一种低压蒸汽间接凝结加热的桨叶式干燥机

技术领域

[0001] 本发明属于污泥干燥技术领域，具体涉及一种低压蒸汽间接凝结加热的桨叶式干燥机。

背景技术

[0002] 污泥是一种量大面广并且对与人体和环境都有危害的废弃物，目前，污泥四化即减量化、稳定化、无害化和资源化在处理和处置成为在城镇污水控制和治理过程中的重大共性问题。

[0003] 污泥主要的处理与处置方式包括农业利用、卫生填埋、焚烧及建材利用。污水处理厂采用带滤机进行脱水后，污泥含水量一般在80％左右。其中含有有机质无机灰以及细菌重金属等有害物质。为了满足进一步的处理，往往需要将污泥的含水量降低至40％以下，此时则需要对污泥烘干进行无害减量化处理。

[0004] 热干燥技术是常用的污泥干燥技术，利用蒸汽间接传热进行烘干技术居多。污泥在蒸汽凝结桨叶式干燥机中干燥时，含水率较高的污泥呈现出类似流体的状态，随着干燥程度的加深，污泥含水率不断降低污泥干燥会进入粘滞区，大部分污泥会结成硬块黏附在干燥机的传热表面阻碍污泥干燥表面更新与干燥的传热传质过程影响干燥速率导致能耗增高。

[0005] 在桨叶式烘干机中，传统桨叶的叶片布置与干燥机布置难以保证污泥在干燥机中自身之间的换热效率，导致影响干燥机的烘干效率。另外，传统的叶片结构也不利于对物料的搅拌与自清洁。传统桨叶式干燥机桨叶内部结构由于蒸汽凝结换热结成液膜阻碍换热的性质导致蒸汽的热量不能很好的释放，并且存在凝结水不能及时排出进而造成热源利用率，传热效率低、设备不够紧凑等缺点，不符合当前的环保、节能、高效、污泥干化循环利用的要求。

[0006] 综上所述，桨叶式污泥干燥机所需要解决的问题有：桨叶内部凝结水产生的液膜阻碍换热且凝结水难以排出影响传热、桨叶与污泥接触表面在出现污泥粘结、传统桨叶式干燥机内污泥自身之间换热不充分。总结即蒸汽与内壁面之间、污泥与外壁面之间以及污泥与污泥自身之间的传热问题。

发明内容

[0007] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种低压蒸汽间接凝结加热的桨叶式干燥机，能够使干燥机在处理污泥时具有对污泥的实时挤压、搅拌与桨叶轴、动、静叶片与各壁面间动态自清洁效果并保证污泥在干燥机内高效传热。空心桨叶轴与桨叶片的特殊结构能够使得桨叶内部液膜与凝结水排出更加快速并防止排出的凝结水再次倒流入桨叶片中对蒸汽放热造成影响。

[0008] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低压蒸汽间接凝结加热的桨叶式干燥机，包括干燥机壳体、空心桨叶轴，空心桨叶轴同轴设置在干燥机壳体内，干燥机壳体倾斜布置；空心桨叶轴为空心结构，干燥机壳体内沿轴向设置有若干空心桨叶；空心桨叶轴一端密封并与电机相连，另一端设有热蒸汽进口与冷凝水出口；干燥机壳体一端上部设有湿污泥入口，干燥机壳体底部远离湿污泥入口的一端设有干污泥出口；在污泥出口端的壳体上部设有引入空气将污泥干燥过程中所蒸发水蒸气带走的载气入口，在污泥入口端上部设有载气出口；空心桨叶包括静叶片和动叶片，静叶片和动叶片叶片相互穿插在另一叶片的间隙，静叶片固定设置在干燥机壳体内壁，动叶片设置在空心桨叶轴上，动叶片与空心桨叶轴内部有相互连通的蒸汽空间和冷凝水流道。

[0009] 空心桨叶轴平行设置有两个或两个以上。

[0010] 所述干燥机一端底部设置支座；干燥机壳体的下部包覆加热夹套，加热夹套上部设有热蒸汽入口，加热夹套下部靠近污泥出口端设有夹套凝结水出口，静叶片与加热夹套内部空间连通。

[0011] 空心桨叶轴的两端设置螺旋方向相同的螺旋叶片。

[0012] 所述空心桨叶片在空心桨叶轴上布置疏密程度不同，空心桨叶片沿着污泥的流动方向由疏变密布置。

[0013] 空心桨叶轴包括内部隔板、蒸汽环形流道、冷凝水中心流道、冷凝水排出口以及蒸汽进口，蒸汽环形流道同轴布置在冷凝水中心流道外侧，冷凝水中心流道连通冷凝水排出口，蒸汽进口连通蒸汽环形流道，动叶片与空心桨叶轴连接部分开口，冷凝水排出口设置在所述开口出的两端。

[0014] 静叶片和动叶片的截面为T型。所述空心桨叶片包含叶片面板、盖板、端板和内部隔板，盖板呈圆弧型，叶片面板焊接在盖板上下两端；端板分别在盖板左右两侧安装布置，与盖板和叶片面板组成封闭的罩壳，两块叶片面板、一片盖板和两片端面围成空心叶片，内部设置有内部隔板，内部隔板的侧边连接两块叶片面板。

[0015] 叶片面板内壁设置有用于增大换热面积的凸台、表面波纹或内肋结构。

[0016] 内部隔板包括：冷凝水排出口处竖直布置的两块平板和呈圆弧状布置在叶片空间中的弧形隔板。

[0017] 弧形隔板镂空，弧形隔板两侧设置折边结构，所述折边结构与叶片面板内壁构成夹角形成折边槽。

[0018] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

[0019] 本发明所述动、静桨叶片横截面呈T字型，电机驱动桨叶轴及其上的动桨叶片转动时与布置在加热夹套内壁的静桨叶片相互啮合发生相对转动，桨叶轴与动桨叶内部空心，并且采用弧形隔板以及叶片面板内壁所设凸台、表面波纹或内肋结构削弱液膜的厚度以及连续性，引导蒸汽与凝结水的流动汽水分流实现凝结水快速排出，及时削弱液膜形成强化蒸汽与各壁面之间的凝结传热；本发明桨叶轴、动叶片、静叶片以及各壁面间运行中时刻对污泥进行挤压、翻滚、搅拌与摩擦，同时实现相对转动时的动态自清洁与各传热环节的高效传热，实时减少蒸汽与内壁面之间、污泥与外壁面之间、污泥与污泥自身之间的传热热阻，并且消除污泥干燥过程中所存在死区的问题，使蒸汽到污泥整个传热过程中各个部分全方位传热强化；装置中的各处结构设计增大单位空间内的换热面积，使得装置结构更加集中紧凑、干燥更加快速高效，在装置运行中换热效率相较于传统污泥干燥设备明显提高，降低在运行中的电耗与汽耗实现节能降碳。

[0020] 进一步的，空心桨叶片内部的凸台、表面波纹或内肋结构，既能强化蒸汽与各壁面间的凝结传热还有助于及时排出凝结水。

附图说明

[0021] 图1是本发明整体的结构示意图；

[0022] 图2是干燥机截面示意图；

[0023] 图3是污泥干燥机动静叶片相互啮合示意图；

[0024] 图4是桨叶轴与桨叶剖面示意图；

[0025] 图5a为空心桨叶片主视示意图，图5b为a图方位的左视示意图，图5c为内壁结构示意图，图5d为a图方位的俯视示意图；

[0026] 图6a是桨叶片内弧形隔板的结构侧视示意图；图6b为图6a中A‑A向断面示意图，图6c为图6a所示的俯视示意图。

[0027] 图中：1.电机；2.空心桨叶轴；3.空心桨叶片；4.湿污泥入口；5.载气出口；6.壳体；7.夹套蒸汽入口；8.支座；9.加热夹套；10.夹套凝结水出口；11.干污泥出口；12.载气入口；

13.蒸汽入口；14.冷凝水出口；101.静叶片；102.动叶片；201.内部隔板；202.蒸汽环形流道；203.冷凝水中心流道；204.冷凝水排出口；205.蒸汽进口；301.叶片面板；302.盖板；

303.端板；304.弧形隔板；305.凸台；401.弧形隔板连接部分；402.隔板折边结构；403.中空蒸汽上升流道；404.折边槽。

具体实施方式

[0028] 参考图1、图2、图3，本发明提供的一种低压蒸汽间接凝结加热的桨叶式干燥机，包括干燥机壳体6、加热夹套9和空心桨叶轴2，空心桨叶轴2穿过干燥机壳体6的中心轴，干燥机壳体6上开有湿污泥入口4和干污泥出口11，载气入口12与载气出口5，载气为热空气，载气从载气入口12进入干燥机壳体6，逆污泥流向的反方向对污泥加热后从载气出口5排出；加热夹套9覆盖干燥机两侧部分与底部部分，即加热夹套9覆盖干燥机下半部分，加热夹套9上开设有夹套蒸汽入口7与夹套凝结水出口10。干燥机壳体6支撑于支座8上，空心桨叶轴2的一端密封并与电机1相连，电机1驱动空心桨叶轴进行转动，空心桨叶轴2的另一端开有蒸汽入口13与冷凝水出口14。空心桨叶轴2上安装与空心桨叶轴2内部连通的T型空心桨叶片

3，T型空心桨叶片3垂直于空心桨叶轴2布置。

[0029] 干燥机壳体6倾斜布置，干燥机壳体6的中轴线与水平方向有一夹角。

[0030] 湿污泥入口4开设在干燥机壳体6顶部或中上部，干污泥出口11开设在干燥机壳体6底部。

[0031] 空心桨叶片3设置有两种类型，分别为布置在空心桨叶轴2上的动叶片102与布置在干燥机内侧的静叶片101，动叶片102随空心桨叶轴2转动，静叶片在干燥机两侧固定不动。叶片在干燥机内的布置时如图2的污泥干燥机动、静叶片相互穿插示意图，动叶片102与静叶片101之间相互交错布置，叶片互相延伸至另一侧叶片之间的间隙中，电机1驱动空心桨叶轴2及其上的动叶片102，动叶片102与布置在加热夹套内壁的空心静叶片101相互穿插发生相对转动。图3中为空心桨叶轴2双轴布置的示意图，实际过程中可实现单轴或多轴布置，相较于传统的桨叶片，设置动叶片和静叶片可以实现叶片间相对转动、实时动态自清洁，并降低叶片外壁面与污泥自身之间的传热热阻，达到高效传热的目的。

[0032] 当物料进入干燥机内后，可以实现空心桨叶轴，动叶片102、静叶片101及各壁面间运行中不断挤压、翻滚、搅动和摩擦污泥，增大物料和叶片的接触面积，充分扰动污泥，减小传热热阻，叶片T型结构设计使得污泥在烘干机内的流程增长，延长污泥在干燥机内的停留时间使设备更加紧凑节能，最后污泥被烘干达到要求成为松散的粉末状随着叶片的转动输送至烘干机出口排出机器外，叶片T型结构具体是指叶片厚度方向截面呈T字型。

[0033] 如图4所示，空心桨叶片3与空心桨叶轴2的连接处，以及空心桨叶片3和空心桨叶轴2内部截面，空心桨叶轴2包括内部隔板201、蒸汽环形流道202、冷凝水中心流道203、冷凝水排出口204以及蒸汽进口205，新鲜蒸汽由蒸汽环形流道202通过蒸汽进口205进入空心桨叶片内部的蒸汽空间中，放热凝结后由内部隔板201导流，由冷凝水排出口204排出至冷凝水中心流道203中收集并及时排出冷凝水。

[0034] 参考图5a、图5b、图5c、图5d、图6a、图6b和图6c，空心桨叶与弧形隔板的具体结构示意图，空心桨叶片3包括叶片面板301、盖板302、端板303、弧形隔板304以及凸台305；弧形隔板包括弧形隔板连接部分401、隔板折边结构402、中空蒸汽上升流道403、折边槽404；叶片面板301分为上下两片，中间弧形隔板304支撑，中间为蒸汽流通空间，叶片面板301便于蒸汽均匀放热。所述盖板302、端板303通过与叶片面板301焊接成为叶片，横截面为T字型；所述弧形隔板304在上下叶片面板中间起支撑作用，弧形隔板304两侧设有隔板折边结构

402与叶片面板301间形成折边槽404对叶片内部附着的凝结水起收集与导流作用，弧形隔板304中间部分设置镂空结构，方便蒸汽向上流动充满整个蒸汽空间。本发明装置内桨叶轴与动桨叶片内部空心均采用特殊构造以强化蒸汽与各壁面间的凝结传热并及时排出凝结水，实时减少蒸汽与内壁面之间传热热阻。结合上述结构整体上实现实时强化蒸汽与内壁面、外壁面与污泥、污泥与污泥自身之间传热并消除污泥干燥死区，在传热过程的各个环节中实现全面、全方位强化换热。

[0035] 需要强调的是：以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。