專利名稱：用于污泥干燥的方法和設施的制作方法
用于污泥干燥的方法和設施技術領域
本申請涉及用于污泥干燥的方法和設施。
背景技術：
存在對尤其是源自廢水處理廠的污泥進行處理和臨時存放的日益增加的需求。所 述處理可能包括焚燒，但由于所述污泥的水分含量，所述焚燒要求大量的能量。這是為什么 焚燒經(jīng)常被干燥取代，或者焚燒前進行干燥，以便降低所述污泥中的水分含量，并從而使污 泥更易燃。但是干燥本身消耗大量能量，已知方法一般消耗在潛熱的120%至180%之間， 用于水的蒸發(fā)。在當前方法中，潮濕的污泥在盤或滾筒上在傳送帶上被運輸，并且使熱氣流 從潮濕的污泥上通過。加熱能量可以由使用天然氣操作的鍋爐提供給干燥氣體，并獲得經(jīng) 干燥的污泥和由干燥氣體和水蒸氣組成的霧氣；這些產(chǎn)物的熱能很難被回收。
文件US-4153411描述一種方法，其中潮濕污泥被與顆粒材料例如經(jīng)預熱的沙混 合起來。潮濕污泥和沙之間的密切混合協(xié)助水的蒸發(fā)，因為加熱通過所述沙發(fā)生。在標準 器件例如旋風分離器中干燥后，經(jīng)干燥的污泥和沙被分離，而所述沙可以被回收利用。該設 計的另一優(yōu)點是污泥經(jīng)所述設施的運輸更為容易，因為所述沙使得所述混合物更不粘連， 并因此更少粘結于運輸管道的壁。但是在圓滿地回收熱量方面依然存在困難，因此該方法 并不比其它方法更為經(jīng)濟。
另一已知的污泥干燥器件是由GEA公司以“過熱蒸汽干燥”的名稱銷售的，并由蒸 汽環(huán)管組成，所述潮濕污泥被注入到所述蒸汽環(huán)管中。在干燥期間，所述蒸汽被外部加熱裝 置加熱。經(jīng)干燥的污泥在旋風分離器中被回收，而用于運輸經(jīng)干燥的污泥的氣體被過熱，然 后被重新壓縮，以便能與潮濕污泥再次混合。發(fā)明內(nèi)容
本申請的目的在于改善所述技術領域中的已知的方法和設施，同時回收已經(jīng)用于 蒸發(fā)的熱量，以便以溫和得多的外部熱流來工作。
本申請的一個方面在于一種用于持續(xù)的污泥干燥的方法，包括將潮濕污泥在氣 流中與分開的固體材料混合；通過將包含在所述污泥中的水分蒸發(fā)到氣體中，來充分加熱 所述混合物以干燥所述污泥；然后將經(jīng)干燥的污泥與潮濕氣體和分開的固體材料分離開， 其特征在于，變得潮濕的所述氣體被壓縮，導致溫度增加，使得所述氣體中包含的水分的凝 結被用于加熱所述混合物的下一部分。
根據(jù)本申請的干燥器包括冷線路，氣體(當時稱為干燥氣體)、潮濕污泥和分開的 材料在所述冷線路中流通。隨著污泥在冷線路中流通，污泥的水分蒸發(fā)如此徹底，以至干燥 器下游側的污泥變得干燥，并且氣體變得潮濕。該冷線路被熱線路加熱，所述潮濕氣體在首 先與污泥和分開的材料分離開而后被壓縮后，在熱線路中流通。所述氣體然后被壓縮并處 于潮濕狀態(tài)。
本申請的一個重要特征在于，潮濕氣體的壓縮提高水蒸氣的露點。因此，當潮濕氣 體(潮濕)進入到干燥器的熱線路中時，蒸汽與冷線路的壁(冷壁)接觸，所述壁的溫度低 于所述蒸汽的露點溫度。所述蒸汽然后在所述冷壁上凝結，使得用于蒸發(fā)的潛熱被回收，然后能被用于加熱在冷線路中流通的氣體(干燥)，使該氣體變得足夠暖以致能被用于干燥 污泥。在冷線路中，由氣體(干燥)、潮濕污泥和分散的材料組成的混合物被保持在充分低 的壓強下，使得污泥中的水分蒸發(fā)，從而濕化所述氣體并干燥所述污泥。所述干燥方法可以 以用于蒸發(fā)水的潛熱的20%至50% (在本申請的較好的實施例中更精確地約為30% )的 較低的外部熱量輸入被維持。壓縮熱而潮濕的氣體(潮濕)的優(yōu)點是提高露點，直到露點 高于干燥器的冷線路的溫度。
與本申請的精神相容的是，在加熱后，氣體應該被干燥，并通過將所述氣體并入隨 后的混合物的第二部分而被回收利用，以便在干燥混合物之前將該熱量注入到所述混合物 中，而不是失去氣體中剩余的熱量。則所獲得的效果是避免難聞污水的完全閉合的氣體線 路。然后可以選擇氣體，例如中性氣體。然后經(jīng)干燥的氣體能在返回到混合物的所述部分 之前有利地被加熱。
所述經(jīng)干燥的氣體的另一有益效果是所述經(jīng)干燥的氣體能用于拖動混合物通過 污泥干燥位置，直至分離位置。換言之，所述氣體用作用于與分開的材料混合的污泥的氣動 運輸裝置。
本申請的另一個方面在于一種污泥干燥的設施，包括潮濕污泥和分開的固體材 料的混合器；氣流的注入器(干燥)；污泥的干燥器；經(jīng)干燥的污泥、分開的固體材料和變 得潮濕的氣體(潮濕)的分離器；以及運輸所述混合物在所述混合器和所述分離器之間通 過所述干燥器的運輸裝置，其特征在于，所述設施包括所述分離器和所述干燥器之間的管 道，所述變得潮濕的氣體(潮濕)
跟隨所述管道；以及壓縮器，其存在于所述分離器和所述干燥器之間，所述干燥器 為所述變得潮濕的氣體(潮濕)和所述混合物之間的熱交換器。帶有所述壓縮器的導管能 將潮濕氣體(潮濕)轉移至干燥器殼部或熱線路，在那里所述潮濕氣體的部分水分在與冷 線路接觸時凝結，以便如上述那樣用被氣體回收的熱量干燥污泥。
所述管道能通過濕化器件將所述干燥器連接到所述注入器上，以回收利用所述氣 體。該器件在所述干燥器的出口側使氣體中的部分水分凝結。
所述注入器可以處于所述混合器的出口處，并且如果所述混合物的運輸裝置由鼓 風機管道組成，則所述設施可以被設計為使得經(jīng)回收利用的氣體能被用于拖動所述混合 物。在所述鼓風機管道的一個有利的設置中，所述管道至少在通過所述干燥器處被分開成 幾個相鄰的管道，并且所述變得潮濕的氣體通過的管道形成圍繞所述氣體的鼓風機管道的 殼部；熱交換則因所述管的較大的總表面積而尤其容易。注意所述鼓風機管道分開成較薄 的管有助于導流和均勻拖動。分開的固體材料例如沙的存在也有助于所述混合物的碎裂和 在所述管中的流動，以及管壁的定期清潔。即便僅在污泥和固體分開的材料的混合物通過 反應器皿到達所述鼓風機管道處的位置的下游鼓風、直到所述混合物分離，這樣通過鼓風 拖動所述混合物(與將所述管道分開成各管的方式同樣)也是本申請確保高處理容量的另 一重要的特征。由于被拖動的材料中的分開的固體材料與污泥相比是主要或極主要的，通 過氣動裝置的流動更容易實現(xiàn)，因為所述混合物的蒸發(fā)也更為容易。
在一個重要的實施例中，所述殼部被擋板分開成水平地對齊的隔間，每個所述隔 間均被提供有排水管道，所述排水管道在所述隔間下開口并在所述隔間下延伸。分開成擋 板迫使加熱氣體采取之字形路徑，進一步協(xié)助熱交換，并且氣體中的許多凝結的水分被沉積在所述殼部的底部，沉積的水分在所述底部處能被定期移走。
因此，如上所述，需要較小的外部熱量來維持所述方法。有利地，計劃僅使用的外部熱量源是在所述濕化器件(如果有的話)和所述注入器之間的氣體預熱器，和/或在所述干燥器和所述分離器之間的所述混合物的過熱器。


現(xiàn)在將結合以下附圖更詳細地說明本申請。
圖1是所述設施的一般視圖。
圖2顯示混合器和注入器的相應實施例。
圖3顯示干燥器的實施例。
圖4顯示過濾器。
圖5顯示注入器的另一實施例。
圖6顯示干燥器的另一實施例。
圖7顯示在冷線路中流通的運輸所述污泥的氣體以及在熱線路中流通的潮濕氣體在所述干燥器中的溫度變化。
具體實施方式
我們將自說明圖1開始。所述設施包括混合器(I)，潮濕污泥和沙或其它分開的材料的進料口(2和3)進入到混合器⑴中；注入器(4)，在混合器⑴輸出端處；然后包括在混合物(5)被運輸?shù)穆窂降南掠畏较蛞来喂ぷ鞯母稍锲鳌?、過熱器(7)和分離器(8)。 回收利用管道(9)依次從分離器(8)引導至壓縮器(10)、然后引導至干燥器￠)、濕化器件(11)、預熱器(12)、流控制閥(13)、并最后引導至注入器(4)。以下將更詳細地敘述這些器件中的一些以及它們的設置。因此圖2顯示混合器(I)，其由蝸桿(14)組成，蝸桿(14)被馬達(15)在進料口(2和3)通過的管道(16)中轉動，以在蝸桿(14)的螺紋之間傳遞污泥和沙。每一進料口(2和3)由料斗(17)組成，料斗(17)通過下游控制管道(18)連接到混合器⑴上。在蝸桿(14)中形成的潮濕污泥和沙的混合物在所述蝸桿的末端處落入注入器(4)中，并首先落入料倉(19)，所述混合物自料倉(19)被傳遞螺桿(20)連續(xù)地抽離，傳遞螺桿(20)具有與混合器(I)中存在的蝸桿(14)完全一樣的結構，但是傳遞螺桿(20)的功能是將所述混合物的分離的較小的連續(xù)流運輸至運輸路徑(5)。料倉(19)還包括具有進料螺桿(22)的混合系統(tǒng)(21)，進料螺桿(22)圍繞水平軸轉動，并處在螺桿(20)上方。進料螺桿(22)的葉片本身是轉動螺桿(23)，轉動螺桿(23)完成混合并防止弓起，換言之，防止在這些螺桿上方形成空隙。這樣所述轉動螺桿使所述混合物的水平均等。馬達(24)轉動進料螺桿(22)和螺桿(23)。可以想象其它混合器件。
傳遞螺桿(20)延伸至混合料倉(19)的底部并伸出料倉(19)，并引導至與傳遞螺桿(20)正交的薄的平行的鼓風機管道(25)。傳遞螺桿(20)和風 機管道(25)有利地為水平。注入器(4)在傳遞螺桿(20)和鼓風機管道(25)交叉處終止，運輸路徑(5)相應于所有鼓風機管道(25)。可以在傳遞螺桿(20)的出口前面在鼓風機管道(25)中形成截面限制部(26)，以增加鼓風氣體的速度并協(xié)助所述混合物碎裂并協(xié)助其被所述氣體夾帶。在控制閥(13)下游形成的源自回收利用管道(9)的分支連接的鼓風機管道(25)攜帶源自分離器(8)的氣體。鼓風機管道(25)有利地為筆直，以限制壓耗，協(xié)助被沙(或更一般地，被所述分開的固體材料)自潔，并降低磨損，但其傾向為較長。
參考圖3。鼓風機管道臺架(25)通過干燥器￠)的殼部(26)，與所述殼部形成熱交換器。殼部(26)相應于回收利用管道(9)的一部分，殼部(26)的上游部分在一端打開， 殼部(26)的下游部分在另一端打開。擋板(27)將殼部(26)內(nèi)部分成隔間，通過回收利用管道(9)的氣體經(jīng)所述隔間陸續(xù)通過，與鼓風機管道(25)接觸，引起熱交換。由于所述回收利用氣體是潮濕的，并通過在殼部(26)中凝結而失去所述氣體的大部分濕度，則水在底部流走，并且必須被排放掉。管道(28)被提供在殼部(26)的隔間的底部處，用于所述排放的目的，并引導至容器(29)中。由于殼部(26)的各端部處有不可忽略的壓差，(與容器(29) 中水位相互關聯(lián)的)各水位可能顯著不同(例如對于0.1巴的壓差為lm)，從而至關重要的是確保沉積在最下游的隔間中的水不干擾氣體流通或到達鼓風機管道(25)。自殼部(26) 下方向下延伸的管道(28)使得可以使用足夠深的容器(29)并避免上述問題。
所述設施中的其它元件是已知的，并且不需要或需要極少的說明。我們將提及，分離器(8)可以包括用以回收沙的旋風分離器、以及用于收集干燥污泥的過濾器。所述過濾器可以為已知類型的柔性濾芯過濾器，其包括懸于容器(31)中的如圖4所示的多孔柔性柱形膜(30)。潮濕氣體和干燥污泥的混合物必須經(jīng)由自進口管道(32)至出口管道(33)的向上的流而通過膜(30)。增壓器件(34)使膜(30)保持膨脹并打開。潮濕氣體通過膜(30)， 但污泥顆粒被留在了膜(30)中。當所述過濾器被堵塞住時，則停止器件(34)產(chǎn)生的真空， 過濾器(30)解體，并且所述過濾器的內(nèi)容落入容器(31)底部處的料斗(35)中，所述內(nèi)容可在料斗(35)中被收集。被回收的沙可以自動被諸如帶傳送器的器件送至進料口(3)。所述器件也可以是閉合線路，污泥中的含沙顆粒在所述混合物中被并入所述沙中，從而補償因含沙顆粒被嵌入在所述線路中而導致的沙損耗。所述濕化器件可以由板塔或填充塔組成，冷水在所述塔中流動。源自所述干燥器的熱線路的(典型地為60°的)熱氣被注入到所述塔的底部中，并向與冷水流相反的方向流通。所述熱氣然后與所述水發(fā)生密切接觸，所述水將所述熱氣冷卻至例如約30°的溫度。在所述濕化器件出口處的氣體的絕對水分下降了，但所述氣體的相對濕度仍約為100%。過熱器(7)、預熱器(12)、壓縮器(10)和閥(13) 為普通元件。具體地，過熱器(7)可以由處在干燥器(6)(圖3)的出口處的套部組成，熱流體(水或蒸汽)通過所述套部。
我們現(xiàn)在將說明所述設施的操作。沙和潮濕污泥在混合器(1)中被混合，所述混合物被供應給注入器(4)，在注入器(4)處，所述混合物以被空氣流噴灑的形式被拖動。所述混合物在干燥器￠)中被強烈加熱，使得污泥中的水分蒸發(fā)。過熱器(7)略微增加所述混合物和所述氣體的溫度，以便防止在分離器(8)中的任何再次凝結的風險、固體材料黏著或堵塞、以及更一般地，鼓風機管道(25)的阻塞。沙和干燥污泥在分離器(8)中被收集， 沙被回收利用，污泥被周期性地移除，并且現(xiàn)在攜帶有來自污泥的水分的氣流在管道(9) 中繼續(xù)其循環(huán)。所述氣流由壓縮器(10)充分壓縮，使得水分能在比起在所述干燥器的冷線路中流通的(干燥)氣流的溫度而言更高的溫度下在氣流中凝結。冷線路和熱線路中的溫度不同是因為，更高的壓強使得水在熱線路中在更高的溫度下凝結。該溫差能使包含在熱而潮濕的氣體中的熱量被轉移給在冷線路中循環(huán)的混合物，這促使污泥中存在的水的蒸發(fā)。所述二相混合物經(jīng)由干燥器(6)而被冷卻，與冷線路接觸時凝結的水則在殼部(26)的底部處被收集。潮濕氣體在所述殼部的下游側被濕化器件(11)冷卻，有效降低了所述氣體中的絕對水分含量。所述氣體繼續(xù)所述循環(huán)，并被預熱器(12)作用，預熱器(12)具有增加溫度并降低氣體的相對濕度的效果。所述氣體最終返回到注入器(4)，在注入器(4)中所述氣體拖動沙和潮濕污泥的混合物的下一部分?？刂崎y(13)用于發(fā)起該過程，首先為幾乎閉合的，然后逐漸被打開。示例性設施的典型值可以是每小時20噸的氣流、每小時O. 9噸的干燥污泥流、每小時2. 6噸的水分流、以及每小時10噸的沙流。污泥和沙在環(huán)境溫度和壓強下進入。以下為在沿著注入器(4)后的運輸路徑(5)、干燥器￠)、過熱器(7)、在分離器 ⑶后的回收利用管道(9)中、壓縮器(10)、干燥器(6)、濕化器件(11)、以及預熱器(12) 的所述設施的各部分處發(fā)生的溫度和壓強的表，所述部分分別以A至H表示。
表I
權利要求
1.一種用于持續(xù)的污泥干燥的方法，包括將潮濕污泥在氣流中與分開的固體材料混合；通過將包含在所述污泥中的水分蒸發(fā)到氣體中從而干燥所述污泥并濕化所述氣體，來充分加熱所述混合物以干燥所述污泥；然后將經(jīng)干燥的污泥與潮濕氣體和分開的固體材料分離開，其特征在于，所述潮濕氣體被壓縮導致溫度增加，并通過凝結所述氣體中包含的水分而被用于加熱所述混合物的下一部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的污泥干燥的方法，其特征在于，所述氣體經(jīng)加熱后被干燥，并被循環(huán)利用于所述混合物的第二相繼部分。
3.根據(jù)權利要求2所述的污泥干燥的方法，其特征在于，經(jīng)干燥的所述氣體在返回到所述混合物的第二相繼部分之前被加熱。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的污泥干燥的方法，其特征在于，經(jīng)干燥的所述氣體被用于拖動所述混合物通過污泥干燥位置直至分離位置。
5.一種污泥干燥的設施，包括混合器(I)，用于混合潮濕污泥和分開的固體材料；注入器(4、36)，用于注入氣流；干燥器(6、38)，用于干燥污泥；分離器(8)，用于分離經(jīng)干燥的污泥、分開的固體材料和變得潮濕的氣體；以及混合物的運輸裝置(5、25、37、39)，用于在所述混合器(I)和所述分離器(8)之間運輸所述混合物通過所述干燥器，其特征在于，所述設施包括管道(9)，其將所述分離器(8)連接到所述干燥器出、38) 上，所述變得潮濕的氣體跟隨所述管道(9);以及壓縮器(10)，其存在于所述分離器和所述干燥器之間，所述干燥器為潮濕氣體和所述混合物之間的熱交換器。
6.根據(jù)權利要求5所述的污泥干燥的設施，其特征在于，所述管道(9)還通過所述氣體的濕化器件(11)將所述干燥器出、38)連接到所述注入器(4、36)上。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的污泥干燥的設施，其特征在于，所述注入器(4、36)正好處于所述混合器(I)的出口處，并且所述混合物的運輸裝置由用于氣體-污泥-固體材料混合物的鼓風機管道組成。
8.根據(jù)權利要求7所述的污泥干燥的設施，其特征在于，所述鼓風機管道(25)通過所述干燥器時是被分開的，并且所述變得潮濕的氣體通過的管道形成圍繞所述氣體的鼓風機管道的殼部(26)。
9.根據(jù)權利要求5或6所述的污泥干燥的設施，其特征在于，所述混合物的運輸裝置包括在所述干燥器(38)中轉動的滾筒(39)，并且所述變得潮濕的氣體通過的管道形成圍繞所述滾筒的殼部。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的污泥干燥的設施，其特征在于，所述殼部被擋板(27)分開成水平地對齊的隔間，每個所述隔間均被提供有排水管道(28)，所述排水管道(28)在所述隔間下開口并在所述隔間下延伸。
11.根據(jù)前述權利要求5至10中任一項所述的污泥干燥的設施，其特征在于，所述設施包括作為僅有的外部熱源的下述二者中的至少一個在所述氣體的濕化器件和所述注入器之間的氣體的預熱器(12)，和在所述干燥器和所述分離器之間的所述混合物的過熱器(7)ο
全文摘要
本污泥干燥器件的特征在于拖動污泥和沙的混合物的氣體在干燥(6)和分離(8)后被回收利用，以被壓縮(10)，并作為熱交換流體通過干燥器(6)再次流通。進行了壓縮，以提高包含有蒸發(fā)水分的氣體的露點溫度，使得蒸發(fā)的潛熱能被用于干燥的氣體回收。所需操作功率則可遠低于用于蒸發(fā)包含在污泥中的水分所需的功率，因為該功率的大部分被回收了。應用于廢水處理。
文檔編號F26B3/20GK103069239SQ201180038601
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2010年8月6日
發(fā)明者吉爾特·哈勒姆 申請人:原子能和替代能源委員會