用于污泥干化的新型槳葉式干燥機的設計

王春芳 周清嶺 戴建民 張友根

（浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州310023）

化工設計

用于污泥干化的新型槳葉式干燥機的設計

王春芳 周清嶺 戴建民 張友根

（浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州310023）

針對污泥的特性及其干燥機理，對現有槳葉式干燥機的結構進行改進設計，使現有的槳葉式干燥機成為一種比較理想的污泥干化設備。

槳葉式干燥機；污泥干化;改進設計

0 引言

污泥處置已經成為當今多數污水處理廠亟待解決的問題。污水污泥的減量化、資源化和無害化已成為固體廢棄物處理中起步較晚，但又非解決不可的重大環保問題。

污泥熱干化具有以下幾大優勢：能有效的去除細菌和病原體，并對最終產物消毒，使其完全符合污泥處理與利用的相關標準；大幅減少污泥的體積與重量；能保持污泥的營養物質，并使得其循環利用；可將處理后的污泥加工成某種有利用價值的物質，如生物肥料、土壤修復劑及燃料等，從中獲得一定的經濟效益。[1]

綜合分析目前國內外各種干燥設備結構和性能特點，我們發現空心槳葉干燥機的結構原理和干燥工藝符合目前國內污泥干燥的工藝要求。經過文獻查閱及對現有干燥設備的調研，我們設計開發了這種用于污泥干化的槳葉式干燥機。應用結果表明，這種型式的干燥機是目前比較理想的污泥干化設備。

1 用于污泥干化的新型槳葉式干燥機優化設計

1.1 對槳葉軸內部冷凝水排放系統的改進設計

根據污泥脫水量大的特性，槳葉軸內部的冷凝水排放系統進行改進設計。在槳葉內部增設裝置，增加槳葉旋轉過程中排水時間；增大冷凝排水管子，從而增大冷凝水的排水量。改進原虹吸管的結構，使冷凝水排放更加徹底，從而提高產量。

1.2 對槳葉的外部結構的改動

根據污泥粘度高，流動性差等特性，為了使物料向前流動，普通槳葉干燥機安裝時設備整體向出料口方向成一定傾角，但是當設備傾斜放置時，不能很好控制物料的流動速度，這樣很難控制物料干燥水份。如何提高污泥在槳葉干燥機內部流動性，對槳葉的外部結構作了一定的改動，使槳葉對物料有向前推進作用。改變槳葉軸轉速就可控制物料的推進速度，使物料有一個合理的推進速度，保持物料在設備內部有一個合理的料位，使物料與槳葉表面充分接觸，進一步提高傳熱面積。

1.3 筒體內部增加一些裝置

當干燥到含水率60%左右時，污泥極易結塊，表面堅硬、難以破碎，而里面卻仍是稀泥，這給污泥的進一步干化和滅菌帶來極大的困難；另一方面在干燥污泥過程中，污泥容易"抱軸"，從而把槳葉和軸的散熱面包圍，轉動時一起運動，這樣干燥的效果比較差，為了克服這個困難，我們又對干燥機進行了改進，在筒體內部增加一些裝置，使結塊后的污泥容易破碎，從而干燥速度大大提高。

2 新型槳葉式污泥干燥機結構、工作原理及特點

2.1 新型槳葉式污泥干燥機結構

WGS/WGT系列槳葉式污泥干燥機由互相嚙合的二到四根槳葉軸、帶有夾套的W形殼體、機座、傳動部件及旋轉接頭組成(如圖1)，污泥的整個干燥過程在封閉狀態下進行，有機揮發氣體及異味氣體在密閉氛圍下送至尾氣處理裝置，避免環境污染。

2.2 新型槳葉式污泥干燥機工作原理

干燥機以蒸汽，熱水或導熱油作為加熱介質，軸端裝有熱介質導入導出的旋轉接頭。加熱介質分為兩路，分別進入干燥機殼體夾套和槳葉軸內腔，將器身和槳葉軸同時加熱，以傳導加熱的方式對污泥進行加熱干燥。被干燥的污泥由螺旋送料機定量地連續送入干燥機的加料口，污泥進入器身后，通過槳葉的轉動使污泥翻轉、攪拌，不斷更新加熱介面，與器身和槳葉接觸，被充分加熱，使污泥所含的表面水分蒸發。同時，污泥隨槳葉軸的旋轉成螺旋軌跡向出料口方向輸送，在輸送中繼續攪拌，使污泥中滲出的水分繼續蒸發。最后，干燥均勻的合格產品由出料口排出。

2.3 新型槳葉式污泥干燥機設備特點

設備結構緊湊，單位體積設備的傳熱面大，占地面積小。

熱量利用率高。槳葉式污泥干燥機采用傳導加熱方式進行加熱，沒有熱空氣帶走熱量，熱量利用率可達90%以上。

楔形槳葉具有自凈能力，旋轉中對物料產生壓縮和膨脹,增強了傳熱效果。

干燥器內氣體流速低，被氣體挾帶出的粉塵少，干燥后系統的氣體粉塵回收方便，尾氣處理裝置等規模都可縮小，節省設備投資。

3 新型槳葉式污泥干燥機生產結果與應用前景

3.1 干燥效果

新型槳葉式污泥干燥機用于污泥的干燥單元，脫水能力基本為12 kg/h·m2以上，污泥經干燥后含水率從80%降到40%以下，干燥效果好。干燥后的產品質量達到用戶要求。

3.2 應用前景

我國污泥無害化能源化利用技術還處于起步階段，污泥干化尚屬起步階段，許多城市都要建立專門的污泥處理廠，因此污泥干化處理蘊含著巨大的技術和產品市場。我國城市污泥的每年排放量（干重）估計最終將達到900萬t左右，折合成含水率80%的濕污泥約4500萬t，通過干化可以使污泥含水率降到40%以下，達到污泥經濟焚燒的要求。例如，一臺WGS 11槳葉式干燥機使污泥含水率從80%降到40%以下，通過計算，年干燥濕污泥的能力約為7200 t，WGS11槳葉式污泥干燥機干化系統每套才約兩百萬人民幣左右，所以利用空心槳葉式污泥干燥機作為污泥干化工藝流程中的關鍵設備，對污泥進行干化，發展前景很好，而且該技術具有自主知識產權，主要設備實現國產化，相比國外引進技術，投資成本更低，適合中國國情。因此，新型槳葉式干燥機應用于污泥干化的前景非常廣闊，具有很大的市場潛力。

4 結論

槳葉式干燥機在污泥干化中的應用特點主要體現在：空心槳葉式干燥機熱效率約為85%~95%，實踐中，污泥脫水1 kg約需飽和蒸汽1.3 kg（工作壓力0.4 MPa）。污泥干化后仍具有1700～2500 kcal/ kg的熱值，可以與煤等常規固體燃料混合燃燒，充分體現了節約能源和循環經濟的原則。針對不同的污泥，在結構上進行特別的設計，以確保污泥干化的能耗達到最低；采用傳導、輻射等間接換熱的方式干化污泥，與污泥沒有接觸，無需處理大量含有廢氣的熱介質。

針對污泥的特性如粘度很高、含水率大及流動性差等，經過改進后的新型槳葉式干燥機，能夠克服這些難題。它具有設備結構緊湊，占地面積小、傳熱效果好、熱能利用高、結構簡單合理、設備的投資成本低、操作安全等特點，經廠家使用，證明這是一種新型的、比較理想的污泥干化設備。

[1]孟大為.污泥處理新技術與應用[C].全國污泥處理與綜合利用研討會,2007.11.

Design of New Pattern Paddle Dryer Used in Sludge Drying

WANG Chun-fang，ZHOU Qing-ling,DAI Jian-ming,ZHANG You-gen
(Zhejiang Chemical Industry Research Institute Co.,Ltd.,Hangzhou 310023,China)

Improve the design of paddle dryer according to the characters and drying mechanism of sludge, so that the existing paddle dryer becomes one type of more perfect equipment used in sludge drying.

paddle dryer;sludge drying;improve

1006-4184（2010）11-0020-03

2010-09-10

王春芳（1975－）女，浙江寧海人，工程師，從事化機產品的設計與開發。