超圓盤污泥干化機(jī)強(qiáng)化傳熱研究

詹曉艷，胡曉亮，俞燕，施捷

(嘉興新嘉愛斯熱電有限公司，浙江 嘉興 314016）

隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，市政污泥越來越成為政府和百姓所關(guān)注的難題，傳統(tǒng)的污泥處置辦法衛(wèi)生填埋、農(nóng)業(yè)堆肥、綜合利用以及干化焚燒處理。由于污泥干化焚燒處理徹底、處理容量高、可規(guī)模化處理已成為最近幾年比較成熟的處理方式。目前，間接干化方式常用超圓盤式污泥干化機(jī)和槳葉式污泥干化機(jī)，由于超圓構(gòu)造簡單、使用能耗低、日產(chǎn)量穩(wěn)定、熱效率高，尾氣排放量少且適合于大污泥量的處理在日常生產(chǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。我廠是最早建立起污泥焚燒干化處理的單位之一，但是，隨著污泥處理量不斷增加，2017年污泥處理率卻在不斷下降，其中1#、2#污泥干化車間污泥日處理量從2100噸左右不斷下滑至1900噸，較2016年污泥處理量的峰值下降約9.5%，嚴(yán)重降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。如何提高超圓盤干化機(jī)的干化效率成了所關(guān)注的話題，在換熱器熱阻大的一側(cè)家裝肋片已經(jīng)成為一種高效的傳熱強(qiáng)化理論，已經(jīng)廣泛軍事、化工、航天等領(lǐng)域。

1 研究內(nèi)容

筆者分析車間的故障類型，發(fā)現(xiàn)其中干化機(jī)卡死故障占了所有故障的86.2%，從而導(dǎo)致傳熱惡化。現(xiàn)場拆解設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)，干化機(jī)卡死主要原因集中在剖泥刀被異物卡死，其中約70%來自于剖泥刀缺失或變形導(dǎo)致。干化機(jī)剖泥刀相當(dāng)于在溫度場中施加一個速度場，能夠起到粉碎結(jié)塊污泥、在線清理盤片、攪動污泥以強(qiáng)化換熱的效果。但是，在實(shí)際使用過程中，由于無法避免固體雜質(zhì)進(jìn)入干化機(jī)，剖泥刀時常會被這些雜質(zhì)損壞甚至脫落在干化機(jī)內(nèi)部，剖泥刀斷裂會導(dǎo)致干化盤片間的污泥結(jié)團(tuán)堵塞，最終降低干化機(jī)效率直至停機(jī)檢修。每臺超圓盤干化機(jī)有7段窗口，每個窗口配置10把剖泥刀進(jìn)行攪拌烘干，拆解過程中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)只有1/5左右的剖泥刀能夠正常工作。

由于盤片間隙中污泥結(jié)可通流面積減小，傳熱惡化，最終導(dǎo)致污泥處理單耗上升并且污泥處理量下降。本文基于場協(xié)同原則對剖泥刀的外型、長度，并分析獲得長、短剖泥刀的相對高效組合方案。利用適應(yīng)性強(qiáng)、持續(xù)去破壞邊界層以及低電耗率的組合剖泥刀，有效增加干化機(jī)的處理效率并降低用汽量。設(shè)備原配剖泥刀900cm×100cm的不銹鋼制成，后經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)由于原泥篩板孔徑緣故，粒徑200mm以下的固體雜質(zhì)依然會進(jìn)入干化機(jī)損壞剖泥刀進(jìn)而影響干化機(jī)穩(wěn)定高效運(yùn)行，此外，由于原配剖泥刀長短一致，污泥側(cè)擾動有限，傳熱的邊界層得不到破壞。為此將原900cm剖泥刀縮短至800cm，但是，使用過程中依然會有偶爾發(fā)生剖泥刀損壞導(dǎo)致盤片間隙全周被污泥封堵的情況。在實(shí)際運(yùn)維過程中，多次維修時利用分段清理卡死部位的方式，逐步接近故障部位。發(fā)現(xiàn)隨著運(yùn)行周期的延長，盤片中心處會慢慢積累結(jié)塊的污泥。這些污泥會將后續(xù)進(jìn)入的固體雜質(zhì)向干化機(jī)頂部推送，直至損壞剖泥刀。為實(shí)現(xiàn)降低設(shè)備損壞頻率、增加干化效率、減少停機(jī)檢修時間，將原來統(tǒng)一長900cm的平面式剖泥刀調(diào)整為600cm×100cm的剖面式剖泥刀和800cm的平面式剖泥刀在不同窗口交替組合使用（如圖1），同時，在剖你刀的頭部安裝送羽根(如圖2），進(jìn)一步增強(qiáng)污泥干化過程污泥側(cè)的擾動。使用過程中，剖泥刀的更換周期顯著延長，并且設(shè)備干化效率沒有明顯降低。有效地減少了與異物的卡塞及電機(jī)電流的過載，同時，又更好地將泥料進(jìn)行攪拌與混合至烘干。通過從圖3中可以看出改造后的污泥干化曲線有顯著提升，3kg相同參數(shù)的污泥只需要在30min就達(dá)到干化平衡狀態(tài)，而原始的干化機(jī)則需要更長的時間。改進(jìn)效果明顯。

圖1 改造后圓盤式污泥干化機(jī)

圖2 剖泥刀送羽根

圖3 改造前后的污泥干化曲線

2 結(jié)語

超圓盤干化機(jī)是一種典型的間壁式換熱器，熱阻主要集中在污泥側(cè)，在污泥側(cè)的溫度場中施加一個速度場，即通過在污泥安裝不同尺寸的剖泥到，以及送羽根增加了污側(cè)的擾動，使得傳熱的邊界層得到破壞，溫度變得紊亂，傳熱得到了強(qiáng)化，其干化過程中達(dá)到平衡的時間明顯縮短。