Способ сушки илистых осадков сточных вод и барабанная сушилка для его осуществления Российский патент 2024 года по МПК C02F11/02 F26B11/04 

Изобретение относится к технологии удаления загрязнений почвы, в частности к сушке, и может быть использовано при компостировании илистых осадков от очистки сточных вод.

Известен способ сушки сыпучих материалов в движущемся внутри вращающегося наклоненного цилиндра потоке, в котором материал вместе с цилиндром нагревают внутри цилиндра, цилиндр нагревают снаружи снизу направленным инфракрасным излучением по всей его длине, размещая инфракрасный нагреватель под цилиндром. Сыпучий материал нагревают нагретой внутренней поверхностью цилиндра в контакте конвекцией нагретого этой поверхностью воздуха внутри цилиндра и проникающим сквозь стенку цилиндра излучением одновременно. При этом цилиндр снабжают устройством изменения угла наклона относительно горизонта и высоты относительно основания, а поток сыпучих материалов формируют одним или несколькими подобными или одинаковыми цилиндрами с инфракрасными нагревателями, размещая их один за другим без зазоров в одну линию с одинаковым углом наклона к горизонту, либо один за другим в одной осевой вертикальной плоскости с минимальными зазорами между ними и разными углами наклона к горизонту, причем цилиндры выполняют из нержавеющей стали, содержащей не менее 18% хрома, наружную поверхность цилиндра покрывают термостойкой кремнийорганической краской черного цвета. Соотношение толщины стенки цилиндра к его наружному диаметру задают соотношением 1 к 500, при этом длины цилиндров в потоке устанавливают в два и (или) три метра. (Патент RU 2 465 526 С2. Способ сушки сыпучих материалов в движущемся внутри вращающегося наклоненного цилиндра потоке. - МПК: F26B 3/04, F26B 3/30, F26B 3/20, F26B 11/04. - Опубл. 27.10.2012).

Известна барабанная сушилка, которая включает барабан в виде полого перфорированного цилиндра, выполненный с возможностью вращения вокруг продольной оси, трубопровод подвода теплоносителя, загрузочное устройство и разгрузочную воронку; под барабаном смонтирована трубка с отверстиями, связанная с трубопроводом подвода теплоносителя; внутри барабана по спирали установлены лопатки, а барабан выполнен из каркаса, состоящего из продольных направляющих, связанных спицами и обтянутых съемной сеткой. Трубка с отверстиями для подвода теплоносителя может быть выполнена со смещением относительно вертикальной продольной оси симметрии. В конечной части барабанной сушилки могут быть установлены термоэлектронагреватели. (Патент RU 2 208 206 С2. Барабанная сушилка. - МПК: F26B 11/04. - Опубл. 10.07.2003). Данная барабанная сушилка принята за прототип.

Недостатком известных технических решений является то, что сушилка недостаточно эффективна для сушки илистых осадков сточных вод.

Основной задачей заявляемых технических решений является повышение эффективности сушки илистых осадков сточных вод.

Технический результат - повышение эффективности сушки илистых осадков сточных вод.

Указанный технический результат достигается тем, что способ сушки илистых осадков сточных вод, включающий нагрев илистых осадков в движущемся внутри вращающегося цилиндрического барабана потоке сушильного газа, проникающего снизу сквозь перфорированную стенку барабана равномерно по всей его длине, согласно предложенному техническому решению, илистые осадки в пастообразном состоянии предварительно измельчают на комки и подвергают интенсивному газодинамическому воздействию внутри вращающегося барабана пульсирующим сушильным газом от струйных форсунок, установленных снизу барабана со смещением относительно вертикальной оси симметрии корпуса в сторону вращения барабана и свободно перемещающимися в барабане чугунными чушками путем многократного подбрасывания их вращающими лопатками, закрепленными на внутренней стенке барабана вдоль оси вращения, и падения на нижнюю часть стенки барабана под действием гравитационных сил, вызывающих разрушение пастообразных комков илистых осадков на гранулы, и одновременно механическими ударами в нижнюю часть стенки барабана предотвращают коксование перфораций илистым осадком, затем через свободные перфорации барабана илистые осадки просеивают в промежуточную камеру, в которой полученные гранулы илистого осадка подвергают окончательной сушке турбулентным потоком пульсирующего сушильного газа с удалением из гранул влаги до требуемых значений с последующей выгрузкой высушенного гранулированного илистого осадка, например, на компостирование, а оставшиеся в барабане неразрушенные комки пастообразного илистого осадка продолжают разрушать в барабане газодинамическим воздействием сушильного газа и падающими чугунными чушками до получения гранул определенной величины;

в качестве пульсирующего сушильного газа используют выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания или камеры пульсирующего горения.

Указанный технический результат достигается тем, что барабанная сушилка для осуществления вышеприведенного способа, содержащая закрытый в корпусе перфорированный барабан цилиндрической формы с установленными внутри лопатками, выполненный с возможностью вращения, трубопровод подвода сушильного газа с отверстиями, смонтированный под барабаном со смещением относительно вертикальной оси симметрии корпуса в сторону вращения барабана, загрузочное устройство с воронкой и разгрузочную воронку, согласно предложенному техническому решению,

вращающийся перфорированный барабан установлен в термозащитном корпусе на опорных роликах и оснащен приводным венцом, кинематически связанным с валом редуктора приводного двигателя, при этом барабан с обоих торцов закрыт крышками, причем с одного торца в крышке подвижно установлена труба для удаления влагосодержащих газов, а с другого - шнековый транспортер с измельчителем пастообразного илистого осадка на комки, установленным в его конечной части, и загрузочной воронкой для загрузки пастообразного илистого осадка во вращающийся перфорированный барабан с лопатками, закрепленными на внутренней стенке вдоль барабана параллельно оси его вращения, и свободно перемещающими в нем чугунными чушками, а под барабаном расположена промежуточная камера с клинообразным колосником, внизу которого установлен трубопровод подвода сушильного газа со струйными форсунками, вертикально установленными со смещением относительно оси симметрии корпуса в сторону вращения барабана, сообщающийся с источником пульсирующего сушильного газа, и бункер-накопитель высушенного гранулированного илистого осадка, который оснащен шнековым транспортером с разгрузочной воронкой;

источником пульсирующего сушильного газа могут быть двигатель внутреннего сгорания или камера пульсирующего горения.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных способа сушки илистых осадков сточных вод и барабанной сушилки для его осуществления, отсутствуют. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых технических решений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемые технические решения соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленные технические решения испытано на сушке илистых осадков сточных вод. Следовательно, заявляемые способ сушки илистых осадков сточных вод и барабанная сушилка для его осуществления соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг. 1 схематично представлена барабанная сушилка для осуществления предлагаемого способа сушки илистых осадков сточных вод; на фиг. 2 - то же, вид сбоку.

Сущность способа сушки илистых осадков сточных вод заключается в следующем. Илистые осадки в пастообразном состоянии предварительно измельчают на комки и подвергают их интенсивному газодинамическому воздействию внутри вращающегося барабана сушильным пульсирующим газом и свободно перемещающимися в барабане чугунными чушками путем многократного подбрасывания их лопатками, закрепленными на внутренней стенке вращающегося барабана вдоль его оси вращения, и падения на нижнюю часть стенки барабана под действием гравитационных сил, вызывающие разрушение комков пастообразного илистого осадка на гранулы. При этом одновременно с механическими ударами от падения чугунных чушек в нижнюю часть стенки барабана предотвращают коксование перфораций пастообразны илистым осадком. Затем через свободные перфорации барабана илистый осадок просеивают в промежуточную камеру, в которой полученные гранулы илистого осадка подвергают окончательной сушке турбулентным потоком пульсирующим сушильным газом из расположенных внизу промежуточной камеры струйных форсунок с удалением из гранул влаги до требуемых значений, с последующей выгрузкой высушенного гранулированного илистого осадка, например, на компостирование. Оставшиеся в барабане неразрушенные комки пастообразного илистого осадка продолжают разрушать в барабане газодинамическим воздействием и падающими чугунными чушками до получения гранул определенной величины. Пульсирующим сушильным газом могут быть выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания или камеры пульсирующего горения.

Барабанная сушилка для осуществления выше приведенного способа сушки илистых осадков сточных вод содержит цилиндрический перфорированный барабан 1, установленный в термозащитном корпусе 2 на опорных роликах 3 с возможностью вращения посредством приводного венца 4 на барабане 1, кинематически связанного с валом редуктора приводного двигателя 5, трубопровод 6 подвода пульсирующего сушильного газа со струйными форсунками 7, расположенными в ряд под барабаном 1, и источником пульсирующего сушильного газа 8, смонтированным под барабаном 1, загрузочное и разгрузочное устройства соответственно влажного и высушенного гранулированного илистого осадка. (Фиг. 1). Источником пульсирующего сушильного газа 8 могут быть двигатель внутреннего сгорания (ДВС) или камера пульсирующего горения. Вал ДВС соединен с генератором электрического тока (условно не показан), от которого питается двигатель 5, приводящий во вращение цилиндрический перфорированный барабан 1. Выхлопные газы ДВС создают шум высокой интенсивности, вся акустическая энергия которого направляется в барабанную сушилку, обеспечивая ее бесшумную работу и оказывая положительное влияние на испарение влаги из пастообразного илистого осадка. Загрузочное устройство содержит шнековый транспортер 9 с приводом 10 через редуктор для загрузки пастообразного илистого осадка в перфорированный барабан 1 с измельчителем 11 пастообразного илистого осадка на комки, установленным на конце шнекового транспортера 9, подвижно расположенного в перфорированном барабане 1 по центру вращения и подвижно установленный с помощью сальника в одной из крышек 12 на торце барабана 1, и воронку 13. На другой крышке 12 с другого торца подвижно с помощью сальника установлена выхлопная труба 14 для удаления влагосодержащих газов. Разгрузочное устройство содержит шнековый транспортер 15 с редуктором и воронкой 16 для выгрузки высушенного гранулированного илистого осадка. Цилиндрический перфорированный барабан 1 оснащен лопатками 17, закрепленными на внутренней стенке вдоль барабана 1, и свободно перемещающимися в нем чугунными чушками 18. В термозащитном корпусе 2 под цилиндрическим перфорированным барабаном 1 расположена промежуточная клинообразная камера 19 с наклонными колосниками 20, сопряженными с корпусом 2 и трубопроводом 6 подвода горячего газа со струйными форсунками 7, по которым в направлении перфорированного барабана 1 истекает пульсирующий сушильный газ. (Фиг. 2). Так как вращением лопаток 17 барабана 1 основная часть комков пастообразного илистого осадка смещается в сторону вращения барабана 1, то для обеспечения более эффективного обдува их трубопровод 6 подвода горячего газа со струйными форсунками 7 смещены от оси симметрии корпуса 2 на величину / в сторону вращения барабана 1, создающим турбулентный поток пульсирующего сушильного газа в промежуточной камере 19. Нижняя часть термозащитного корпуса 2 содержит бункер-накопитель 21 высушенного гранулированного илистого осадка, плотно закрытый с обоих торцов люками 22 и выполненный в виде полуцилиндра, верхней частью соединенный с термозащитным корпусом 2, а нижней частью - со шнековым транспортером 15 с редуктором и воронкой 16 для выгрузки высушенного гранулированного илистого осадка. Барабанная сушилка термозащитным корпусом 2 установлена на основании 23.

Барабанная сушилка работает следующим образом.

Перед началом сушки пастообразного илистого осадка включают в работу источник сушильного газа, например ДВС с генератором электрического тока, и выхлопными газами с температурой 120÷150°С и невысоким давлением из трубопровода 6 струйными форсунками 7, расположенными в ряд под барабаном 1, производят нагрев промежуточной клинообразной камеры 19 и цилиндрического перфорированного барабана 1 с чугунными чушками 18. Сушильный газ турбулентным потоком поднимается по промежуточной камере 19 вверх, пронизывает стенки перфорированного барабана 1 и, заполняя внутреннюю полость барабана 1, выходит через выхлопную трубу 14 в атмосферу. После этого включают двигатель 5 привода цилиндрического перфорированного барабана 1 и двигатель 10 привода шнекового транспортера 9 с измельчителем 11, питающие от генератора электрического тока. Затем пастообразный илистый осадок подают в загрузочную воронку 13, а из нее он поступает в шнековый транспортер 9, которым с помощью двигателя 10 и редуктора пастообразный илистый осадок перемещают в измельчитель 11, которым нарезают комки определенной величины и под действием гравитационных сил нарезанные комки падают в середине длины вращающегося цилиндрического перфорированного барабана 1. Интенсивным газодинамическим воздействием пульсирующего турбулентного потока сушильного газа, вращением лопаток 17 и свободно падающими чугунными чушками 18 во вращающем барабане 1 комки пастообразного илистого осадка равномерно распределяются по всей длине вращающегося барабана 1. Вращением перфорированного барабана 1 и лопаток 17, закрепленных на внутренней стенке барабана 1 вдоль его оси вращения, чугунные чушки 18 с комками пастообразного илистого осадка подбрасываются внутри барабана 1 и падают на нижнюю часть перфорированной стенки барабана 1, разрушая комки пастообразного илистого осадка на гранулы, при этом гранулы одновременно сушатся турбулентным потоком сушильного газа. Одновременно механическими ударами чугунных чушек 18 в нижнюю часть стенки барабана 1 предотвращается коксование перфораций пастообразным илистым осадком. Подсушенные гранулы с образующейся пылью просеиваются через свободные перфорации стенки барабана 1 и попадают в промежуточную клинообразную камеру 19 с турбулентной циркуляцией сушильного газа, в которой подсушенные гранулы илистого осадка подвергают окончательной сушке путем обдува турбулентным потоком пульсирующего сушильного газа из трубопровода 6 струйными форсунками 7, а образующаяся от гранул пыль просыпается через колосники 20 и опадает в бункер-накопитель 21. Вращением барабана 1 с лопатками 17 основная часть комков пастообразного илистого осадка смещается в сторону вращения барабана 1, поэтому для обеспечения более эффективного обдува гранул трубопровод 6 струйными форсунками 7 смещены от оси симметрии корпуса 2 на величину ƒ в сторону вращения барабана 1. За счет того, что гранулы находятся в промежуточной камере в постоянном движении, происходит равномерная их обдувка и прогрев каждой гранулы со всех сторон сушильным газом, повышает эффективность сушки. От тепловой энергии сушильного газа влага из илистого осадка испаряется, увеличивая влагосодержание сушильного газа, который поднимается вверх и по выхлопной трубе 14 удаляется из полости барабана 1 и направляется на газоочистку. За счет гравитационных сил высушенные гранулы илистого осадка через ячейки колосника 20 опускаются в бункер-накопитель 21, из которого высушенный гранулированный илистый осадок периодически выгружается шнековым транспортером 15 через воронку 16. Периодическую чистку бункера-накопителя 21 выполняют через открытый люк 22.

Таким образом сушка илистого осадка осуществляется в два этапа, сначала основная часть влаги из илистого осадка удаляется в перфорированном барабане 1, а затем окончательная сушка в промежуточной камере 19, в результате чего поддерживают режим конвективной сушки с меньшими затратами энергии. Предлагаемые способ сушки илистых осадков сточных вод и барабанная сушилка позволяют равномерно обдувать каждую гранулу илистого осадка сушильным газом, в результате высушиваемый гранулированный илистый осадок получают более высокого качества.

Группа изобретений относится к технологии удаления загрязнений почвы, в частности к сушке илистых осадков. Вращающийся перфорированный барабан (1) установлен в термозащитном корпусе (2) на опорных роликах (3) и оснащен приводным венцом, кинематически связанным с валом редуктора приводного двигателя. При этом барабан с обоих торцов закрыт крышками, причем с одного торца в крышке подвижно установлена труба для удаления влагосодержащих газов, а с другого - шнековый транспортер с измельчителем пастообразного илистого осадка на комки, установленным в его конечной части, и загрузочной воронкой (13) для загрузки пастообразного илистого осадка во вращающийся перфорированный барабан с лопатками (17), закрепленными на внутренней стенке вдоль барабана параллельно оси его вращения, и свободно перемещающимися в нем чугунными чушками (18). Под барабаном расположена промежуточная камера (19) с клинообразным колосником (20), внизу которого установлен трубопровод (6) подвода сушильного газа со струйными форсунками (7), вертикально установленными со смещением относительно оси симметрии корпуса в сторону вращения барабана, сообщающийся с источником пульсирующего сушильного газа, и бункер-накопитель (21) высушенного гранулированного илистого осадка, который оснащен шнековым транспортером с разгрузочной воронкой. Повышается эффективность сушки илистых осадков сточных вод. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ сушки илистых осадков сточных вод, включающий нагрев илистых осадков в движущемся внутри вращающегося цилиндрического барабана потоке сушильного газа, проникающего снизу сквозь перфорированную стенку барабана равномерно по всей его длине, отличающийся тем, что илистые осадки в пастообразном состоянии предварительно измельчают на комки и подвергают интенсивному газодинамическому воздействию внутри вращающегося барабана пульсирующим сушильным газом от струйных форсунок, установленных снизу барабана со смещением относительно вертикальной оси симметрии корпуса в сторону вращения барабана, и свободно перемещающимися в барабане чугунными чушками путем многократного подбрасывания их вращающими лопатками, закрепленными на внутренней стенке барабана вдоль оси вращения, и падения на нижнюю часть стенки барабана под действием гравитационных сил, вызывающих разрушение пастообразных комков илистых осадков на гранулы, и одновременно механическими ударами в нижнюю часть стенки барабана предотвращают коксование перфораций илистым осадком, затем через свободные перфорации барабана илистые осадки просеивают в промежуточную камеру, в которой полученные гранулы илистого осадка подвергают окончательной сушке турбулентным потоком пульсирующего сушильного газа с удалением из гранул влаги с последующей выгрузкой высушенного гранулированного илистого осадка, а оставшиеся в барабане неразрушенные комки пастообразного илистого осадка продолжают разрушать в барабане газодинамическим воздействием сушильного газа и падающими чугунными чушками до получения гранул определенной величины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пульсирующего сушильного газа используют выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания или камеры пульсирующего горения.

3. Барабанная сушилка для осуществления способа по п. 1, содержащая закрытый в корпусе перфорированный барабан цилиндрической формы с установленными внутри лопатками, выполненный с возможностью вращения, трубопровод подвода сушильного газа с отверстиями, смонтированный под барабаном со смещением относительно вертикальной оси симметрии корпуса в сторону вращения барабана, загрузочное устройство с воронкой и разгрузочную воронку, отличающаяся тем, что вращающийся перфорированный барабан установлен в термозащитном корпусе на опорных роликах и оснащен приводным венцом, кинематически связанным с валом редуктора приводного двигателя, при этом барабан с обоих торцов закрыт крышками, причем с одного торца в крышке подвижно установлена труба для удаления влагосодержащих газов, а с другого - шнековый транспортер с измельчителем пастообразного илистого осадка на комки, установленным в его конечной части, и загрузочной воронкой для загрузки пастообразного илистого осадка во вращающийся перфорированный барабан с лопатками, закрепленными на внутренней стенке вдоль барабана параллельно оси его вращения, и свободно перемещающимися в нем чугунными чушками, а под барабаном расположена промежуточная камера с клинообразным колосником, внизу которого установлен трубопровод подвода сушильного газа со струйными форсунками, вертикально установленными со смещением относительно оси симметрии корпуса в сторону вращения барабана, сообщающийся с источником пульсирующего сушильного газа, и бункер-накопитель высушенного гранулированного илистого осадка, который оснащен шнековым транспортером с разгрузочной воронкой.

4. Барабанная сушилка по п. 3, отличающаяся тем, что источником пульсирующего сушильного газа могут быть двигатель внутреннего сгорания или камера пульсирующего горения.