污泥过热蒸汽联合干燥及热管余热利用设备研究

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1、学校代码：10406分类号：S226.6学号：120085201005南昌航空大学硕士学位论文（专业研究生）污泥过热蒸汽联合干燥及热管余热利用设备研究国家自然科学基金项目（编号：51168038）硕士研究生：曹伟导师：张绪坤教授申请学位级别：硕士学科、专业：机械工程所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2015年06月授予学位单位：南昌航空大学StudyonsewagesludgecombinationdryingwithsuperheatedsteamandheatpipewasteheatutilizationdeviceADissertationSubmitte

2、dfortheDegreeofMasterOnMechanicalEgnineeringbyCaoWeiUndertheSupervisionofProf.ZhangXukunSchoolofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJUNE,2015摘要随着社会的不断发展，污水处理设施的普及、污水处理效率的提高以及处理程度的深化，污水处理厂的污泥产量也在一步步增长。高含水率、占地面积大、同时含有大量的重金属物质以及各类微生物等等原因，造成污泥的处理难度大

3、。有效的做到污泥无害化、减量化、资源化的第一步就是降低污泥的含水率。热管是一种高效换热、结构简单、可操控性强、换热效率高、动力消耗小等优点，根据试验需求，利用热管原理设计热管换热器进行回收尾气潜热。在本文中，设计了一套污泥过热蒸汽联合干燥试验台，由蒸汽发生系统、搅拌干燥系统、热管余热利用设备以及流化床干燥系统组成。根据试验所要达到的目的，对整个试验台进行了选型以及设计，最终成功完成过热蒸汽联合干燥试验台的后期安装与调试工作。为研究污泥过热蒸汽联合干燥试验台干燥污泥效果研究，设定过热蒸汽温度在200℃下进行联合干燥试验。经过测试热管气-气换热器回收尾气余热效果显著，经

4、过现场测量当试验温度设定在200℃时换热后的温度为70℃左右。试验结果表明污泥从初始含水率81.4%，经过联合干燥后，污泥的含水率降低到20%，干燥效果明显。根据此试验结果，设计了一套污泥联合干燥成套设备，对干燥过程中物料及能量的守恒进行计算，同时对设备的选型以及工艺流程做了具体的介绍。根据污泥过热蒸汽联合干燥试验表明：1.采用过热蒸汽作为干燥介质对城市污泥进行第一级干燥处理，解决传统干燥方式应用于污水污泥干燥中存在的能耗高、尾气排放产生二次污染与干燥时间长、效率低等技术难题。过热蒸汽联合干燥的第二级利用第一级干燥过程中尾气潜热作为热源，实现了能量梯级利用，因此，采

5、用过热蒸汽联合干燥污泥的单位能耗将大大低于普通热风干燥能耗。2.污泥经过简单成型送往下一级流化床干燥装置。成型后的污泥在流化床干燥中大幅度减少了粉尘的出现，降低设备维护成本。3.采用高温的过热蒸汽作为干燥介质，过热蒸汽温度高、热焓值大，具有强烈的灭菌消毒效果。相比于传统热风干燥过热蒸汽干燥能实现无氧或少氧干燥环境，降低了干燥过程产生NOx，SOx等有毒气体的风险。关键词：城市污泥，过热蒸汽干燥，联合干燥，热管换热器IAbstractWiththecontinuousdevelopmentofsociety,industrializationandurbanizati

6、oncontinuoustorapidlyadvance,sewagetreatmentcapacityofsewagetreatmentplantisincreasing,alongwiththeamountofsludgeproducedisincreasing.Thesludgewiththeoutstandingcharacteristicsofhugevolume,highmoisturecontentaswellascontainsvariouspollutants,whichincreaseitstreatmentdifficulty.Conseque

7、ntly,inordertoeffectivelydisposethesludgeinnocuously,realizeminimizationsludgeproductionandrecyclesludgeuse,thefirststepistoreducethemoisturecontent.Heatpipeisahighlyefficientheattransfercomponents,simplestructure,strongcontrol,heatexchanger,highefficiency,powerconsumption,etc,andhea