[发明专利]一种真空脱水干燥设备及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种在真空状态下的脱水干燥设备及工艺。

背景技术

一些流质及半流质需要进行脱水干燥工艺，使产品得到较低的含水率。如纺织印染污泥含水率与资源利用有着紧密的关系，污水处理厂浓缩后的污泥含水率高达90-96％,呈浆状或黏性流体状态，可通过柱塞泵采用管道输送。高含水率污泥、体积庞大、性质复杂，其可利用的固含量很少。含水率90％的浆状污泥进一步通过机械压滤脱水后，可成膏状泥饼，含水率在80％左右，重量将会减少一半，80％含水率的污泥力学性质很差，易板结而分散困难。当将含水率90％的浆状污泥干燥到60％时，污泥热值在800大卡/公斤左右，重量减少到原来的25％；继续干燥到含水率45％时，污泥呈弹性小颗粒状，热值上升达到1400大卡/公斤，质量只有原来的18％左右，可与少量煤炭掺烧综合利用；当把污泥继续干燥到含水率10-20％时，污泥将成为脆性颗粒物，热值可高达3000大卡/公斤左右，重量也只有原来的1/8-1/10分，可作为再生燃料资源化而单独燃烧使用。

可见，污泥的综合利用途径与降低含水率有着密切的关系，污泥含水率低于45％后的半干污泥就已显现出资源利用价值。有效降低污泥含水率是解决污泥出路的主要因素，获得快速而高效的污泥脱水干燥设备及工艺技术是有效解决污泥综合利用的关键。

含水污泥的机械压滤脱水一般只能得到含水率75-80％的膏状污泥，因此加热干燥工艺是当前最常用的脱水干燥手段，其工艺原理是：依靠外部提供加热介质传递加热常态下被干燥的湿污泥，当湿污泥被加热温度达到饱和汽化温度(100度左右)，污泥表面的水份将在热动力驱动下首先被汽化并顺着载气带走，当污泥表面水分被蒸发掉后，物料表面的湿度将低于物料内部的湿度，此时，在外部加热温度的推动下，污泥的内部温度继续提升，驱动内部水份汽化转移到表面而被载气带出，如此不断进行热量交换来完成污泥的连续干燥脱水，干燥过程中需要引风机通风载气以便将产生的饱和状水汽和受热挥发的气体一同抽出。污泥在加热干燥过程中，载气会夹带污泥中排放出的少量氨气、甲烷、正庚烷和乙烯等有害气体，氨气属于恶臭气体。因此，污泥在脱水干燥过程中，为防止二次污染，需集中抽吸混合废气(汽)，防止干燥设备进出料口处气(汽)体外泄，并对混合废气(汽)的不凝气体采用高温焚烧或除臭吸附塔等无害化处理，同时，对干燥产生的蒸汽夹带在混合废(汽)中，需要将混合气(汽)体通过冷凝设备还原冷凝为废液，由于废液会夹带出挥发物及少量污泥成份，且废液中COD、BOD5、氨氮、悬浮物和重金属等浓度高，因此这些废液接至废水收集池并送污水处理厂处理。

目前，国内外常见的污泥干燥设备由回转筒干燥机、蝶式干燥机、空心桨叶式干燥机、圆盘式干燥机等。污泥的脱水干燥过程均在常态气压下完成，常态气压工况下，水份的饱和蒸发温度为100度，现有设备及工艺装备，为提高污泥脱水干燥产量，只能通过增大换热交换面积和提高载气量而使干燥设备及辅助设施体型庞大，常态干燥过程中，污泥水份蒸发与加热介质的温差较小，换热利用效率低，脱水干燥的时间较长，提高加热介质温度又会造成设备材料选用及设备成本高的问题，也会引起干污泥自燃等安全隐患，一般确保蒸发所需的汽化温压强度的加热介质在130度以上，加热介质排放温度大于100度，余热大量排空浪费，存在热能利用效率差，干燥成本高的问题。

常见污泥干燥设备及工艺如图3所示，加热蒸汽通过污泥干燥设备的换热面传热给污泥，不断加入的湿污泥受干燥设备的回转轴桨叶搅拌并不断推进，引风机通过载气口进风将受热污泥蒸发的水汽及污泥内挥发气体抽出，同时保持干燥室微负压，防止进出口料口及门孔等不严密处漏出废气(汽)而二次污染，风机抽出的混合气(汽)体经旋风分离器将携带出的大部分干颗粒物进行分离，降低干颗粒在风道中被冷凝水粘结堵塞的风险，混合气(汽)经冷凝器后混合气(汽)中的水汽冷凝成废液排入污水池，大量的废气则经引风机送往废气处理装置(大部分焚烧，富裕部分经吸附塔除臭后排入大气)。如此循环，连续不断的完成污泥的脱水干燥。