用于污泥干化的新型桨叶式干燥机的设计

王春芳 周清岭 戴建民 张友根

（浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州310023）

化工设计

用于污泥干化的新型桨叶式干燥机的设计

王春芳 周清岭 戴建民 张友根

（浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州310023）

针对污泥的特性及其干燥机理，对现有桨叶式干燥机的结构进行改进设计，使现有的桨叶式干燥机成为一种比较理想的污泥干化设备。

桨叶式干燥机；污泥干化;改进设计

0 引言

污泥处置已经成为当今多数污水处理厂亟待解决的问题。污水污泥的减量化、资源化和无害化已成为固体废弃物处理中起步较晚，但又非解决不可的重大环保问题。

污泥热干化具有以下几大优势：能有效的去除细菌和病原体，并对最终产物消毒，使其完全符合污泥处理与利用的相关标准；大幅减少污泥的体积与重量；能保持污泥的营养物质，并使得其循环利用；可将处理后的污泥加工成某种有利用价值的物质，如生物肥料、土壤修复剂及燃料等，从中获得一定的经济效益。[1]

综合分析目前国内外各种干燥设备结构和性能特点，我们发现空心桨叶干燥机的结构原理和干燥工艺符合目前国内污泥干燥的工艺要求。经过文献查阅及对现有干燥设备的调研，我们设计开发了这种用于污泥干化的桨叶式干燥机。应用结果表明，这种型式的干燥机是目前比较理想的污泥干化设备。

1 用于污泥干化的新型桨叶式干燥机优化设计

1.1 对桨叶轴内部冷凝水排放系统的改进设计

根据污泥脱水量大的特性，桨叶轴内部的冷凝水排放系统进行改进设计。在桨叶内部增设装置，增加桨叶旋转过程中排水时间；增大冷凝排水管子，从而增大冷凝水的排水量。改进原虹吸管的结构，使冷凝水排放更加彻底，从而提高产量。

1.2 对桨叶的外部结构的改动

根据污泥粘度高，流动性差等特性，为了使物料向前流动，普通桨叶干燥机安装时设备整体向出料口方向成一定倾角，但是当设备倾斜放置时，不能很好控制物料的流动速度，这样很难控制物料干燥水份。如何提高污泥在桨叶干燥机内部流动性，对桨叶的外部结构作了一定的改动，使桨叶对物料有向前推进作用。改变桨叶轴转速就可控制物料的推进速度，使物料有一个合理的推进速度，保持物料在设备内部有一个合理的料位，使物料与桨叶表面充分接触，进一步提高传热面积。

1.3 筒体内部增加一些装置

当干燥到含水率60%左右时，污泥极易结块，表面坚硬、难以破碎，而里面却仍是稀泥，这给污泥的进一步干化和灭菌带来极大的困难；另一方面在干燥污泥过程中，污泥容易"抱轴"，从而把桨叶和轴的散热面包围，转动时一起运动，这样干燥的效果比较差，为了克服这个困难，我们又对干燥机进行了改进，在筒体内部增加一些装置，使结块后的污泥容易破碎，从而干燥速度大大提高。

2 新型桨叶式污泥干燥机结构、工作原理及特点

2.1 新型桨叶式污泥干燥机结构

WGS/WGT系列桨叶式污泥干燥机由互相啮合的二到四根桨叶轴、带有夹套的W形壳体、机座、传动部件及旋转接头组成(如图1)，污泥的整个干燥过程在封闭状态下进行，有机挥发气体及异味气体在密闭氛围下送至尾气处理装置，避免环境污染。

2.2 新型桨叶式污泥干燥机工作原理

干燥机以蒸汽，热水或导热油作为加热介质，轴端装有热介质导入导出的旋转接头。加热介质分为两路，分别进入干燥机壳体夹套和桨叶轴内腔，将器身和桨叶轴同时加热，以传导加热的方式对污泥进行加热干燥。被干燥的污泥由螺旋送料机定量地连续送入干燥机的加料口，污泥进入器身后，通过桨叶的转动使污泥翻转、搅拌，不断更新加热介面，与器身和桨叶接触，被充分加热，使污泥所含的表面水分蒸发。同时，污泥随桨叶轴的旋转成螺旋轨迹向出料口方向输送，在输送中继续搅拌，使污泥中渗出的水分继续蒸发。最后，干燥均匀的合格产品由出料口排出。

2.3 新型桨叶式污泥干燥机设备特点

设备结构紧凑，单位体积设备的传热面大，占地面积小。

热量利用率高。桨叶式污泥干燥机采用传导加热方式进行加热，没有热空气带走热量，热量利用率可达90%以上。

楔形桨叶具有自净能力，旋转中对物料产生压缩和膨胀,增强了传热效果。

干燥器内气体流速低，被气体挟带出的粉尘少，干燥后系统的气体粉尘回收方便，尾气处理装置等规模都可缩小，节省设备投资。

3 新型桨叶式污泥干燥机生产结果与应用前景

3.1 干燥效果

新型桨叶式污泥干燥机用于污泥的干燥单元，脱水能力基本为12 kg/h·m2以上，污泥经干燥后含水率从80%降到40%以下，干燥效果好。干燥后的产品质量达到用户要求。

3.2 应用前景

我国污泥无害化能源化利用技术还处于起步阶段，污泥干化尚属起步阶段，许多城市都要建立专门的污泥处理厂，因此污泥干化处理蕴含着巨大的技术和产品市场。我国城市污泥的每年排放量（干重）估计最终将达到900万t左右，折合成含水率80%的湿污泥约4500万t，通过干化可以使污泥含水率降到40%以下，达到污泥经济焚烧的要求。例如，一台WGS 11桨叶式干燥机使污泥含水率从80%降到40%以下，通过计算，年干燥湿污泥的能力约为7200 t，WGS11桨叶式污泥干燥机干化系统每套才约两百万人民币左右，所以利用空心桨叶式污泥干燥机作为污泥干化工艺流程中的关键设备，对污泥进行干化，发展前景很好，而且该技术具有自主知识产权，主要设备实现国产化，相比国外引进技术，投资成本更低，适合中国国情。因此，新型桨叶式干燥机应用于污泥干化的前景非常广阔，具有很大的市场潜力。

4 结论

桨叶式干燥机在污泥干化中的应用特点主要体现在：空心桨叶式干燥机热效率约为85%~95%，实践中，污泥脱水1 kg约需饱和蒸汽1.3 kg（工作压力0.4 MPa）。污泥干化后仍具有1700～2500 kcal/ kg的热值，可以与煤等常规固体燃料混合燃烧，充分体现了节约能源和循环经济的原则。针对不同的污泥，在结构上进行特别的设计，以确保污泥干化的能耗达到最低；采用传导、辐射等间接换热的方式干化污泥，与污泥没有接触，无需处理大量含有废气的热介质。

针对污泥的特性如粘度很高、含水率大及流动性差等，经过改进后的新型桨叶式干燥机，能够克服这些难题。它具有设备结构紧凑，占地面积小、传热效果好、热能利用高、结构简单合理、设备的投资成本低、操作安全等特点，经厂家使用，证明这是一种新型的、比较理想的污泥干化设备。

[1]孟大为.污泥处理新技术与应用[C].全国污泥处理与综合利用研讨会,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，浙江宁海人，工程师，从事化机产品的设计与开发。