空心桨叶深度剖析（三） - 沐风论坛

－刮板宽68mm、桨叶换热面最大厚度50mm、最小厚度14mm、刮板间最小公差5mm；－桨叶总数量40对，80个；

－ W形槽的弧直径1.256米，即桨叶刮板与W形槽换热面的距离只有3毫米；将上述计算数据列表如下：

计算所得到的结果与实际机型对照肯定会有某种差距，但它在一定程度上可仍可反映空心桨叶干燥器内部结构的关系，这些关系是进一步分析空心桨叶干燥器特点的参考。根据上述计算，主要观察要点如下：

— 从换热面积/有效容积比可以看出，空心桨叶干燥器直径越大，有效容积越大。有效容积是反映空心桨叶干燥器污泥干化的重要状态参数。

— 刮板的宽度及其间距是决定干燥器加热主轴长度的重要数据。它直接影响W形槽换热表面的更新状况。

— 主轴越长，则桨叶的直径可以越小；反之，桨叶的直径越大，主轴可以越短。短(粗)主轴便于加强其机械强度，但也带来有效容积的上升。

— 长径比越大，主轴制造的精度和结构强度要求越高。国产机的长径比较国外设备低了很多。 — 桨叶换热面的厚度应与钢板厚度相关。一般传导型干燥器的换热面均采用12～14mm碳钢或10～12mm不锈钢板成型焊接。桨叶的最大厚度减去两倍的钢板厚度，即为中空热流道的最大理论厚度（若不考虑其它支撑的话）。

— 从换热面积的分配比例看，桨叶占60～65％，主轴占14～16％，W形槽占22～23％，这一范围是基本确定的。这意味着空心桨叶干燥器真正靠机械更新的换热表面只有22～23％，其余均需纯靠物料本身的剪切力（这一点与文献所提到的数据完全吻合）。

— 以物料本身剪切力为特征的换热表面更新将不得不十分倚重物料本身的流动性。而要实现此流动性，干泥返混可能是惟一可用和可行的手段。三、空心桨叶干燥器的物流分析有了空心桨叶干燥器的机械模型，就可以量化观察它作为一种污泥干化工艺的物流特点。

影响干化物流的主要有6项参数，处理量、湿泥密度、干泥密度、湿泥含固率、干泥含固率、返混含固率。其中，处理量可以假设为一个定值，即承认厂家所给定的设计蒸发量有效不变。湿泥和干泥密度可以假设为定值，过程中的密度呈线性分布。这样所需研究的仅有湿泥含固率、干泥含固率、返混含固率三项。

当污泥干化工艺采用干泥返混时，返混比以及物料在干燥器内的停留时间是主要关注对象。根据我所得到的多份空心桨叶干化方案，可以确定这种工艺是需要干泥返混的，尽管量比某些典型的返混工艺要少得多。仍以某13W2500型空心桨叶干燥器项目为例，进行物流分析。全干化时（含固率90％以上），干泥的平均密度一般低于600 kg/m3

，含固率25％的湿泥密度取1000 kg/m3。方案所给出的13W2500机型蒸发强度为14.1 kg/m2.h。取返混后平均进料含固率为变量，试算取值区间40～65％。结果如下：

【返混比例】指处理1份质量的湿泥需返回的干泥比例。当入口平均含固率取值40％时，仅需返回0.3份的干泥。而取值65％时，返混比将上升为1.6，相差可达5倍之多。平均进料含固率取值低时，所需输送的干泥量少，干燥器内物流输送速度低。由于干燥器的斜度小，低速流动对降低干化过程中的粉尘有利。

【停留时间】空心桨叶干燥器文献中常提到所谓“有效容积”，可能是指物料刚好浸没全部有效换热面积的净容积。在考虑污泥平均密度前提下，要满足空心桨叶干燥器正常运行的需要（最大限度地利用好换热面），干燥器内需保持一定的填充率。可假设污泥的容积恰好等于该“有效容积”。

当污泥容积恰好等于干燥器有效容积时，污泥在干燥器内的理论停留时间应在1小时12分至4小时30分之间。其中，40%平均含固率为269.4分钟，45%为208.6分钟，50%为161.8分钟，65%为71.5分钟。参考不同文献所报道的空心桨叶干燥器处理时间，可判断空心桨叶干燥器所取的入口平均含固率应该在50％以下。

【干燥器内污泥留存量】指在瞬间停机时，干燥器内污泥的总留存量和干固体量。对此干燥器来说，

入口平均含固率40-65%，对应的污泥存留量在15000-13400 kg之间，干固体量在10600-9100 kg之间。即平均入口含固率越低，干燥器内物流量越大。从工艺角度来说：

－每处理一公斤湿泥，在干燥器内至少要保持2～3公斤以上的混合物流，其中的三分之二以上为干固体；

－在初次启动或长期停机后重启时，可能需准备2～3倍于湿泥的干泥；在停机时需要较长的时间对干泥进行自然冷却；瞬间停机时，干燥器内干泥的绝对存留量达十几吨不能清空；长期停机储存可能引发自燃事故；当长期停运必需清空时，因桨叶没有轴向推进作用，有相当一部分污泥可能无法靠重力清空，此时可能需要打开底部放空口，用水冲洗，但这会造成大量干固体进入水中；与大量干泥相关的安全性（粉尘、温度、自燃等）成为一个不容忽视的潜在危险；

【干燥器内平均含固率】指在瞬间停机时，干燥器内总物流的平均含固率。入口平均含固率40-65%，干燥器内平均含固率70.4%-68.1%，即入口平均含固率越低，平均含固率越高，由于干泥返混的原因，此区间较为窄狭。

就污泥的流动性而言，事实上入口平均含固率低、停留时间长，其干燥器内平均含固率反而高，这样更有利于蒸发。这一点对于前面所推论的“返混入口平均含固率低于50％”是一个支持。

【干燥器出口体积流量】干泥的体积流量是涉及传导型干燥器安全性的一个重要指标。此值越高，在干燥器尾部的污泥流速越快。由于干泥的卸载是通过溢流堰凭重力进行的，密度低、质轻的污泥有可能在排出口上方搭桥，尾部一般难以设置机械破拱和排料装置，搭桥和堵塞有可能造成安全事故。

根据计算，入口平均含固率40-65%，则出口体积流量在4.4-14.2立方米/小时之间，入口平均含固率越低，流量越小。

当采用较低的返混后平均含固率时，干泥在干燥器内的流速较低，流量小，这对于内部没有任何机械推进机构、完全凭借干燥器倾斜所造成的重力原因下载的空心桨叶干燥器来说可能是十分必要的。在此，进一步支持了前面的推论：返混后的入口湿泥含固率应该低于50％。

【返混比】在湿泥含固率为20-30%之间时，干泥返混的重量比为0.4–0.2，返混比随着湿泥含固率的上升而下降。

【停留时间】在湿泥含固率为20-30%之间时，停留时间在4小时25分～4小时39分之间。湿泥含固率越高，其在干燥器内的停留时间越长。从这一点看，对低于20%含固率的湿泥干化，只要有返混存在，倒不是什么问题。

量在10388～10937公斤之间，相差不大。湿泥含固率增加，干燥器内的污泥存留量也随着增加。干燥器内仍具有干固体量积存量高的问题。

【干燥器内平均含固率】在湿泥含固率为20-30%之间时，平均含固率落在70.1%-70.9%这样一个很窄的区间内。在出口含固率一定时，湿泥含固率的变化，并不影响干燥器内平均物质干度高的特点。