊狀乾燥汙泥匯集至成品料倉10中；細顆粒狀汙泥與溼汙泥混合重新進行乾燥。
【權利要求】
1.一種流化床式汙泥乾燥系統，其特徵在於:它包括汙泥摻混裝置、汙泥打散裝置、汙泥收集裝置、流化床(7)和加熱器，所述加熱器為流化床提供能源，需要乾燥處理的汙泥在汙泥摻混裝置混合成粘滯狀後輸送至汙泥打散裝置，在汙泥打散裝置中汙泥先由粘滯狀態變為條狀，之後由條狀切割為塊狀，塊狀汙泥在流化床(7)內進行乾燥,乾燥完成的塊狀汙泥由汙泥收集裝置匯集起來。
2.根據權利要求1所述的一種流化床式汙泥乾燥系統，其特徵在於:所述加熱器包括太陽能供熱裝置(I )，所述流化床(7)包括熱管換熱器層、汙泥乾燥層和風箱層，所述風箱層的入口設置在流化床(7)的底部，風箱層的出口設置在流化床(7)的頂部，所述熱管換熱器層與太陽能供熱裝置(I)相連通，汙泥乾燥層的入口通過汙泥打散裝置與汙泥摻混裝置相連；汙泥乾燥層的出口連通汙泥收集裝置。
3.根據權利要求2所述的一種流化床式汙泥乾燥系統，其特徵在於:所述熱管換熱器層的入口通過氣導管(4)與太陽能供熱裝置(I)相連通；熱管換熱器層的出口通過液導管(3)與太陽能供熱裝置(I)相連通。
4.根據權利要求3所述的一種流化床式汙泥乾燥系統，其特徵在於:所述太陽能供熱裝置(I)包括熱管式真空管太陽能集熱器，所述熱管式真空管太陽能集熱器包括支架(1-4)和真空集熱管(1-1 )，所述真空集熱管(1-1)設置多根，通過卡箍相互平行布置固定在支架(1-4)上，多根真空集熱管(1-1)通過連集管(1-2)相互連通，所述連集管(1-2)外包覆隔熱材料(1- 3)。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的一種流化床式汙泥乾燥系統，其特徵在於:所述汙泥打散裝置包括打散機構(18)和切塊機構(19);所述打散機構(18)包括螺杆泵(18-1)和為螺杆泵(18-1)提供動力的電機(18-2),所述螺杆泵(18-1)的入口通過粘滯汙泥輸送管路(8)與汙泥摻混裝置相連，螺杆泵(18-1)的汙泥出口設置在螺杆泵的右端下側壁上，汙泥出口設有多個，向下貫穿側壁形成多道條形通孔；所述條形通孔設置在流化床(7)汙泥乾燥層的上方；在打散機構(18)的出口與汙泥乾燥層之間設置切塊機構(19)，所述切塊機構(19)包括繞螺杆泵中心軸線旋轉的旋轉刀盤(19-1)和用於將螺杆泵(18-1)輸出的條形汙泥切斷的切刀(19-2)，所述旋轉刀盤上圓周均布設置多把條形的切刀(19-2)。
6.根據權利要求5所述的一種流化床式汙泥乾燥系統，其特徵在於:所述汙泥收集裝置包括汙泥顆粒分離器(6)和成品料倉(10)，所述汙泥顆粒分離器(6)通過成品出料裝置(12)與流化床(7)汙泥乾燥層的出口相連通，汙泥顆粒分離器(6)的中部設置分離塊狀汙泥和細顆粒狀汙泥的篩板，汙泥顆粒分離器(6)設置在篩板上方的出口與成品料倉(10)相連通；汙泥顆粒分離器(6)底部的出口與汙泥摻混裝置相連。
7.根據權利要求6所述的一種流化床式汙泥乾燥系統，其特徵在於:所述汙泥摻混裝置包括乾濕汙泥混合器(15)和汙泥儲存倉(17)，所述汙泥儲存倉(17)通過溼汙泥輸送機(16)與乾濕汙泥混合器(15)的入口相連通；乾濕汙泥混合器(15)的另一入口與汙泥顆粒分離器(6)底部的出口通過皮帶裝置(14)相連，乾濕汙泥混合器(15)出口與粘滯汙泥輸送管路(8)的入口相連通，粘滯汙泥輸送管路(8)的出口與打散機構(18)的入口相連通。
8.根據權利要求7所述的一種流化床式汙泥乾燥系統，其特徵在於:所述風箱層的入口連接風機(5)，風箱層的出口與尾氣處理機構(13)相連通，所述尾氣處理機構(13)包括旋風分離器(9)和引風機(11)，所述旋風分離器(9)設置在汙泥收集裝置的汙泥顆粒分離器(6)的正上方，所述旋風分離器(9)的進氣口與風箱層的出口相連通，旋風分離器(9)的出氣口連通引風機( 11)的入口，引風機(11)的出口通過管道與風機(5)相連。
【文檔編號】C02F11/16GK104176902SQ201410435430
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月31日 優先權日:2014年8月31日
【發明者】方立軍, 曹通, 殷立寶, 武生 申請人:華北電力大學（保定）