一種脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統的製作方法

2023-05-19 02:17:11

專利名稱：一種脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統的製作方法
技術領域：
本實用新型公布了一種用於汙泥乾燥的脈動燃燒內加熱流化床系統。
背景技術：
汙泥產生量大、不穩定、有惡臭、含病原微生物等有毒有害 物質，如果未經適當處理進入環境後，會給水體和大氣帶來二次汙染。因此，汙泥處理和處置的目的及要遵循的指導原則是「減量化、穩定化、無害化和資源化」。要達到以上要求的「四化」，除去水分是關鍵。經傳統的濃縮和脫水工藝處理之後，汙泥的含水率不可能達到60%以下，經濟的機械脫水泥餅含水率為75%左右。要達到對汙泥的深度脫水，需引入化工操作中常用的乾燥技術。目前，最常見、成熟的汙泥乾燥技術是汙泥熱乾燥技術。按照熱介質是否與汙泥相接觸，現行的汙泥熱乾燥技術可以分為三類直接熱乾燥技術、間接熱乾燥技術和直接一間接聯合式乾燥技術。直接熱乾燥技術的實質是對流乾燥技術的運用，即將燃燒室產生的熱氣與汙泥直接進行接觸混合，使汙泥得以加熱，水分得以蒸發並最終得到幹汙泥產品，有代表性的乾燥裝置有轉筒式乾燥器、噴淋式乾燥器、帶式乾燥器、閃蒸式乾燥器、螺環式乾燥器等。其優點是工藝流程簡單、單機處理量較大、易工業化，不足之處是生產設備龐大，佔地面積大，乾燥時間長，尾氣中必須除臭後才能排放，而且尾氣排放的熱損失也很大，整個乾燥過程經濟性較差。間接乾燥實質上就是傳導乾燥，即將燃燒爐產生的熱氣通過蒸汽、熱油介質傳遞，加熱器壁，從而使器壁另一側的溼汙泥受熱、水分蒸發而加以去除，操作設備有薄膜熱乾燥器，圓盤式熱乾燥器等。其優點是乾燥效率高，無爆炸和著火的危險，尾氣排放量小，運行費用較低，整個乾燥過程經濟性較好，不足之處是乾燥流程和設備均較複雜，單機處理量較小，並且易粘壁，對粘附性大的汙泥不適用。直接一間接聯合式乾燥系統則是對流一傳導技術的整合，它兼具直接和間接乾燥技術的優勢，發展潛力巨大。代表性裝置如Vo_設計的高速薄膜乾燥器，Sulzer開發的新型流化床乾燥器以及Envirex推出的帶式乾燥器等，也存在能源消耗大、粘附問題嚴重等缺點。因此，大力開發降低能耗、減少汙泥粘附的新方法與新設備仍然是廣大研究者與工程技術人員長期的任務。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種環保節能的脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，用於汙泥的乾燥。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案。一種脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，包括脈動燃燒器、溼汙泥給料造粒裝置、內加熱流化床乾燥機、除塵裝置、除臭裝置；脈動燃燒器尾管與內加熱流化床乾燥機進風口連接，內加熱流化床乾燥機進料口與溼汙泥給料造粒裝置相連；內加熱流化床乾燥機出風口與除塵裝置連接，除塵裝置還與除臭裝置連接；內加熱流化床乾燥機內置換熱器的蒸汽入口與蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)熱源連接，內加熱流化床乾燥機內置換熱器的冷凝水出口與鍋爐連接；內加熱流化床乾燥機出料口和第一級除塵裝置出料口分別與乾料倉連接。所述脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥系統還包括循環風機，循環風機連接除塵裝置的出口、脈動燃燒器和內加熱流化床乾燥機進風口連接。所述溼汙泥給料造粒裝置包括汙泥倉、輸泥泵、輸泥管、碎泥器；汙泥依次經過汙泥倉、輸泥泵、輸泥管、碎泥器進入內加熱流化床乾燥機。所述脈動燃燒裝置為Helmholtz型脈動燃燒器，其尾管與流化床乾燥機連接。所述內加熱流化床乾燥機的內置換熱器，它包括若干個蒸汽集箱，各蒸汽集箱首尾連接，整個管程為S形，在首尾的蒸汽集箱分別設有蒸汽進口和冷凝水出口，相鄰蒸汽集箱內設有若干個換熱管，各換熱管兩端垂直方向設有管板，蒸汽進口接蒸汽熱源，冷凝水出口接鍋爐。 所述除塵裝置為二級除塵，第一級為旋風除塵器，第二級為電除塵器；除塵後的尾氣經循環風機一部分與脈動燃燒器尾氣流混合送回內加熱流化床乾燥機，一部分作為脈動燃燒器的二次風返回系統，另一部分經除臭裝置排出系統。所述除臭裝置為噴淋塔，噴淋塔底部出來的廢液一部分返回噴淋塔，一部分進入汙水處理系統。一種脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的工藝，可直接將汙泥進行乾燥。它的工藝流程為(I)含水70% 90%的汙泥經造粒粉碎後，進入內加熱流化床乾燥機；(2)脈動燃燒器尾氣流將汙泥打散並強化傳熱，把汙泥乾燥至含水率50%以下，粉粒狀汙泥被蒸汽繼續加熱乾燥，通過控制汙泥在床內的停留時間，乾燥至要求的水分；內加熱流化床乾燥機內置換熱器的冷凝水全部返回鍋爐再利用；(3)乾燥後的汙泥由內加熱流化床乾燥機出料口排出，與第一級除塵裝置收集的乾粉一起輸送至乾料倉；(4)乾燥析出的水分及部分幹汙泥由床內的熱煙氣攜帶，經二級除塵裝置後，再經除臭裝置排出系統。所述步驟(4)中，乾燥析出的水分及部分幹汙泥由床內的熱煙氣攜帶，經二級除塵裝置後，一部分經除臭裝置排出系統，一部分與脈動燃燒器尾氣流混合送回內加熱流化床乾燥機，另一部分作為脈動燃燒器的二次風返回系統。所述步驟(2)中，所述乾燥溼汙泥所需的熱量30% 50%由脈動燃燒器提供，剩餘的熱量由蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)提供。所述步驟(2)中，所述脈動燃燒器尾氣溫度在500 700°C之間，脈動頻率在80 120Hz，平均氣流範圍在15 20m/s。所述步驟(2)中，所述蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)的壓力為O. 3 O. 6MPa，與溼汙泥換熱後成冷凝水返回鍋爐。所述步驟(4)中，所述除塵後的煙氣溫度為150 200°C，50 70%與脈動燃燒器尾氣流混合送回內加熱流化床乾燥機，10 20%作為脈動燃燒器的二次風返回系統，餘量經除臭裝置排出系統。[0025]所述步驟(3)中，所述乾燥後的汙泥溫度為100 120°C。本實用新型採用脈動燃燒乾燥和內加熱流化床乾燥相結合的方式對汙泥進行乾燥，汙泥乾燥所需的大部分熱量是由換熱效率高的內置熱交換裝置提供，脈動燃燒器尾氣操作氣速比常規流化床乾燥機低，相應降低了除塵系統的負荷，除塵後的尾氣又與脈動燃燒器尾氣流混合降低了系統的氧含量，無粉塵燃燒和爆炸危險，安全可靠。脈動燃燒器產生的具有強振蕩特性的高溫尾氣流和聲波能。在強振蕩流場的作用下，汙泥表面與煙氣間的速度、溫度及溼分濃度邊界層的厚度均大大降低，從而強化了溼汙泥與氣流之間的熱量和質量傳遞過程；聲波能可破壞菌膠團結構，甚至破壞汙泥中微生物的細胞壁，從而造成汙泥中內部結合水減少，自由水組分的增加，加速汙泥脫水過程和脫水效率，再輔以高溫(氣流溫度一般在500 700°C之間)，在極短的時間內即可將汙泥乾燥至含水率50%以下的粉粒體汙泥，汙泥的溫度一般均不超過50°C。 內加熱流化床乾燥機內置換熱器的蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)熱源提供熱量脫除汙泥內的剩餘水分。蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)的凝結換熱比傳統的煙氣換熱效率大大提高；冷凝水全部返回鍋爐再利用。採用本技術進行汙泥乾燥，可提高熱效率、減少尾氣的處理量、降低系統的氧含量，無粉塵燃燒和爆炸危險，安全可靠，可實現大規模生產。本實用新型的有益效果是(I)節能高效。本實用新型採用脈動燃燒乾燥和內加熱流化床乾燥相結合的方式對汙泥進行乾燥，利用脈動燃燒產生的尾氣流的強振蕩特性和聲波能來強化汙泥乾燥，提高了汙泥的乾燥效率，進而降低能耗；內加熱流化床乾燥機內置換熱器的蒸汽凝結換熱比傳統的熱煙氣換熱效率高，蒸汽換熱後生成的冷凝水全部返回鍋爐再利用；大部分除塵後的尾氣也返回系統餘熱利用。( 2 )尾氣和粉塵處理量小，環保壓力低。乾燥所需的大部分熱量是由換熱效率高的內置熱交換裝置提供，脈動燃燒器尾氣操作氣速比常規脈動流化床乾燥機低，可有效地降低尾氣和粉塵的處理量，環保壓力低。(3)系統安全可靠。採用直接乾燥和間接乾燥相結合的方式對汙泥進行乾燥，且直接乾燥階段煙氣含氧量低、汙泥熱處理時間短和汙泥溫度較低，系統無燃燒和爆炸危險，安
全可靠。

圖I是本實用新型具體實施例的工藝流程圖。其中，I.汙泥倉，2.輸泥泵，3.脈動燃燒器，4.內加熱流化床乾燥機，5.旋風除塵器，6.電除塵器，7.輸泥管，8.循環風機，9.噴淋塔。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。圖I中，一種脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，脈動燃燒器3尾氣管與內加熱流化床乾燥機4進氣口連接，內加熱流化床乾燥機4與溼汙泥給料造粒裝置和旋風除塵器5分別相連；蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)經內加熱流化床乾燥機4內置換熱器的蒸汽入口進入內置換熱器與溼汙泥換熱後冷凝水返回鍋爐；內加熱流化床乾燥機4出風口與旋風除塵器5、電除塵器6依次相連，除塵後的尾氣經循環風機8 一部分與脈動燃燒器3尾氣流混合送回內加熱流化床乾燥機4，一部分作為脈動燃燒器3的二次風返回系統，另一部分經噴淋塔9排出系統。溼汙泥給料造粒裝置包括汙泥倉I、輸泥泵2、輸泥管7、碎泥器，汙泥倉I與輸泥泵2連接，經輸泥管7與碎泥器連接，碎泥器安裝在內加熱流化床乾燥機4溼汙泥進口上。本實用新型的具體實施步驟如下( I)含水70% 90%的汙泥由輸泥泵經輸泥管送至內加熱流化床乾燥機溼汙泥進口上的碎泥器，破碎後的汙泥落入床內； (2)脈動燃燒器尾氣流由內加熱流化床乾燥機上部進風口進入內加熱流化床，用於打散汙泥和強化傳熱，快速把汙泥乾燥至含水率50%以下，並攜帶水蒸汽；預乾燥後的粉粒狀汙泥在內加熱流化床乾燥機內被內置換熱器中蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)提供的熱量繼續加熱乾燥，通過控制汙泥在床內的停留時間，乾燥至要求的水分；內加熱流化床乾燥機內置換熱器的冷凝水全部返回鍋爐再利用；所述乾燥溼汙泥所需的熱量30% 50%由脈動燃燒器提供，剩餘的熱量由蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)提供；所述脈動燃燒器尾氣溫度在500 700°C之間，脈動頻率在80 120Hz，平均氣流範圍在15 20m/s。所述蒸汽(過熱蒸汽或飽和蒸汽)的壓力為O. 3 O. 6MPa，與物料溼汙泥後成冷凝水返回鍋爐。(3)乾燥後的汙泥由內加熱流化床乾燥機出料口排出，與旋風除塵器收集的乾粉一起輸送至乾料倉；乾燥後的汙泥溫度為100 120°C。(4)乾燥析出的水分及部分幹汙泥由床內的熱煙氣攜帶，經二級除塵裝置後，50 70%與脈動燃燒器尾氣流混合送回內加熱流化床乾燥機，10 20%作為脈動燃燒器的二次風返回系統，餘量經除臭裝置排出系統；所述除塵後的煙氣溫度為150 200°C。上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但並非對本實用新型保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護範圍以內。
權利要求1.一種脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，其特徵是，包括脈動燃燒器、溼汙泥給料造粒裝置、內加熱流化床乾燥機、除塵裝置、除臭裝置；脈動燃燒器尾管與內加熱流化床乾燥機進風口連接，內加熱流化床乾燥機進料口與溼汙泥給料造粒裝置相連；內加熱流化床乾燥機出風口與除塵裝置連接，除塵裝置還與除臭裝置連接；內加熱流化床乾燥機內置換熱器的蒸汽入口與蒸汽熱源連接，內加熱流化床乾燥機內置換熱器的冷凝水出口與鍋爐連接；內加熱流化床乾燥機出料口和第一級除塵裝置出料口分別與乾料倉連接。
2.如權利要求I所述的脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，其特徵是，所述脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥系統還包括循環風機，循環風機連接除塵裝置的出口、脈動燃燒器和內加熱流化床乾燥機進風口連接。
3.如權利要求I所述的脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，其特徵是，所述溼汙泥給料造粒裝置包括汙泥倉、輸泥泵、輸泥管、碎泥器；汙泥依次經過汙泥倉、輸泥泵、輸泥管、碎泥器進入內加熱流化床乾燥機。
4.如權利要求I所述的脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，其特徵是，所述內加熱流化床乾燥機的內置換熱器，它包括若干個蒸汽集箱，各蒸汽集箱首尾連接，整個管程為S形，在首尾的蒸汽集箱分別設有蒸汽進口和冷凝水出口，相鄰蒸汽集箱內設有若干個換熱管，各換熱管兩端垂直方向設有管板，蒸汽進口接蒸汽熱源，冷凝水出口接鍋爐。
5.如權利要求I所述的脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，其特徵是，所述脈動燃燒裝置為Helmholtz型脈動燃燒器，其尾管與流化床乾燥機連接。
6.如權利要求I所述的脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，其特徵是，所述除塵裝置二級除塵，第一級為旋風除塵器，第二級為為電除塵器。
7.如權利要求I所述的脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，其特徵是，所述除臭裝置為噴淋塔，噴淋塔底部出來的廢液一部分返回噴淋塔，一部分進入汙水處理系統。
專利摘要本實用新型涉及一種脈動燃燒內加熱流化床乾燥汙泥的系統，包括脈動燃燒器、溼汙泥給料造粒裝置、內加熱流化床乾燥機、除塵裝置、除臭裝置，脈動燃燒器尾管與內加熱流化床乾燥機進風口連接，內加熱流化床乾燥機進料口與溼汙泥給料造粒裝置相連；內加熱流化床乾燥機出風口與除塵裝置連接，除塵裝置還與除臭裝置連接。本實用新型採用脈動燃燒和內加熱流化床相結合的工藝進行汙泥乾燥，提高了乾燥強度，降低了能耗，減少了尾氣的處理量，同時又降低了系統的氧含量，無粉塵燃燒和爆炸危險，安全可靠。
文檔編號B01D50/00GK202610084SQ20122027767
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者趙改菊, 尹鳳交, 李選友, 張宗宇, 李捷, 王成運 申請人:山東天力乾燥股份有限公司