一种汽泥混合装置的制作方法

1.本实用新型涉及污泥热水解领域，尤其是一种用于污泥连续热水解系统的汽泥混合装置。


背景技术：

2.污泥热水解是近十几年在国内兴起的处理污泥的新兴技术之一。这种技术在提高污泥的脱水性能的同时也可提高污泥的厌氧消化效率。污泥热水解技术的工作原理是将含水率80%左右脱水污泥和温度为150～260℃、压力为1.4～2.6mpa的饱和蒸汽放入密闭的反应釜内，通过蒸汽对污泥进行加热，破坏污泥的絮体结构，释放胞内有机物，使得固体有机物能够水解，这有助于后续污泥厌氧消化性能的提高和不加药剂的污泥深度机械脱水达到35%左右成为可能。
3.现有污泥热水解系统主要包括间歇式热水解系统(如cambi(康碧)产品)、连续立式折流板热水解系统(如威立雅exelys产品)和热油管式加热系统(如ovivo waterlysotherm产品)，其中以cambi为代表的间歇式热水解系统的应用最为广泛。
4.a.以cambi产品为例，间歇式热水解系统包括预热浆化罐、热水解反应釜和泄压闪蒸罐，其主要流程包括将干固体含量为16～20％的脱水污泥泵入预热浆化罐预热至约95℃，然后泵入到热水解反应釜加热至约160℃，并在此温度下反应20～30分钟，反应完成后将污泥送入泄压闪蒸罐降温至100℃，之后继续冷却至厌氧消化所需的温度。但是，这种热水解系统及工艺存在以下不足：在大容积的预热浆化罐中通入蒸汽预热，由于脱水污泥含固率高达16～20％，加热过程中污泥受热均匀性较差，传热效率低，从而导致加热所需时间长、蒸汽消耗量大；cambi产品的热水解过程需要采用多个热水解反应釜才能实现连续操作，过程控制复杂、设备投入成本高。
5.b.以威立雅exelys产品为代表的连续立式折流板热水解系统，主要通过在立式热水解反应器内安装折流板，并通过蒸汽提升效果实现污泥在热水解反应器内循环流动，以达到所需的反应时间(约20min)，由于高固体含量污泥的流动性和混合性都较差，导致该技术在处理高固体含量污泥时，传热效率低、加热均匀性差、蒸汽消耗量高、连续操作稳定性差。若降低污泥含固率，则会明显增加污泥处理量和处理能耗，导致处理成本更高。
6.c.热油管式加热系统(如ovivo water lysotherm产品)采用油热管式加热器加热污泥，也会因为高固体含量污泥的粘度大和流动性差而导致较低的传热效率，从而增加设备的制造和操作费用。
7.由此可见，现有高温热水解技术中所采用的设备在处理高固体含量污泥时普遍存在以下问题：传热效果差、物料受热不均匀、蒸汽用量大、加热时间长、连续操作稳定性差，并由此导致设备投入成本高、处理费用高、处理效果差等问题。
8.申请号为201480058794.5的发明专利申请公开了一种《利用回收蒸汽再循环的连续热水解的方法和装置》，其装置包括至少一个初级动态注入器-混合器，至少一个次级动态注入器-混合器，所述初级动态注入器-混合器和所述次级动态注入器-混合器各自具有
腔室和带有叶片的转子，借助于具有腔室和带有叶片的转子的初级动态注入器-混合器同时进行回收蒸汽向所述污泥的注入以及所述污泥与所述回收蒸汽的混合，以获得经预热污泥的初级均匀混合物；将所述初级均匀混合物向具有腔室和带有叶片的转子的次级动态注入器-混合器传送，并且同时进行新鲜蒸汽向所述初级均匀混合物的注入以及所述初级均匀混合物与所述新鲜蒸汽的混合，以获得被加热到所希望的热水解温度的污泥的次级均匀混合物。该技术方案能够利用回收蒸汽进行再循环连续热水解，在一定程度上减少了蒸汽用量，节约了能源，但由于其初、次级动态注入器-混合器，是利用带有叶片的转子将回收蒸汽与污泥在初级腔室内混合的，仍然存在“传热效果差、物料受热不均匀、蒸汽用量大”等缺陷，致使其不得不增设次级动态注入器-混合器，并使用新鲜蒸汽与污泥在次级腔室内混合，以获得被加热到所希望的热水解温度的污泥。
9.如何有效改善上述问题，获得一种传热效果好、物料受热均匀性好、蒸汽消耗量小、加热时间短、连续操作稳定性好的利用回收蒸汽的汽泥混合装置，对于提高生物污泥处置的无害化、稳定化、减量化、资源化应用范围具有重要意义。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的是提供一种汽泥混合装置，其传热效果好，污泥受热均匀，蒸汽消耗量小，加热时间短，连续操作稳定性好，能够大大提高生物污泥脱水性能，扩大厌氧消化的应用范围。
11.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
12.一种汽泥混合装置，包括壳体，位于壳体内同一水平面且相互平行的左转轴和右转轴，在所述左转轴和右转轴上均设有圆台形泥辊，两个所述圆台形泥辊朝向相反且两者之间具有使污泥下落的间隙h1，两圆台形泥辊的上方均设有相应的长条蒸汽喷嘴，长条蒸汽喷嘴的细长喷口朝向所述间隙区域，驱动装置通过左转轴驱动其上的圆台形泥辊顺时针转动、左转轴通过传动副驱动右转轴以使右转轴上的圆台形泥辊逆时针转动，壳体上部中间位置设有污泥进口，壳体下部中间位置设有污泥出口。
13.所述驱动装置包括电动机及减速器；所述传动副为齿轮组传动副；每个圆台形泥辊上均设有右旋的螺旋刮泥板。
14.与现有技术相比本实用新型的有益效果是：由于采用上述技术方案，在相互平行的左转轴和右转轴上均设有圆台形泥辊，且两个圆台形泥辊朝向相反、转向相反，两圆台形泥辊的上方均设有相应的长条蒸汽喷嘴，两个长条蒸汽喷嘴的细长喷口均朝向两圆台形泥辊之间的间隙区域，这种结构，当污泥从污泥进口落下时，两个上部均向着间隙方向旋转的圆台形泥辊，由于其大头的旋转线速大于其小头的旋转线速，在重力及离心力的作用下，污泥被推向壳体内腔的中心区域落下；与此同时，两股蒸汽从左右长条蒸汽喷嘴交叉喷射于间隙h1区域，仅仅只对圆台形泥辊间隙h1区域的污泥进行充分地混合加热，传热效果好、污泥受热均匀性好、蒸汽消耗量小、加热时间短、连续操作稳定性好，我们知道，污泥热水解所使用蒸汽能耗是影响运行成本的主要因素，本实用新型的汽泥混合装置，能够在较小空间内提高热效率10%左右，污泥预热温度达120℃～140℃，大大降低热源产生蒸汽的消耗量，提高了后续的污泥脱水性能，扩大了厌氧消化的应用范围，实现了本领域的重大技术突破；加热过程中蒸汽还冲刷着圆台形泥辊上的污泥顺（逆）时针滚向间隙h1，更进一步促进了被
加热的污泥顺利从壳体下部中间位置的污泥出口落下进入高温输泥泵，在圆台形泥辊向中部推送污泥及左右长条蒸汽喷嘴交叉向间隙h1区域喷射的共同作用下，壳体腔壁污泥堆积无增量，为连续稳定地输出加热污泥提供了技术保障。同比现有各种回收蒸汽预热污泥方式，例如预热浆化罐等不同预热方法均采用罐（釜）形式，罐的结构体积大、制造成本高、热效率差。而本技术方案是在污泥热水解工艺条件下，具有结构小型化、运转连续化、热效增益大、制造成本低的显著特点和有益效果。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构示意图；
16.图2是图1的左视剖视图；
17.图3是图2中两个圆台形泥辊的俯视图；
18.图4是图1和图2中圆台形泥辊与其上方相应的长条蒸汽喷嘴的位置关系示意图；
19.图5是图4中长条蒸汽喷嘴的结构示意图；
20.图6是图5的a向视图；
21.图7是图5的b-b向剖视图；
22.图8是使用了本实用新型的污泥热水解系统的连接结构示意图。
23.图中标号所代表的技术特征如下：
24.有机污泥源1，预热器2，螺旋锥体汽泥混合装置3，左转轴301，右转轴302，污泥进口31，污泥出口311，壳体32，减速器33，长条蒸汽喷嘴34，回收蒸汽管道341，，细长喷口342，圆台形泥辊35，螺旋刮泥板351，间隙h1，高温输泥泵4，热水解反应系统5，蒸汽回收装置6，热解污泥冷却系统7，污泥厌氧消化系统8，污泥深度脱水系统9，中水源10，热源11。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的技术方案更加清晰，以下结合附图1至8，对本实用新型进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型的保护范围。
实施例1
26.本实用新型一种汽泥混合装置，包括壳体32，位于壳体32内同一水平面且相互平行的左转轴301和右转轴302，在所述左转轴301和右转轴302上均设有圆台形泥辊35，两个所述圆台形泥辊35朝向相反且两者之间具有使污泥下落的间隙h1，两圆台形泥辊35的上方均设有相应的长条蒸汽喷嘴34，长条蒸汽喷嘴34的细长喷口342朝向所述间隙区域，驱动装置通过左转轴301驱动其上的圆台形泥辊35顺时针转动、左转轴301通过传动副驱动右转轴302以使右转轴302上的圆台形泥辊35逆时针转动，壳体32上部中间位置设有污泥进口31，壳体32下部中间位置设有污泥出口311。
27.作为优化，所述驱动装置包括电动机及减速器33；所述传动副为齿轮组传动副，左转轴301与右转轴302之间的传动比为1：(0.75～1.25)；每个圆台形泥辊35上均设有右旋的螺旋刮泥板351。
28.作为进一步的优化，每个圆台形泥辊35上均布的螺旋刮泥板351为三条，螺旋刮泥
板351的螺距为18～22mm、高度为0.5～0.75螺距，螺旋刮泥板351横截面为梯形或矩形，展开的纵截面为矩形或锯齿形。伸入壳体32内的回收蒸汽管道ga341与水平面呈45度夹角，壳体32上部中间位置设有污泥进口31，壳体32下部中间位置设有污泥出口311。所述圆台形泥辊35的锥角为10～20度，优选16度，大头外径为gh管道内径d，圆台高h为d+50mm，d大于或等于80mm且小于或等于200mm，间隙h1为20～40mm，优选30mm。
实施例2
29.应用于连续热水解系统的汽泥混合装置，包括壳体32，位于壳体32内同一水平面且相互平行的左转轴301和右转轴302，在所述左转轴301和右转轴302上均设有圆台形泥辊35，两个所述圆台形泥辊35朝向相反且两者之间具有使污泥下落的间隙h1，每个圆台形泥辊35上均设有右旋的螺旋刮泥板351，两圆台形泥辊35的上方均设有相应的长条蒸汽喷嘴34，长条蒸汽喷嘴34的细长喷口342朝向所述间隙区域，驱动装置通过左转轴301驱动其上的圆台形泥辊35顺时针转动、左转轴301通过传动副(例如齿轮组)驱动右转轴302以使右转轴302上的圆台形泥辊35逆时针转动，长条蒸汽喷嘴34的进气口通过回收蒸汽管道ga341与蒸汽回收装置6的回收蒸汽出口连接，作为优选，伸入壳体32内的回收蒸汽管道ga341与水平面呈45度夹角，壳体32上部中间位置设有污泥进口31，壳体32下部中间位置设有污泥出口311。
30.所述圆台形泥辊35的锥角为10～20度，优选16度，大头外径为gh管道内径d，圆台高h为d+50mm，d大于或等于80mm且小于或等于200mm，间隙h1为20～40mm，优选30mm。
31.每个圆台形泥辊35上均布的螺旋刮泥板351为三条，螺旋刮泥板351的螺距为18～22mm、高度为0.5～0.75螺距。
32.螺旋刮泥板351横截面为梯形或矩形，展开的纵截面为矩形或锯齿形。
33.所述驱动装置包括电动机及减速器33，左转轴301与右转轴302之间的传动比为1：(0.75～1.25)。
34.螺旋锥体汽泥混合装置3的所述污泥进口31通过管道gh与有机污泥源1连接，管道gh上设有预热器2，所述污泥出口311与高温输泥泵4的进泥口连接，高温输泥泵4的出泥口通过管道gb与连续热水解反应系统5的进泥口连接，连续热水解反应系统5的出泥口通过管道gc与蒸汽回收装置6的进泥口连接，蒸汽回收装置6的出泥口通过管道gd与热解污泥冷却系统7的进泥口连接，热解污泥冷却系统7的热质出口通过回收热能管道ge与预热器2的热质进口连接，热解污泥冷却系统7的出泥口通过管道gf与污泥厌氧消化系统8或污泥深度脱水系统9连接，中水源10通过管道gg与热解污泥冷却系统7的进水口连接。
35.连续热水解反应系统5所需的热蒸汽由热源11通过管道gi供给。
36.本实用新型的技术方案，是对发明人之前的发明专利zl201911177744.x《一种污泥的热水解方法》的进一步创新与完善。与现有技术相比其有益效果是：采用上述技术方案，在相互平行的左转轴和右转轴上均设有圆台形泥辊，且两个圆台形泥辊朝向相反、转向相反，两圆台形泥辊的上方均设有相应的长条蒸汽喷嘴，两个长条蒸汽喷嘴的细长喷口均朝向两圆台形泥辊之间的间隙区域，这种结构，当污泥从污泥进口落下时，两个上部均向着间隙方向旋转的圆台形泥辊，由于其大头的旋转线速大于其小头的旋转线速，在重力、离心力及螺旋刮泥板的作用下，污泥被推向壳体内腔的中心区域落下；与此同时，两股来自蒸汽
回收装置的蒸汽从左右长条蒸汽喷嘴交叉喷射于间隙h1区域，仅仅只对圆台形泥辊间隙h1区域的污泥进行充分地混合加热，传热效果好、污泥受热均匀性好、蒸汽消耗量小、加热时间短、连续操作稳定性好，我们知道，污泥热水解所使用蒸汽能耗是影响运行成本的主要因素，本发明的污泥连续热水解热能回收的螺旋锥体汽泥混合装置，可根据污泥管道gb尺寸(污泥输送量)，仅利用污泥热水解反应余热，就能够在较小空间内提高热效率10%左右，污泥预热温度达120℃～140℃，大大降低热源产生蒸汽的消耗量，提高了后续的污泥脱水性能，扩大了厌氧消化的应用范围，实现了本领域的重大技术突破；加热过程中蒸汽还冲刷着圆台形泥辊上的污泥顺(逆)时针滚向间隙h1，更进一步促进了被加热的污泥顺利从壳体下部中间位置的污泥出口落下进入高温输泥泵，在圆台形泥辊向中部推送污泥及左右长条蒸汽喷嘴交叉向间隙h1区域喷射的共同作用下，壳体腔壁污泥堆积无增量，为连续稳定地输出加热污泥提供了技术保障。同比现有各种回收蒸汽预热污泥方式，例如预热浆化罐等不同预热方法均采用罐(釜)形式，罐的结构体积大、制造成本高、热效率差。而本技术方案是在污泥热水解工艺条件下，具有结构小型化、运转连续化、热效增益大、制造成本低的显著特点和有益效果。

技术特征：
1.一种汽泥混合装置，包括壳体（32），位于壳体（32）内同一水平面且相互平行的左转轴（301）和右转轴（302），其特征在于：在所述左转轴（301）和右转轴（302）上均设有圆台形泥辊（35），两个所述圆台形泥辊（35）朝向相反且两者之间具有使污泥下落的间隙（h1），两圆台形泥辊（35）的上方均设有相应的长条蒸汽喷嘴（34），长条蒸汽喷嘴（34）的细长喷口（342）朝向所述间隙区域，驱动装置通过左转轴（301）驱动其上的圆台形泥辊（35）顺时针转动、左转轴（301）通过传动副驱动右转轴（302）以使右转轴（302）上的圆台形泥辊（35）逆时针转动，壳体（32）上部中间位置设有污泥进口（31），壳体（32）下部中间位置设有污泥出口（311）。2.根据权利要求1所述的汽泥混合装置，其特征在于：所述驱动装置包括电动机及减速器（33）；所述传动副为齿轮组传动副；每个圆台形泥辊（35）上均设有右旋的螺旋刮泥板（351）。

技术总结
本实用新型公开了一种汽泥混合装置，包括壳体，位于壳体内同一水平面且相互平行的左转轴和右转轴，在左转轴和右转轴上均设有圆台形泥辊，两个圆台形泥辊朝向相反且两者之间具有使污泥下落的间隙H1，两圆台形泥辊的上方均设有相应的长条蒸汽喷嘴，长条蒸汽喷嘴的细长喷口朝向所述间隙区域，驱动装置通过左转轴驱动其上的圆台形泥辊顺时针转动、左转轴通过传动副驱动右转轴以使右转轴上的圆台形泥辊逆时针转动，壳体上部中间位置设有污泥进口，壳体下部中间位置设有污泥出口。本实用新型的汽泥混合装置，传热效果好，污泥受热均匀，蒸汽消耗量小，加热时间短，连续操作稳定性好，能够大大提高生物污泥脱水性能，扩大厌氧消化的应用范围。围。围。


技术研发人员：曹宇 潘子欣 刘玢 张翼 庞诚涛 王超 严国奇 曹黎 童明 包宇鼎 钟军良 赵颖
受保护的技术使用者：中核新能源投资股份有限公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/1