节能型盘式污泥干燥设备研发

摘要

污泥作为污水处理的主要副产物，含有大量的有机污染物，同时含有病菌、重金属、致癌物质等潜在的有毒有害成分，并且有难闻的恶臭。污泥已经成为污水处理过程中最主要的二次污染源，对于污泥的处理处置成为了研究的焦点。利用干燥技术处理污泥，使其达到稳定化、无害化、减量化，为进一步资源化利用打下基础，具有重要的现实意义。
　　 本文对污泥干燥特性进行了研究，并在此基础上研究开发了节能型多效盘式污泥干燥设备，对多效盘式干燥设备的结构、传动系统、工艺条件进行了分析，进行了多效盘式干燥系统的自动控制系统设计。并使用ASPEN PLUS软件对整个干燥流程进行了模拟计算和工艺参数优化。
　　 通过污泥干燥试验得出了污泥干燥曲线，分析了污泥中的水分存在形式和污泥干燥的过程。研究了污泥干燥过程中热介质温度、比表面积、污泥厚度、干污泥返混比等参数对污泥干燥特性的影响。并确定了主要工艺参数：干燥温度140～180℃之间，污泥干燥厚度30mm，干污泥返混比30％。
　　 基于污泥干燥特性试验，对处理量200kg/h的节能型一体化盘式多效污泥干燥设备进行了详细的传质传热和结构分析与设计。对加热盘换热面积、干燥室结构、材质、制造加工工艺等做了详细的分析，并对传动系统及搅拌系统进行了设计。在设计计算基础上，对干燥设备的结构和工艺参数进行了优化。
　　 开发设计节能型盘式污泥干燥器的蒸汽管路及控制系统。首先对干燥器外部的蒸汽管路设计进行分析。采用阀门控制、测温装置、伴热保温设备及蒸汽机械再压缩技术，设计出可以实现二次蒸汽多效干燥的管路系统。并开发了干燥设备的PLC及相关的电气控制系统，实现了节能型盘式污泥干燥器的自动化控制。
　　 利用ASPEN PLUS软件对污泥干燥过程进行了模拟，并利用灵敏度分析、优化分析等分析工具，对多效干燥器工艺流程的参数进行了模拟计算与优化。模拟计算结果得出蒸汽耗量56kg/h，总换热面积13.51 m2等参数，与分析计算结果吻合，对干燥器的制造、零部件选型、干燥工艺优化等方面有一定的指导意义。
　　 对完整的污泥干燥系统进行了分析、设计与研究。主要对污泥干燥系统中的蒸汽系统、污泥干燥模块、冷凝系统、尾气处理系统等进行了分析研究。对污泥干燥系统的质量与能量平衡进行了计算与分析，并进一步研究了污泥干燥系统的节能措施。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.1.1 污泥的处理方法

1.1.2 污泥的处置方法

1.1.3 污泥干燥的必要性及其应用前景

1.2 国内外污泥干燥研究现状及发展趋势

1.2.1 污泥自然干燥

1.2.2 污泥加热干燥

1.2.3 污泥干燥技术发展趋势

1.3 多效污泥干燥技术与节能

1.4 本文主要研究内容

第二章 污泥干燥特性研究

2.1 污泥的干燥过程研究

2.2 影响污泥干燥特性的因素

2.2.1 温度对污泥干燥特性的影响

2.2.2 比表面积对污泥干燥特性的影响

2.2.3 污泥厚度对污泥干燥特性的影响

2.2.4 干污泥返混比对污泥干燥特性的影响

2.3 本章小结

第三章 节能型盘式污泥干燥器的干燥工艺分析与结构设计

3.1 盘式污泥干燥的干燥工艺条件分析

3.1.1 干燥器所需热量Q

3.1.2 干燥器换热面积A

3.1.3 物料在干燥盘上停留时间 t

3.2 盘式污泥干燥器的结构分析

3.2.1 耙叶的结构及安装分析

3.2.2 耙臂的结构分析

3.2.3 加热盘的结构分析

3.3 盘式污泥干燥器的传动分析

3.3.1 电动机的选型分析

3.3.2 带传动的设计与选型

3.3.3 减速箱的设计

3.3.4 主轴的结构设计

3.4 节能盘式多效污泥干燥器的节能效果及措施

3.4.1 节能盘式多效污泥干燥器的节能分析

3.4.2 节能盘式多效污泥干燥器的节能措施

3.5 本章小结

第四章 节能型盘式污泥干燥器的管路及控制系统研究

4.1 节能型盘式污泥干燥器的蒸汽管路

4.1.1 蒸汽管路的关键器件及技术

4.1.2 蒸汽管路的设计与控制

4.2 节能型盘式污泥干燥器蒸汽管路的电气与PLC控制

4.2.1 电气控制线路中的主要器件

4.2.2 电气控制及PLC技术

4.2.3 干燥器控制的PLC程序

4.2.4 污泥干燥器控制系统的上位机

4.3 本章小结

第五章 基于ASPEN的节能型盘式污泥干燥器的模拟研究

5.1 ASPEN PLUS在污泥干燥流程中的模块选择

5.2 多效污泥干燥流程的模型建立

5.2.1 干燥流程模型的初步建立

5.2.2 模型中各模块、物流及其它参数的赋值

5.3 基于APSEN PLUS的多效污泥干燥工艺分析

5.3.1 输入蒸汽量与污泥最终含水率的研究

5.3.2 干燥器模型换热面积的优化

5.4 本章小结

第六章 节能型污泥干燥系统的工艺设计与研究

6.1 节能型污泥干燥系统简介

6.1.1 污泥干燥系统的蒸汽系统

6.1.2 污泥干燥系统的冷凝液与尾气处理系统

6.1.3 污泥干燥系统的干污泥

6.2 污泥干燥系统的质能平衡与节能减排分析

6.2.1 污泥干燥系统的质量能量平衡计算

6.2.2 节能型盘式多效污泥干燥系统的能耗与节能

6.3 本章小结

第七章 全文总结与展望

7.1 本文主要工作和总结

7.2 本文研究的创新之处

7.3 工作展望

参考文献

致谢

附录1 电控箱布置图

附录2 PLC语句表(STL)程序

附录3 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目