一種低壓蒸汽間接凝結加熱的槳葉式干燥機

技術領域

[0001] 本發(fā)明屬于污泥干燥技術領域，具體涉及一種低壓蒸汽間接凝結加熱的槳葉式干燥機。

背景技術

[0002] 污泥是一種量大面廣并且對與人體和環(huán)境都有危害的廢棄物，目前，污泥四化即減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化在處理和處置成為在城鎮(zhèn)污水控制和治理過程中的重大共性問題。

[0003] 污泥主要的處理與處置方式包括農(nóng)業(yè)利用、衛(wèi)生填埋、焚燒及建材利用。污水處理廠采用帶濾機進行脫水后，污泥含水量一般在80％左右。其中含有有機質無機灰以及細菌重金屬等有害物質。為了滿足進一步的處理，往往需要將污泥的含水量降低至40％以下，此時則需要對污泥烘干進行無害減量化處理。

[0004] 熱干燥技術是常用的污泥干燥技術，利用蒸汽間接傳熱進行烘干技術居多。污泥在蒸汽凝結槳葉式干燥機中干燥時，含水率較高的污泥呈現(xiàn)出類似流體的狀態(tài)，隨著干燥程度的加深，污泥含水率不斷降低污泥干燥會進入粘滯區(qū)，大部分污泥會結成硬塊黏附在干燥機的傳熱表面阻礙污泥干燥表面更新與干燥的傳熱傳質過程影響干燥速率導致能耗增高。

[0005] 在槳葉式烘干機中，傳統(tǒng)槳葉的葉片布置與干燥機布置難以保證污泥在干燥機中自身之間的換熱效率，導致影響干燥機的烘干效率。另外，傳統(tǒng)的葉片結構也不利于對物料的攪拌與自清潔。傳統(tǒng)槳葉式干燥機槳葉內部結構由于蒸汽凝結換熱結成液膜阻礙換熱的性質導致蒸汽的熱量不能很好的釋放，并且存在凝結水不能及時排出進而造成熱源利用率，傳熱效率低、設備不夠緊湊等缺點，不符合當前的環(huán)保、節(jié)能、高效、污泥干化循環(huán)利用的要求。

[0006] 綜上所述，槳葉式污泥干燥機所需要解決的問題有：槳葉內部凝結水產(chǎn)生的液膜阻礙換熱且凝結水難以排出影響傳熱、槳葉與污泥接觸表面在出現(xiàn)污泥粘結、傳統(tǒng)槳葉式干燥機內污泥自身之間換熱不充分?？偨Y即蒸汽與內壁面之間、污泥與外壁面之間以及污泥與污泥自身之間的傳熱問題。

發(fā)明內容

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種低壓蒸汽間接凝結加熱的槳葉式干燥機，能夠使干燥機在處理污泥時具有對污泥的實時擠壓、攪拌與槳葉軸、動、靜葉片與各壁面間動態(tài)自清潔效果并保證污泥在干燥機內高效傳熱。空心槳葉軸與槳葉片的特殊結構能夠使得槳葉內部液膜與凝結水排出更加快速并防止排出的凝結水再次倒流入槳葉片中對蒸汽放熱造成影響。

[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種低壓蒸汽間接凝結加熱的槳葉式干燥機，包括干燥機殼體、空心槳葉軸，空心槳葉軸同軸設置在干燥機殼體內，干燥機殼體傾斜布置；空心槳葉軸為空心結構，干燥機殼體內沿軸向設置有若干空心槳葉；空心槳葉軸一端密封并與電機相連，另一端設有熱蒸汽進口與冷凝水出口；干燥機殼體一端上部設有濕污泥入口，干燥機殼體底部遠離濕污泥入口的一端設有干污泥出口；在污泥出口端的殼體上部設有引入空氣將污泥干燥過程中所蒸發(fā)水蒸氣帶走的載氣入口，在污泥入口端上部設有載氣出口；空心槳葉包括靜葉片和動葉片，靜葉片和動葉片葉片相互穿插在另一葉片的間隙，靜葉片固定設置在干燥機殼體內壁，動葉片設置在空心槳葉軸上，動葉片與空心槳葉軸內部有相互連通的蒸汽空間和冷凝水流道。

[0009] 空心槳葉軸平行設置有兩個或兩個以上。

[0010] 所述干燥機一端底部設置支座；干燥機殼體的下部包覆加熱夾套，加熱夾套上部設有熱蒸汽入口，加熱夾套下部靠近污泥出口端設有夾套凝結水出口，靜葉片與加熱夾套內部空間連通。

[0011] 空心槳葉軸的兩端設置螺旋方向相同的螺旋葉片。

[0012] 所述空心槳葉片在空心槳葉軸上布置疏密程度不同，空心槳葉片沿著污泥的流動方向由疏變密布置。

[0013] 空心槳葉軸包括內部隔板、蒸汽環(huán)形流道、冷凝水中心流道、冷凝水排出口以及蒸汽進口，蒸汽環(huán)形流道同軸布置在冷凝水中心流道外側，冷凝水中心流道連通冷凝水排出口，蒸汽進口連通蒸汽環(huán)形流道，動葉片與空心槳葉軸連接部分開口，冷凝水排出口設置在所述開口出的兩端。

[0014] 靜葉片和動葉片的截面為T型。所述空心槳葉片包含葉片面板、蓋板、端板和內部隔板，蓋板呈圓弧型，葉片面板焊接在蓋板上下兩端；端板分別在蓋板左右兩側安裝布置，與蓋板和葉片面板組成封閉的罩殼，兩塊葉片面板、一片蓋板和兩片端面圍成空心葉片，內部設置有內部隔板，內部隔板的側邊連接兩塊葉片面板。

[0015] 葉片面板內壁設置有用于增大換熱面積的凸臺、表面波紋或內肋結構。

[0016] 內部隔板包括：冷凝水排出口處豎直布置的兩塊平板和呈圓弧狀布置在葉片空間中的弧形隔板。

[0017] 弧形隔板鏤空，弧形隔板兩側設置折邊結構，所述折邊結構與葉片面板內壁構成夾角形成折邊槽。

[0018] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

[0019] 本發(fā)明所述動、靜槳葉片橫截面呈T字型，電機驅動槳葉軸及其上的動槳葉片轉動時與布置在加熱夾套內壁的靜槳葉片相互嚙合發(fā)生相對轉動，槳葉軸與動槳葉內部空心，并且采用弧形隔板以及葉片面板內壁所設凸臺、表面波紋或內肋結構削弱液膜的厚度以及連續(xù)性，引導蒸汽與凝結水的流動汽水分流實現(xiàn)凝結水快速排出，及時削弱液膜形成強化蒸汽與各壁面之間的凝結傳熱；本發(fā)明槳葉軸、動葉片、靜葉片以及各壁面間運行中時刻對污泥進行擠壓、翻滾、攪拌與摩擦，同時實現(xiàn)相對轉動時的動態(tài)自清潔與各傳熱環(huán)節(jié)的高效傳熱，實時減少蒸汽與內壁面之間、污泥與外壁面之間、污泥與污泥自身之間的傳熱熱阻，并且消除污泥干燥過程中所存在死區(qū)的問題，使蒸汽到污泥整個傳熱過程中各個部分全方位傳熱強化；裝置中的各處結構設計增大單位空間內的換熱面積，使得裝置結構更加集中緊湊、干燥更加快速高效，在裝置運行中換熱效率相較于傳統(tǒng)污泥干燥設備明顯提高，降低在運行中的電耗與汽耗實現(xiàn)節(jié)能降碳。

[0020] 進一步的，空心槳葉片內部的凸臺、表面波紋或內肋結構，既能強化蒸汽與各壁面間的凝結傳熱還有助于及時排出凝結水。

附圖說明

[0021] 圖1是本發(fā)明整體的結構示意圖；

[0022] 圖2是干燥機截面示意圖；

[0023] 圖3是污泥干燥機動靜葉片相互嚙合示意圖；

[0024] 圖4是槳葉軸與槳葉剖面示意圖；

[0025] 圖5a為空心槳葉片主視示意圖，圖5b為a圖方位的左視示意圖，圖5c為內壁結構示意圖，圖5d為a圖方位的俯視示意圖；

[0026] 圖6a是槳葉片內弧形隔板的結構側視示意圖；圖6b為圖6a中A?A向斷面示意圖，圖6c為圖6a所示的俯視示意圖。

[0027] 圖中：1.電機；2.空心槳葉軸；3.空心槳葉片；4.濕污泥入口；5.載氣出口；6.殼體；7.夾套蒸汽入口；8.支座；9.加熱夾套；10.夾套凝結水出口；11.干污泥出口；12.載氣入口；

13.蒸汽入口；14.冷凝水出口；101.靜葉片；102.動葉片；201.內部隔板；202.蒸汽環(huán)形流道；203.冷凝水中心流道；204.冷凝水排出口；205.蒸汽進口；301.葉片面板；302.蓋板；

303.端板；304.弧形隔板；305.凸臺；401.弧形隔板連接部分；402.隔板折邊結構；403.中空蒸汽上升流道；404.折邊槽。

具體實施方式

[0028] 參考圖1、圖2、圖3，本發(fā)明提供的一種低壓蒸汽間接凝結加熱的槳葉式干燥機，包括干燥機殼體6、加熱夾套9和空心槳葉軸2，空心槳葉軸2穿過干燥機殼體6的中心軸，干燥機殼體6上開有濕污泥入口4和干污泥出口11，載氣入口12與載氣出口5，載氣為熱空氣，載氣從載氣入口12進入干燥機殼體6，逆污泥流向的反方向對污泥加熱后從載氣出口5排出；加熱夾套9覆蓋干燥機兩側部分與底部部分，即加熱夾套9覆蓋干燥機下半部分，加熱夾套9上開設有夾套蒸汽入口7與夾套凝結水出口10。干燥機殼體6支撐于支座8上，空心槳葉軸2的一端密封并與電機1相連，電機1驅動空心槳葉軸進行轉動，空心槳葉軸2的另一端開有蒸汽入口13與冷凝水出口14。空心槳葉軸2上安裝與空心槳葉軸2內部連通的T型空心槳葉片

3，T型空心槳葉片3垂直于空心槳葉軸2布置。

[0029] 干燥機殼體6傾斜布置，干燥機殼體6的中軸線與水平方向有一夾角。

[0030] 濕污泥入口4開設在干燥機殼體6頂部或中上部，干污泥出口11開設在干燥機殼體6底部。

[0031] 空心槳葉片3設置有兩種類型，分別為布置在空心槳葉軸2上的動葉片102與布置在干燥機內側的靜葉片101，動葉片102隨空心槳葉軸2轉動，靜葉片在干燥機兩側固定不動。葉片在干燥機內的布置時如圖2的污泥干燥機動、靜葉片相互穿插示意圖，動葉片102與靜葉片101之間相互交錯布置，葉片互相延伸至另一側葉片之間的間隙中，電機1驅動空心槳葉軸2及其上的動葉片102，動葉片102與布置在加熱夾套內壁的空心靜葉片101相互穿插發(fā)生相對轉動。圖3中為空心槳葉軸2雙軸布置的示意圖，實際過程中可實現(xiàn)單軸或多軸布置，相較于傳統(tǒng)的槳葉片，設置動葉片和靜葉片可以實現(xiàn)葉片間相對轉動、實時動態(tài)自清潔，并降低葉片外壁面與污泥自身之間的傳熱熱阻，達到高效傳熱的目的。

[0032] 當物料進入干燥機內后，可以實現(xiàn)空心槳葉軸，動葉片102、靜葉片101及各壁面間運行中不斷擠壓、翻滾、攪動和摩擦污泥，增大物料和葉片的接觸面積，充分擾動污泥，減小傳熱熱阻，葉片T型結構設計使得污泥在烘干機內的流程增長，延長污泥在干燥機內的停留時間使設備更加緊湊節(jié)能，最后污泥被烘干達到要求成為松散的粉末狀隨著葉片的轉動輸送至烘干機出口排出機器外，葉片T型結構具體是指葉片厚度方向截面呈T字型。

[0033] 如圖4所示，空心槳葉片3與空心槳葉軸2的連接處，以及空心槳葉片3和空心槳葉軸2內部截面，空心槳葉軸2包括內部隔板201、蒸汽環(huán)形流道202、冷凝水中心流道203、冷凝水排出口204以及蒸汽進口205，新鮮蒸汽由蒸汽環(huán)形流道202通過蒸汽進口205進入空心槳葉片內部的蒸汽空間中，放熱凝結后由內部隔板201導流，由冷凝水排出口204排出至冷凝水中心流道203中收集并及時排出冷凝水。

[0034] 參考圖5a、圖5b、圖5c、圖5d、圖6a、圖6b和圖6c，空心槳葉與弧形隔板的具體結構示意圖，空心槳葉片3包括葉片面板301、蓋板302、端板303、弧形隔板304以及凸臺305；弧形隔板包括弧形隔板連接部分401、隔板折邊結構402、中空蒸汽上升流道403、折邊槽404；葉片面板301分為上下兩片，中間弧形隔板304支撐，中間為蒸汽流通空間，葉片面板301便于蒸汽均勻放熱。所述蓋板302、端板303通過與葉片面板301焊接成為葉片，橫截面為T字型；所述弧形隔板304在上下葉片面板中間起支撐作用，弧形隔板304兩側設有隔板折邊結構

402與葉片面板301間形成折邊槽404對葉片內部附著的凝結水起收集與導流作用，弧形隔板304中間部分設置鏤空結構，方便蒸汽向上流動充滿整個蒸汽空間。本發(fā)明裝置內槳葉軸與動槳葉片內部空心均采用特殊構造以強化蒸汽與各壁面間的凝結傳熱并及時排出凝結水，實時減少蒸汽與內壁面之間傳熱熱阻。結合上述結構整體上實現(xiàn)實時強化蒸汽與內壁面、外壁面與污泥、污泥與污泥自身之間傳熱并消除污泥干燥死區(qū)，在傳熱過程的各個環(huán)節(jié)中實現(xiàn)全面、全方位強化換熱。

[0035] 需要強調的是：以上實施例僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。