[實用新型]一種污泥過熱蒸汽干燥乏汽余熱二重利用裝置

有效

• 申請號: 201520813480.3
• 申請日: 2015-10-21
• 公開（公告）號: CN205133369U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 張緒坤;王高敏;溫祥東;邢普;吳青榮
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/12
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本實用新型涉及一種污泥干燥裝置，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。

背景技術

隨著中國城鎮化水平提高，城鎮污水處理量加大，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（阮辰旼.我國污泥處理處置產業發展的方向性思考[J].凈水技術，2015，34（s1）：1—3.）。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。

干燥是一種高能耗的操作，傳統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、傳熱傳質系數大且潛熱大等優點，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節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℃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，從而增加了系統能耗。

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，一方面實現了節能，另一方面縮短了干燥時間，提高了干燥效率，進一步實現了節能。除此之外，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水溫度較高，如果能夠回收其顯熱將可以大幅度降低能耗。

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CN201530772U公開了一種雙級槳葉干燥機污泥過熱蒸汽干化系統，該系統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利用，高效節能，最后對廢棄物進行處理，實現了物料零排放、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。

中國專利CN1686876A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℃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。

中國專利CN101823830A公開了一種過熱蒸汽閉路循環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，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。

中國專利CN102260033A和CN102276131A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。