空心槳葉干燥機(jī)深度剖析

1、空心槳葉深度剖析一、空心槳葉干燥的原理與主要技術(shù)特征   空心槳葉干燥器由帶夾套的端面呈W型殼體、上蓋、有葉片的中空軸、兩端的端蓋、通有熱介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)接頭、金屬軟管以及包括齒輪、鏈輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。 設(shè)備的核心是空心軸（可分為單、雙、四根）和焊在軸上的空心攪拌槳葉。在污泥干化工藝中一般為雙軸。槳葉形狀為楔形的空心半圓，可以通加熱介質(zhì)。除了起攪拌作用外，也是設(shè)備的傳熱體，槳葉的兩主要傳熱側(cè)面呈斜面，因此當(dāng)物料與斜面接觸時(shí)，隨著葉片的旋轉(zhuǎn)，顆粒很快就從斜面滑開(kāi)，使傳熱表面不斷更新。   干燥器為連續(xù)運(yùn)行。兩主軸配置時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向相反。主

2、軸轉(zhuǎn)速較低，線速度低于2 m/s。主軸、槳葉以及W形槽（包括殼體的上方高于槳葉外徑一定距離的部分）均為中空，中間通入熱流體。 干燥器的上部穹頂不加熱，用于開(kāi)設(shè)檢查窗，連接風(fēng)道、管線等。在頂蓋的中部設(shè)置抽氣口，以微負(fù)壓方式抽取蒸發(fā)的水蒸氣。 換熱方式為熱傳導(dǎo)，僅在抽取負(fù)壓時(shí)流入少量的環(huán)境空氣，氣體與物料運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殄e(cuò)流。物料在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)。工藝環(huán)路為開(kāi)環(huán)，不再將處理過(guò)的廢氣返回。 由于主軸為轉(zhuǎn)動(dòng)部件，其本身還是換熱面，為密封及機(jī)械形變考慮，工藝工質(zhì)的溫度均不超過(guò)200度。由于蒸汽釋放潛熱而導(dǎo)熱油僅釋放顯熱，對(duì)于此工藝一般選擇蒸汽工質(zhì)，此時(shí)所需輸送熱

3、流體的熱流道為最小，易于布置。典型的飽和蒸汽溫度為150200度，壓力57巴，最高可達(dá)14巴。 在污泥處理工藝方面，不同廠家的空心槳葉干燥器技術(shù)特點(diǎn)可能略有區(qū)別。茲將一些共通的、值得關(guān)注的特點(diǎn)列舉如下： 1 干燥器傾斜布置 空心槳葉干燥器的布置為臥式，有一定傾斜角度，它由一側(cè)進(jìn)料，另一側(cè)出料，物料在干燥器的前移主要靠重力移動(dòng)。這是由于槳葉本身的斜面不具有軸向推動(dòng)作用，位于槳葉頂端的刮板與槳葉呈90度布置，也僅能起到徑向抄起和攪拌的作用，也不構(gòu)成軸向推進(jìn)，因此物料的向前推進(jìn)需要干燥器的傾斜角度來(lái)完成。2 溢流堰的設(shè)置 考慮到槳葉的阻隔作

4、用，物料在干燥機(jī)內(nèi)從加料口向出料口的移動(dòng)呈柱塞流形式，停留時(shí)間分布可能十分狹窄，要使產(chǎn)品獲得足夠的時(shí)間處理，并使換熱表面得到充分利用，須使物料充滿干燥器，即料位應(yīng)“浸沒(méi)”槳葉的上緣高度。 在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可能須關(guān)閉位于干燥器末端的出口，以實(shí)現(xiàn)“蓄水”效應(yīng)，同時(shí)還需設(shè)置能夠阻擋物料、維持高料位的溢流堰(overflow weir)。在理論上它應(yīng)使物料略高于槳葉高度。溢流堰位于干燥器尾部，干泥下料口的上方，它應(yīng)具有類(lèi)似“提升閘”的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以維持工藝所需的料位高度。 3. 加熱軸類(lèi)型 設(shè)備的加熱介質(zhì)既可以用蒸汽，也可用導(dǎo)熱油或熱水，但熱載體相態(tài)不同，

5、中空軸結(jié)構(gòu)也不同。用蒸汽加熱的熱軸管徑小，結(jié)構(gòu)會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單；用熱水或?qū)嵊图訜岬妮S結(jié)構(gòu)則可能比較復(fù)雜，因需要考慮管內(nèi)液體流速，管徑越粗，旋轉(zhuǎn)接頭及密封的難度越大。 向中空槳葉中供給熱量，采用蒸汽工質(zhì)時(shí)進(jìn)出管線直徑較小，這是由于釋放潛熱的特點(diǎn)所決定的。但采用導(dǎo)熱油時(shí)，要使之能夠通過(guò)足夠的熱流體量，這些管線的直徑可能變得較大，而這對(duì)于主軸來(lái)說(shuō)可能降低其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 由于主軸本身具有多項(xiàng)功能（槳葉支撐、熱流體輸送、傳熱換熱等），它需克服物料的粘滯力、物料與槳葉間摩擦以及物料本身對(duì)主軸表面的磨損等，主軸所需克服的應(yīng)力可能較大。這樣在設(shè)計(jì)時(shí)，既要保證其機(jī)械強(qiáng)度，又要保證其換熱性能，同時(shí)還

6、需兼顧材料的硬度等，這些可能相互矛盾的條件將使設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，而最終應(yīng)用結(jié)果會(huì)具有較大變數(shù)。 如為了提高換熱面積，需增加槳葉數(shù)量和直徑，但這將導(dǎo)致主軸的應(yīng)力增加。要提高主軸的強(qiáng)度，需增加主軸直徑，但這會(huì)相應(yīng)減少槳葉的換熱面積。 在項(xiàng)目中，主軸類(lèi)型的選擇常常是不可預(yù)見(jiàn)的，如原來(lái)采用蒸汽作為工質(zhì)的定型產(chǎn)品，當(dāng)改用導(dǎo)熱油時(shí)，其熱流道將完全不同，傳熱能力也有很大變化，無(wú)法簡(jiǎn)單復(fù)制原來(lái)的工藝參數(shù)。這對(duì)于首次開(kāi)發(fā)的新機(jī)型用戶來(lái)說(shuō)，可能意味著很多意想不到的問(wèn)題。 4 停留時(shí)間理論上空心槳葉干化的停留時(shí)間可通過(guò)加料速率、轉(zhuǎn)速、存料量等調(diào)節(jié)，在幾十分種到幾小時(shí)之間任意選定，

7、其中溢流堰是調(diào)節(jié)干燥器內(nèi)污泥滯留量的主要手段。 為了使換熱面積得到充分利用，干燥器內(nèi)污泥滯留量需求較高，料位需超過(guò)槳葉的上緣高度，即一般所說(shuō)的“有效容積”需100加以利用。如果按蒸汽罩在內(nèi)的整個(gè)干燥器筒體容積考慮，有效容積可能要占到干燥器總?cè)莘e的7080%。 干燥器內(nèi)物料存留率高，將使得污泥在干燥器內(nèi)的實(shí)際停留時(shí)間相應(yīng)較長(zhǎng)，為37個(gè)小時(shí)。 5 干泥返混 理論上，由于空心槳葉互相嚙合，具有自清潔作用，空心槳葉干燥器進(jìn)行污泥干化應(yīng)可完成各種含固率的污泥半干化和全干化，而無(wú)需進(jìn)行干泥返混。 但實(shí)際上，要通過(guò)槳葉互相嚙合而形成的物料剪切實(shí)現(xiàn)自

8、清潔仍需要一定的前提條件，這就是設(shè)備中的嚙合精度足夠高，機(jī)械間隙足夠小，以及物料間的剪切力足以克服產(chǎn)品在換熱表面上的附著力。 在分析空心槳葉干燥器內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，不難注意到其機(jī)械結(jié)構(gòu)之間是存在較大間隙的。完全靠機(jī)械咬合清理死區(qū)是不可能的。這意味著真正實(shí)現(xiàn)空心槳葉熱表面自清潔和更新的手段是物料之間的相互摩擦，即金屬表面與物料之間以及物料與物料之間的剪切力。 實(shí)現(xiàn)物料之間相互摩擦可采用加大物料填充密度的方法，維持料位高度，可提高物料間的相互接觸機(jī)會(huì)，配合槳葉葉片的擠壓，可實(shí)現(xiàn)對(duì)某些換熱面的自清理。 由于濕泥本身特性的原因，在干化過(guò)程中有成團(tuán)、成球和搭橋的傾向，純粹靠提高料

9、位是無(wú)法克服的，因?yàn)闈衲囝w粒之間的剪切力可能造成濕泥在無(wú)法更新的間隙中“壓實(shí)”，而不會(huì)使其顆粒間產(chǎn)生疏松和流動(dòng)性。只有干泥因其顆粒表面已完全失水，具有在短時(shí)間內(nèi)復(fù)水性不佳的特性，顆粒間隙大，遇到機(jī)械剪切力，才有滑離金屬表面的可能性。因此實(shí)際工程上，空心槳葉干化均考慮了干泥返混，其做法是對(duì)干泥進(jìn)行篩分，細(xì)小干化污泥與濕泥進(jìn)行預(yù)混合（美國(guó)Komline Sanderson一般均做此考慮，但有些廠家則聲稱(chēng)無(wú)此必要）。 從換熱效率角度考慮，干泥返混應(yīng)該是必要手段之一。根據(jù)污泥的失水狀況，空心槳葉干燥器的蒸發(fā)速率具有明顯的峰谷變化。在含固率低于25%時(shí)，污泥在加熱狀態(tài)下有明顯的液態(tài)性

10、質(zhì)，換熱條件較佳，但物料易形成附著層而導(dǎo)致蒸發(fā)強(qiáng)度的降低，且污泥因高分子聚合物的作用，自身有形成團(tuán)塊的傾向，與換熱面的接觸率降低；在含固率25%-75%之間時(shí)，污泥可能具有表面黏性，結(jié)團(tuán)傾向明顯，換熱效果較差。當(dāng)含固率大于76時(shí)蒸發(fā)速率回升，這是由于干細(xì)疏松的顆粒與換熱面重新獲得了較好的接觸（據(jù)P. Arlabosse等的文章Drying of municipal sewage sludge: from a laboratory scale batch indirect dr

11、yer to the paddle dryer, Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol.22 no.2 São Paulo Apr./June 2005）。 空心槳葉工藝一般根據(jù)干燥目標(biāo)，采取回流部分干燥污泥的做法（干泥返混），使干泥起一定的“潤(rùn)滑”作用，獲得較好的流動(dòng)性，避免黏著，回流量?jī)H為出口干泥的小部分。這就是說(shuō)，空心槳葉的返混對(duì)干泥濕泥混合后比例要求不高，一般可能

12、在40左右（遠(yuǎn)低于一般要求的65%，如轉(zhuǎn)鼓機(jī)），此時(shí)干泥粉末的存在，已足以在熱表面起到“潤(rùn)滑”和“清理”的作用。 6 干燥器內(nèi)不清空 凡需要干泥返混的污泥干化工藝，對(duì)于濕泥的進(jìn)料均有嚴(yán)格的要求：濕泥進(jìn)料須在干燥器已有大量干“床料”的條件下才能進(jìn)行，這樣才能避免濕泥一進(jìn)去就糊住換熱面、產(chǎn)生結(jié)垢。 因此，典型的做法是，在干燥系統(tǒng)停車(chē)時(shí)，應(yīng)維持返料系統(tǒng)繼續(xù)工作，停止進(jìn)料裝置，干燥產(chǎn)品實(shí)行全返料，同時(shí)系統(tǒng)降溫，系統(tǒng)溫度低于60時(shí)才全線停車(chē)，干燥機(jī)內(nèi)不進(jìn)行清料，開(kāi)車(chē)時(shí)直接帶料啟動(dòng)。 這意味著在停機(jī)時(shí)，干燥器內(nèi)始終充滿了干泥，在關(guān)機(jī)過(guò)程和開(kāi)機(jī)過(guò)程中可能始終

13、存在高粉塵、低濕度的特點(diǎn)，此時(shí)需關(guān)注干化安全問(wèn)題。 7 槳葉頂端刮板 任何機(jī)械都是有公差間隙的，主軸嚙合的空心槳葉干燥器也不例外。 濕泥在一定含固率下具有黏性，在這些間隙之間可能造成黏壁。在熱表面上的任何黏結(jié)，將降低換熱效率。為避免污泥垢層的加厚，需采用機(jī)械刮削的方式，這就是位于槳葉頂端的刮板（paddle plates）所起的作用。 從刮板的作用可知，隨著長(zhǎng)期運(yùn)行，刮板對(duì)且僅對(duì)落在槳葉與W形槽換熱面之間的物料有抄起作用，同時(shí)也對(duì)附著在W型槽壁上的物料有刮取作用，無(wú)論抄起還是刮取，由于刮板的運(yùn)動(dòng)速度大約為25米/秒，在抄起或刮取的過(guò)程

14、中，此速度下刮板外緣的污泥的運(yùn)動(dòng)方向有兩個(gè)：向外擠壓（磨W形槽）和向后運(yùn)動(dòng)（磨刮板）。8 金屬表面硬化處理 磨損可能是空心槳葉干燥器所面臨的重要挑戰(zhàn)之一。 污泥中含有磨蝕性顆粒，空心槳葉干燥器屬于典型的傳導(dǎo)接觸型換熱，金屬與磨粒的反復(fù)、長(zhǎng)期接觸，金屬磨蝕是不可避免的。涂層和硬化可減輕磨蝕的速度，但受限于被磨蝕的金屬面同時(shí)也是換熱面（如W形槽、槳葉、主軸，刮板可更換），所能采取的硬化措施不多（噴涂碳化硅等），在加熱條件下耐磨層的附著力、實(shí)際硬度都不甚理想，只能起到減緩磨蝕的作用。 由于干泥顆粒和粉塵中磨粒的磨蝕作用較為突出，一般對(duì)后半段（1525%）的槳葉

15、進(jìn)行熱處理保護(hù)。但對(duì)于有干泥返混的工藝，其磨蝕則是全程的。 磨蝕傾向的存在，無(wú)疑也將影響到干燥器的材質(zhì)選定。 空心槳葉干燥器的換熱金屬面中，只有W形槽因與刮板間隙最小，在熱表面更新過(guò)程中有明顯的擠壓作用。當(dāng)存在這種擠壓縫隙時(shí)，一般磨蝕強(qiáng)烈的是相對(duì)較“軟”的金屬面。這可能意味著要保護(hù)作為換熱面的W形槽，刮板則不能做硬化。而不做硬化的刮板壽命將十分有限。 9 機(jī)械死角 機(jī)械死角是空心槳葉干燥器必需解決的設(shè)計(jì)難題之一。它可分為三類(lèi)：1）無(wú)表面機(jī)械清理的金屬外緣；2）有表面清理但存在不可觸及的公差；3）因磨蝕造成的不可觸及公差加大。 楔形槳葉

16、本身的旋轉(zhuǎn)方向是一定的，即兩個(gè)主軸均向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)楔形槳葉的窄側(cè)在前，刮板在后，槳葉從窄而寬的換熱面上均無(wú)機(jī)械清理，需要靠物料自身的剪切力更新。刮板大于楔形部分最寬換熱面的部分將始終刮帶污泥，并在W形槽上形成擠壓。 此外，刮板與主軸僅在某一點(diǎn)（即扇形缺口的中心部位）上有“切線相交”（其實(shí)是接近，清理作用微乎其微），主軸在絕大部分情況下表面沒(méi)有機(jī)械清理。 上述均屬于無(wú)表面機(jī)械清理的金屬外緣，它占總換熱面積的7080。 有機(jī)械清理的換熱表面，按照楔形槳葉的排布規(guī)則，存在以下因不可觸及公差所造成的死角：  第一排和末排槳葉的刮板與加熱主軸外側(cè)的空隙

17、，介于干燥器槳葉與主軸填料密封之間。 軸向刮板間的空隙，此間隙可明顯觀察到。 由于前述磨蝕問(wèn)題，可能造成特別是徑向刮板空隙的增大，即刮板因磨蝕而變薄，刮板與W形槽換熱面的不可觸及公差加大。此時(shí)刮板所起的刮取作用減低，在物料之間的剪切力不足以克服濕泥在換熱面上的附著力時(shí)，在換熱面上的堆料和結(jié)垢就會(huì)產(chǎn)生。當(dāng)形成一定厚度時(shí)，將導(dǎo)致軸跳、震動(dòng)和噪聲等。 無(wú)法清理的換熱表面均可稱(chēng)之為“機(jī)械死角”。綜合來(lái)看，空心槳葉干燥器無(wú)法進(jìn)行機(jī)械清理的部位占了換熱面積的大部分，因此對(duì)于這種工藝來(lái)說(shuō)，核心問(wèn)題在于如何避免產(chǎn)品的黏性。 10. 傳熱系數(shù) 空心槳葉

18、干燥器由于槳葉垂直于主軸，刮板平行于主軸，槳葉兩端的換熱面無(wú)推動(dòng)而僅起換熱作用，物料的徑向混合充分，物料與換熱面的接觸頻率較高，停留時(shí)間長(zhǎng)，理論上應(yīng)可實(shí)現(xiàn)較好的換熱，其綜合傳熱系數(shù)應(yīng)在80300 W/m2.K之間。 在污泥干化應(yīng)用方面，由于不同的污泥黏性不同，干化產(chǎn)品含固率也影響到工藝過(guò)程（如能否進(jìn)行低干度半干化），實(shí)際項(xiàng)目中給出的傳熱系數(shù)可能相差較大。 11. 傳熱面積 根據(jù)前面的描述可知，熱軸上的楔形槳葉和主軸是主要的加熱面，換熱面積占總換熱面積的70%以上（后面將加以證明）。設(shè)計(jì)上對(duì)制造精度、主軸類(lèi)型和熱流道布置上有較高要求，因此一般認(rèn)為

19、這種干燥器“結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度高，大型干燥機(jī)的設(shè)計(jì)有一定難度”。 截至2008年底，國(guó)外已制造出單機(jī)換熱面積1.5 295平方米、理論最大蒸發(fā)能力12 噸/小時(shí)的空心槳葉干燥器。在污泥干化領(lǐng)域，目前最大裝機(jī)換熱面積約300平方米，蒸發(fā)能力不到5000公斤/小時(shí)。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)目前的系列化設(shè)計(jì)最高110平方米，已見(jiàn)于報(bào)道的用于污泥干化的空心槳葉干燥器換熱面積多為2550平方米，最高達(dá)160平方米。 由于污泥干化是有技術(shù)難度、大宗、無(wú)增值的產(chǎn)品應(yīng)用，設(shè)備的大型化是節(jié)約投資的重要手段。但基于前述空心槳葉的特點(diǎn)，設(shè)備放大具有較高的技術(shù)難度。

20、60;12 吹掃空氣量空心槳葉干燥器屬于典型的傳導(dǎo)型干燥器，其傳熱和蒸發(fā)是靠熱壁而不是靠氣體對(duì)流實(shí)現(xiàn)的。因此，大多數(shù)空心槳葉廠家均聲稱(chēng)不需要吹掃空氣。 實(shí)際應(yīng)用中，由于干燥過(guò)程產(chǎn)生的水蒸氣需要及時(shí)離開(kāi)干燥器，且污泥干化產(chǎn)生惡臭，為防止臭氣溢出到環(huán)境，一般均需采用抽取微負(fù)壓方式。這樣就事實(shí)上存在了使用“吹掃空氣”的必要性。抽取負(fù)壓必然會(huì)造成環(huán)境空氣從干燥器和回路的縫隙中（軸縫、濕泥入口、干泥出口、溢流堰密封等）進(jìn)入回路，為了防止這部分氣體在干燥器中造成水蒸氣冷凝，有時(shí)還需要對(duì)此氣體進(jìn)行加熱。 吹掃空氣的量與工藝本身相關(guān)，以升水蒸發(fā)量所需的環(huán)境空氣干空氣量衡量，一般在

21、0.11.2 kg/kg.H2O之間。此值的高度對(duì)干化系統(tǒng)的凈熱耗有重要影響。典型的空心槳葉干燥一般考慮0.5 kg/kg.H2O左右的干空氣量。 13 蒸發(fā)強(qiáng)度 傳導(dǎo)型干燥器的蒸發(fā)能力一般以每平方米、每小時(shí)的蒸發(fā)量來(lái)衡量，它在理論上可實(shí)現(xiàn)1060 kg/m2.h的蒸發(fā)量。但在污泥干化實(shí)踐中，根據(jù)我對(duì)世界上主要空心槳葉制造商業(yè)績(jī)的統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)值取值范圍一般在624 kg/m2.h之間，以1418 kg/m2.h的取值居多。 對(duì)于蒸發(fā)強(qiáng)度的取值，可以從多個(gè)技術(shù)文獻(xiàn)得到印證。如日本奈良機(jī)械制作所污泥干化專(zhuān)利“特

22、開(kāi)平9-122401”，試驗(yàn)條件下的污泥干化蒸發(fā)強(qiáng)度在66.8 kg/m2.h之間。浙江大學(xué)熱能工程研究所的試驗(yàn)在90分鐘后、40干燥率下也只有6 kg/m2.h。得利滿研發(fā)部的研究報(bào)告則提出空心槳葉計(jì)算模型取值在11.513.8 kg/m2.h之間。 參考其它傳導(dǎo)型干化（如轉(zhuǎn)碟機(jī)、圓盤(pán)機(jī)），典型值均在814 kg/m2.h之間?？紤]到空心槳葉干燥器的換熱條件與其它傳導(dǎo)型干燥器事實(shí)上非常相似，較為可靠的實(shí)際蒸發(fā)強(qiáng)度應(yīng)該在814 kg/m2.h之間。 14 產(chǎn)品出口溫度 由于污泥在干燥器內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，污泥在

23、離開(kāi)干燥器時(shí)的出口溫度較高，應(yīng)在90100左右。污泥溫度高，則產(chǎn)品在篩分以及輸送（包括返混）過(guò)程中，可能對(duì)安全性產(chǎn)生影響。 因干泥返混的原因，在篩分前或是否后降溫將關(guān)系到系統(tǒng)的凈熱耗。此外，進(jìn)入停機(jī)序列后，熱載體撤除或停供后，產(chǎn)品的降溫仍需要走一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，理論上剩余產(chǎn)品均需經(jīng)外部的冷卻措施才能實(shí)現(xiàn)?；诳招臉~的工作原理及其內(nèi)部容積，很難想象空心槳葉干燥器能夠采用噴水降溫這樣的快捷方式進(jìn)行安全保護(hù)。 二、空心槳葉干燥器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)  要真正了解一種干化工藝，進(jìn)行一些設(shè)計(jì)分析是必要的。空心槳葉從過(guò)程工藝角度看是較為簡(jiǎn)單的，其特性主要是機(jī)械形式?jīng)Q定的

24、。 根據(jù)日本Tsukishima Kikai 公司系列空心槳葉設(shè)備的尺寸，我嘗試建立了一個(gè)空心槳葉干燥器的設(shè)計(jì)模型。 選擇其中換熱面積100平方米、有效容積6.66立方米的ID 1000DSL-K型雙軸設(shè)備作為參考，根據(jù)其標(biāo)注的尺寸，利用幾何學(xué)知識(shí)，不難求出截面上各位置的面積。對(duì)加熱主軸長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)定，即可求出干燥器的總?cè)莘e。 由量圖知，槳葉所圍出的兩個(gè)扇形面積夾角一般為144度左右。槳葉直徑已知（1米），給出主軸直徑（0.30.5米），則扇形換熱面面積可求。 根據(jù)干燥器內(nèi)槳葉布置需要，可設(shè)定刮板寬度、槳葉最大厚度、槳葉最小厚

25、度、刮板間最小公差。在上述參數(shù)給出時(shí)，可認(rèn)為槳葉的徑向外緣為一梯形，其高為槳葉扇形的弧長(zhǎng)；主軸的換熱面積為加熱主軸總面積減去槳葉焊接面積（主軸上144度扇形弧長(zhǎng)，寬度為厚度），則槳葉的外緣換熱面積、主軸有效面積均可求，從而得到干燥器的實(shí)際換熱面積。 由于換熱面積和有效容積已知，上述假設(shè)各項(xiàng)尺寸、主軸直徑、槳葉數(shù)量以及加熱軸有效長(zhǎng)度的給定均會(huì)影響上述兩個(gè)已知參數(shù)。 通過(guò)建立體積和換熱面積的兩個(gè)方程組，可解出一組同時(shí)滿足兩個(gè)方程組的數(shù)據(jù)：  當(dāng)主軸直徑為0.41 米時(shí)，加熱主軸的長(zhǎng)度約為6.15米，基本符合干燥器體長(zhǎng)度6.27米的原設(shè)計(jì)值。此時(shí)，槳

26、葉、主軸和W形槽的換熱面積分別占總換熱面積的64.6%、13.5%、22.0%，也符合一般所說(shuō)的換熱面比例分配。 在結(jié)論基本正確的基礎(chǔ)上，可確認(rèn)以下幾個(gè)關(guān)鍵取值具有可參考性：  刮板寬度50 mm、槳葉換熱面最大厚度40 mm、最小厚度14 mm、刮板間最小公差3 mm；  槳葉總數(shù)量58對(duì)，116個(gè)；  W形槽的弧直徑1.006米，即槳葉刮板與W形槽換熱面的距離只有3毫米； 分析過(guò)程中可注意到取值范圍極窄，特別是刮板寬度和刮板間最小公差。這意味著干燥器的設(shè)計(jì)極為緊湊、“精密

27、”，其目的可能是為了減少W形槽換熱面的死角。套用此模型，可分析其它一些機(jī)型的參數(shù)。比較這些參數(shù)，可發(fā)現(xiàn)其中的某些規(guī)律。這些規(guī)律是解讀空心槳葉干燥器的鑰匙。 1 Komline 13W2200機(jī)型 已知KS干燥器13W2200具有204平方米換熱面積、18立方米的有效容積。應(yīng)用模型可分析其可能的構(gòu)成如下：  當(dāng)主軸直徑為0.50 米時(shí)，加熱主軸的長(zhǎng)度約為10.06米。與ID 1000DSL-K型比較，換熱面積增加一倍，有效容積增加約2.7倍，而加熱主軸部分的長(zhǎng)度僅增加0.67倍。此時(shí)，槳葉、主軸和W形槽的換熱面積分別

28、占總換熱面積的64.6%、13.0%、22.5%。其它關(guān)鍵取值：  刮板寬70mm、槳葉換熱面最大厚度60mm、最小厚度20mm、刮板間最小公差4mm；  槳葉總數(shù)量68對(duì)，136個(gè)；  W形槽的弧直徑1.34米，即槳葉刮板與W形槽換熱面的距離仍只有3毫米； 2 Komline 13W2500機(jī)型 已知1995年美國(guó)某個(gè)工業(yè)污泥項(xiàng)目上提供了一臺(tái)型號(hào)為13W2500的空心槳葉干燥器，換熱面積232平方米。該項(xiàng)目處理量每小時(shí)4535 kg，含固率25，干化至90。 在前述204平

29、方米干燥器模型基礎(chǔ)上，分析此干燥器的可能構(gòu)成如下：  因所需槳葉數(shù)量增加，適當(dāng)增加主軸直徑至0.56 米；  槳葉總數(shù)量78對(duì)，156個(gè)；  加熱主軸長(zhǎng)度約為11.54米； 其余設(shè)置不變，此時(shí)有效容積增加為20.5立方米，較13W2200機(jī)型增加了約14。槳葉、主軸和W形槽的換熱面積分別占總換熱面積的62.4%、14.6%、23.0%。 3 W12機(jī)型 已知三門(mén)峽百得干燥有限公司空心槳葉干燥器系列最大機(jī)型W12的參考尺寸如下：傳熱面積110平方米，有效容積9.46立方米，器體寬2.21

30、米，長(zhǎng)6.122米，進(jìn)出料口距離5.664米。這意味著干燥器加熱主軸長(zhǎng)度應(yīng)在器體長(zhǎng)度和進(jìn)出料距之間（5.6646.122米）。 與ID 1000DSL-K相比，12W的換熱面積增加了10，有效容積增加了42，而加熱主軸長(zhǎng)度可能短了約4060厘米，這意味著所增加的換熱面積主要在槳葉上，需增加槳葉直徑。 試算獲得如下一組數(shù)據(jù)：  當(dāng)槳葉直徑為1.25米、主軸直徑為0.56 米時(shí)，加熱主軸的長(zhǎng)度約為5.84米。此時(shí)，槳葉、主軸和W形槽的換熱面積分別占總換熱面積的60.7%、16.1%、23.2%。 其它取值： 刮板寬68

31、mm、槳葉換熱面最大厚度50mm、最小厚度14mm、刮板間最小公差5mm；  槳葉總數(shù)量40對(duì)，80個(gè)；  W形槽的弧直徑1.256米，即槳葉刮板與W形槽換熱面的距離只有3毫米； 將上述計(jì)算數(shù)據(jù)列表如下： * 僅指加熱主軸部分的長(zhǎng)度與主軸直徑之比，不同于實(shí)際主軸長(zhǎng)度與主軸直徑比    計(jì)算所得到的結(jié)果與實(shí)際機(jī)型對(duì)照肯定會(huì)有某種差距，但它在一定程度上可仍可反映空心槳葉干燥器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系，這些關(guān)系是進(jìn)一步分析空心槳葉干燥器特點(diǎn)的參考。 根據(jù)上述計(jì)算，主要觀察要點(diǎn)如下： 

32、;  從換熱面積/有效容積比可以看出，空心槳葉干燥器直徑越大，有效容積越大。有效容積是反映空心槳葉干燥器污泥干化的重要狀態(tài)參數(shù)。   刮板的寬度及其間距是決定干燥器加熱主軸長(zhǎng)度的重要數(shù)據(jù)。它直接影響W形槽換熱表面的更新?tīng)顩r。   主軸越長(zhǎng)，則槳葉的直徑可以越??；反之，槳葉的直徑越大，主軸可以越短。短(粗)主軸便于加強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度，但也帶來(lái)有效容積的上升。  長(zhǎng)徑比越大，主軸制造的精度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求越高。國(guó)產(chǎn)機(jī)的長(zhǎng)徑比較國(guó)外設(shè)備低了很多。   槳葉換熱面的厚度應(yīng)與鋼板厚

33、度相關(guān)。一般傳導(dǎo)型干燥器的換熱面均采用1214mm碳鋼或1012mm不銹鋼板成型焊接。槳葉的最大厚度減去兩倍的鋼板厚度，即為中空熱流道的最大理論厚度（若不考慮其它支撐的話）。   從換熱面積的分配比例看，槳葉占6065，主軸占1416，W形槽占2223，這一范圍是基本確定的。這意味著空心槳葉干燥器真正靠機(jī)械更新的換熱表面只有2223，其余均需純靠物料本身的剪切力（這一點(diǎn)與文獻(xiàn)所提到的數(shù)據(jù)完全吻合）。   以物料本身剪切力為特征的換熱表面更新將不得不十分倚重物料本身的流動(dòng)性。而要實(shí)現(xiàn)此流動(dòng)性，干泥返混可能是惟一可用和可行的手段。

34、0;三、空心槳葉干燥器的物流分析     有了空心槳葉干燥器的機(jī)械模型，就可以量化觀察它作為一種污泥干化工藝的物流特點(diǎn)。    影響干化物流的主要有6項(xiàng)參數(shù)，處理量、濕泥密度、干泥密度、濕泥含固率、干泥含固率、返混含固率。其中，處理量可以假設(shè)為一個(gè)定值，即承認(rèn)廠家所給定的設(shè)計(jì)蒸發(fā)量有效不變。濕泥和干泥密度可以假設(shè)為定值，過(guò)程中的密度呈線性分布。這樣所需研究的僅有濕泥含固率、干泥含固率、返混含固率三項(xiàng)。 限于篇幅，以下不詳列過(guò)程，只討論結(jié)果和觀察： 1、平均進(jìn)料含固率的影響 當(dāng)污泥干化工

35、藝采用干泥返混時(shí)，返混比以及物料在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間是主要關(guān)注對(duì)象。根據(jù)我所得到的多份空心槳葉干化方案，可以確定這種工藝是需要干泥返混的，盡管量比某些典型的返混工藝要少得多。 仍以某13W2500型空心槳葉干燥器項(xiàng)目為例，進(jìn)行物流分析。全干化時(shí)（含固率90以上），干泥的平均密度一般低于600 kg/m3，含固率25的濕泥密度取1000 kg/m3。方案所給出的13W2500機(jī)型蒸發(fā)強(qiáng)度為14.1 kg/m2.h。取返混后平均進(jìn)料含固率為變量，試算取值區(qū)間4065。結(jié)果如下： 【返混比例】 指處理1份質(zhì)量的濕泥需返回的干泥比例。當(dāng)入口平

36、均含固率取值40時(shí)，僅需返回0.3份的干泥。而取值65時(shí)，返混比將上升為1.6，相差可達(dá)5倍之多。平均進(jìn)料含固率取值低時(shí)，所需輸送的干泥量少，干燥器內(nèi)物流輸送速度低。由于干燥器的斜度小，低速流動(dòng)對(duì)降低干化過(guò)程中的粉塵有利。【停留時(shí)間】空心槳葉干燥器文獻(xiàn)中常提到所謂“有效容積”，可能是指物料剛好浸沒(méi)全部有效換熱面積的凈容積。在考慮污泥平均密度前提下，要滿足空心槳葉干燥器正常運(yùn)行的需要（最大限度地利用好換熱面），干燥器內(nèi)需保持一定的填充率?？杉僭O(shè)污泥的容積恰好等于該“有效容積”。 當(dāng)污泥容積恰好等于干燥器有效容積時(shí)，污泥在干燥器內(nèi)的理論停留時(shí)間應(yīng)在1小時(shí)12分至4小時(shí)30分之間。其中，4

37、0%平均含固率為269.4分鐘，45%為208.6分鐘，50%為161.8分鐘，65%為71.5分鐘。參考不同文獻(xiàn)所報(bào)道的空心槳葉干燥器處理時(shí)間，可判斷空心槳葉干燥器所取的入口平均含固率應(yīng)該在50以下。    【干燥器內(nèi)污泥留存量】指在瞬間停機(jī)時(shí)，干燥器內(nèi)污泥的總留存量和干固體量。對(duì)此干燥器來(lái)說(shuō)，入口平均含固率40-65%，對(duì)應(yīng)的污泥存留量在15000-13400 kg之間，干固體量在10600-9100 kg之間。即平均入口含固率越低，干燥器內(nèi)物流量越大。從工藝角度來(lái)說(shuō)：   每處理一公斤濕泥，在干燥器內(nèi)至少要保

38、持23公斤以上的混合物流，其中的三分之二以上為干固體；   在初次啟動(dòng)或長(zhǎng)期停機(jī)后重啟時(shí)，可能需準(zhǔn)備23倍于濕泥的干泥；在停機(jī)時(shí)需要較長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)干泥進(jìn)行自然冷卻； 瞬間停機(jī)時(shí)，干燥器內(nèi)干泥的絕對(duì)存留量達(dá)十幾噸不能清空；長(zhǎng)期停機(jī)儲(chǔ)存可能引發(fā)自燃事故；當(dāng)長(zhǎng)期停運(yùn)必需清空時(shí)，因槳葉沒(méi)有軸向推進(jìn)作用，有相當(dāng)一部分污泥可能無(wú)法靠重力清空，此時(shí)可能需要打開(kāi)底部放空口，用水沖洗，但這會(huì)造成大量干固體進(jìn)入水中；與大量干泥相關(guān)的安全性（粉塵、溫度、自燃等）成為一個(gè)不容忽視的潛在危險(xiǎn)；    【干燥器內(nèi)平均含固率】指在瞬間停機(jī)時(shí)，干燥器內(nèi)總物流

39、的平均含固率。入口平均含固率40-65%，干燥器內(nèi)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，此區(qū)間較為窄狹。 就污泥的流動(dòng)性而言，事實(shí)上入口平均含固率低、停留時(shí)間長(zhǎng)，其干燥器內(nèi)平均含固率反而高，這樣更有利于蒸發(fā)。這一點(diǎn)對(duì)于前面所推論的“返混入口平均含固率低于50”是一個(gè)支持。 【干燥器出口體積流量】干泥的體積流量是涉及傳導(dǎo)型干燥器安全性的一個(gè)重要指標(biāo)。此值越高，在干燥器尾部的污泥流速越快。由于干泥的卸載是通過(guò)溢流堰憑重力進(jìn)行的，密度低、質(zhì)輕的污泥有可能在排出口上方搭橋，尾部一般難以設(shè)置機(jī)械破拱和排料裝置，搭橋和堵塞有可能造成

40、安全事故。 根據(jù)計(jì)算，入口平均含固率40-65%，則出口體積流量在4.4-14.2立方米/小時(shí)之間，入口平均含固率越低，流量越小。當(dāng)采用較低的返混后平均含固率時(shí)，干泥在干燥器內(nèi)的流速較低，流量小，這對(duì)于內(nèi)部沒(méi)有任何機(jī)械推進(jìn)機(jī)構(gòu)、完全憑借干燥器傾斜所造成的重力原因下載的空心槳葉干燥器來(lái)說(shuō)可能是十分必要的。在此，進(jìn)一步支持了前面的推論：返混后的入口濕泥含固率應(yīng)該低于50。 2、濕泥含固率的影響    仍采用13W2500機(jī)型。取返混后平均進(jìn)料含固率為40為定值。仍維持此干燥器的蒸發(fā)強(qiáng)度為14.1 kg/m2.h，即蒸發(fā)量不變，調(diào)整處理量為

41、相應(yīng)定值。取濕泥含固率為變量，區(qū)間2030。  【處理量和蒸發(fā)量】在濕泥含固率為20-30%之間時(shí)，處理量在42004900 kg/h之間，以含固率2為間隔，蒸發(fā)量落在32673285 kg/h之間。 【返混比】在濕泥含固率為20-30%之間時(shí)，干泥返混的重量比為0.40.2，返混比隨著濕泥含固率的上升而下降。 【停留時(shí)間】在濕泥含固率為20-30%之間時(shí)，停留時(shí)間在4小時(shí)25分4小時(shí)39分之間。濕泥含固率越高，其在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間越長(zhǎng)。從這一點(diǎn)看，對(duì)低于20%含固率的濕泥干化，只要有返混存在，倒不是什么問(wèn)題。  

42、;  【干燥器內(nèi)污泥存留量】在濕泥含固率為20-30%之間時(shí)，存留量在1476615381公斤之間，干固體量在1038810937公斤之間，相差不大。濕泥含固率增加，干燥器內(nèi)的污泥存留量也隨著增加。干燥器內(nèi)仍具有干固體量積存量高的問(wèn)題。    【干燥器內(nèi)平均含固率】在濕泥含固率為20-30%之間時(shí)，平均含固率落在70.1%-70.9%這樣一個(gè)很窄的區(qū)間內(nèi)。 在出口含固率一定時(shí)，濕泥含固率的變化，并不影響干燥器內(nèi)平均物質(zhì)干度高的特點(diǎn)。  3、干泥含固率的影響 本項(xiàng)試算的目的是考察空心槳葉實(shí)現(xiàn)不同干度污泥干化的可能性問(wèn)

43、題。仍采用13W2500機(jī)型。取返混后平均進(jìn)料含固率為40為定值。維持此干燥器的蒸發(fā)強(qiáng)度在1415 kg/m2.h之間，通過(guò)調(diào)整處理量和進(jìn)料含固率，獲得此區(qū)間的蒸發(fā)量。取干泥含固率為變量，區(qū)間4595，以10為間隔。    【處理量和蒸發(fā)量】當(dāng)干泥含固率為45%-95%時(shí)，處理量將取在44005900 kg/h之間，蒸發(fā)量落在32423506 kg/h之間。假設(shè)此蒸發(fā)量在13W2500的范圍內(nèi)。 【返混比】當(dāng)干泥含固率為45%-95%時(shí)，對(duì)應(yīng)的干泥返混比為4.0-0.25。隨著干泥含固率的下降，返混比會(huì)急劇上升。在出口含固率

44、為45時(shí)，返混比高達(dá)4.0，從物流角度看，這是不可能的。這里可以提出第二個(gè)重要推論：低含固率時(shí)很難實(shí)現(xiàn)干泥返混。換句話說(shuō)，如果空心槳葉干燥器考慮采用增加物料本身的流動(dòng)性，通過(guò)物流之間的剪切力來(lái)避免濕泥在無(wú)法采用機(jī)械手段更新的換熱表面上黏附的話，它必需提高干泥的含固率。這也就是說(shuō)，空心槳葉干燥器基本上不能實(shí)現(xiàn)低干度的污泥半干化。   【干燥器內(nèi)污泥存留量】當(dāng)干泥含固率為45%-95%時(shí)，干燥器內(nèi)的瞬間留存量為16748-15125公斤，干固體量為6062-11288公斤。隨著干泥含固率的上升，干燥器內(nèi)的總物質(zhì)存留量略微下降，但干固體量大幅度上升。 從總物流

45、量看，可證實(shí)空心槳葉干燥器無(wú)論實(shí)現(xiàn)何種干化含固率，均需在干燥器內(nèi)維持較高的物流量的觀察結(jié)論。   【干燥器出口的干泥流量】當(dāng)干泥含固率為45%-95%時(shí)，污泥在干燥器出口的體積流量為32.8-3.9立方米/小時(shí)。隨著出口含固率的降低，干燥器出口的體積流量急劇增加。全干化時(shí)，最少流量只有3.9立方米/小時(shí)，而低干度半干化則需流動(dòng)高達(dá)32.8立方米/小時(shí)。 對(duì)體積流量的觀察有重要意義。干化污泥的干度越低，如果仍進(jìn)行返混，所涉及的半干化物流量會(huì)極大化。在實(shí)際應(yīng)用中這是不可能的。這一點(diǎn)亦可證實(shí)前面的推論：低干度半干化時(shí)難以實(shí)現(xiàn)干泥返混。  &

46、#160;【停留時(shí)間】當(dāng)干泥含固率為45%-95%時(shí)，污泥在干燥器內(nèi)的平均停留時(shí)間為30.8-302.4分鐘。從停留時(shí)間上可注意到，隨著出口含固率的提高，污泥在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)。最長(zhǎng)可達(dá)5小時(shí)，最短才30分鐘。 使物料在很短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)干燥器，需要有較為有力的輸送機(jī)制?？招臉~干燥器的槳葉和刮板恰好均完全沒(méi)有此軸向推力。 以含固率55時(shí)的物流量為例，要想使大量污泥（6.21立方米，對(duì)應(yīng)的干泥輸出體積流量12.1立方米/小時(shí)）在30.8分鐘內(nèi)走完約12米的行程，假設(shè)污泥形成一個(gè)以干燥器截面寬度2.27米為寬、平均厚度0.05米的污泥層，該污泥層應(yīng)達(dá)到0.182米/秒的流

47、速才能實(shí)現(xiàn)。不難想像，在空心槳葉干燥器中類(lèi)似的物流移動(dòng)速度是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。 這一點(diǎn)可證明前面的推論：在低干度半干化時(shí)，空心槳葉干燥器無(wú)法實(shí)現(xiàn)干泥返混。   【干燥器內(nèi)平均含固率】有研究文獻(xiàn)已經(jīng)指出，干燥器內(nèi)的污泥平均含固率對(duì)空心槳葉蒸發(fā)強(qiáng)度具有重要影響。當(dāng)干燥器內(nèi)的含固率低于76時(shí)，物料尚沒(méi)有超越其黏性區(qū)，顆粒間的分散狀態(tài)不佳，流動(dòng)性差，將影響傳熱效果。    當(dāng)干泥含固率為45%-95%時(shí)，干燥器內(nèi)物質(zhì)總量的平均含固率為32%-76%。出口干泥的含固率越低，平均含固率越低。當(dāng)出口最終干泥產(chǎn)品含固率為65時(shí)，干燥器內(nèi)

48、物流的平均含固率不到50，這意味著干燥器前半段的平均含固率仍完全處在理論上所謂的污泥“膠粘相”區(qū)間內(nèi)（約3257），其換熱條件可能不佳。 對(duì)平均含固率的分析結(jié)果表明，空心槳葉干燥器可能難以實(shí)現(xiàn)污泥低干度半干化。  四、空心槳葉干化的業(yè)績(jī)統(tǒng)計(jì)    空心槳葉干燥器據(jù)說(shuō)最早在德國(guó)發(fā)明，后被日本引進(jìn)并改良。目前在日本有多家制造商，其中日本株式會(huì)社奈良機(jī)械制作所的產(chǎn)品最有代表性。從專(zhuān)利和技術(shù)來(lái)源角度看，歐美市場(chǎng)的技術(shù)來(lái)源都直接來(lái)自奈良（Nara）機(jī)械制作所。 在歐洲，奈良空心槳葉干燥器的工藝專(zhuān)利制造許可（大約在1982年）

49、被授予了荷蘭吉美福高達(dá)公司（GMF Gouda），它與法國(guó)得利滿水務(wù)集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)了污泥干化領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用，產(chǎn)品商業(yè)名稱(chēng)“NaraTherm”，此合作至2003年底結(jié)束。北美市場(chǎng)的許可權(quán)授予了美國(guó)Komline Sanderson公司。但最近吉美福高達(dá)通過(guò)與美國(guó)Fenton建立合作，開(kāi)始進(jìn)入北美市場(chǎng)參與角逐。 日本眾多公司均有類(lèi)似的技術(shù)，是否仍有專(zhuān)利授權(quán)方面的限制不詳，這些公司目前也都來(lái)到中國(guó)逐鹿。 國(guó)內(nèi)干燥工業(yè)對(duì)這種雙軸空心槳葉干燥機(jī)有一定的了解，早在七十年代國(guó)內(nèi)就有單位進(jìn)行了試制，限于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件和所設(shè)計(jì)的熱軸結(jié)構(gòu)過(guò)分復(fù)雜而中途停止。八十年代后期一些

50、新的染料、化工、石化項(xiàng)目上進(jìn)口了一些干燥器，由于價(jià)格昂貴，90年中石化總公司正式立項(xiàng)委托化工部化工機(jī)械研究院干燥設(shè)備所仿制和開(kāi)發(fā)。作為國(guó)產(chǎn)化重大裝備科技攻關(guān)成果，在中小型設(shè)備方面已完成系列化。目前國(guó)內(nèi)已有十幾家企業(yè)可生產(chǎn)這類(lèi)干燥器，在污泥干燥領(lǐng)域的應(yīng)用，目前尚處于最初的經(jīng)驗(yàn)摸索階段。 根據(jù)我的不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)已申報(bào)專(zhuān)利或已在進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化推廣的廠家有：常州范群、廣州凱誠(chéng)、靖江萬(wàn)泰、蘭州瑞德、三門(mén)峽百得、三門(mén)峽巨揚(yáng)、上?？其J馳、上海桑菱-中國(guó)節(jié)能、紹興三原重工、蘇州瑞泰、蘇州自力化工、武漢路德科技、浙江大學(xué)、浙江化工、中國(guó)鋁業(yè)、南京理工大學(xué)、金川集團(tuán)等。 2、污泥干燥業(yè)績(jī)與

51、運(yùn)行情況 根據(jù)目前找到的各家業(yè)績(jī)表進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，從1990年至2005年底，歐美市場(chǎng)的污泥干化總裝機(jī)量約82條，總裝機(jī)處理能力169170 kg/h。但按照Fenton的說(shuō)法，僅吉美福高達(dá)一家就有200個(gè)業(yè)績(jī)，這一點(diǎn)因無(wú)數(shù)據(jù)支持，難以采信。不管怎么說(shuō)，空心槳葉應(yīng)該是干化領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)量最多的工藝之一。但值得注意的是，空心槳葉干燥器的在運(yùn)行率并不高，業(yè)績(jī)表上的大量項(xiàng)目均早已廢棄，甚至某些就從未運(yùn)行過(guò)。 有關(guān)運(yùn)行情況，可能較為有代表性的是得利滿（Degremont）集團(tuán)對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用史。1991年得利滿首次在法國(guó)Bordeaux項(xiàng)目上采用了一條處理量為每小時(shí)500公斤的6

52、W32型設(shè)備（此業(yè)績(jī)已從得利滿業(yè)績(jī)清單上消失）。1995年得利滿再次在法國(guó)Saint-Brieuc Cotes-d'Or 項(xiàng)目上采用了空心槳葉干燥器，型號(hào)為12W120，處理量2500 kg/h。1998年再次試用了兩條6W32機(jī)型。 從2001年開(kāi)始，得利滿獲得了Gouda 公司的惟一授權(quán)，開(kāi)始在污泥干化領(lǐng)域展開(kāi)大規(guī)模推廣和應(yīng)用。從20012003年年間，裝機(jī)量23條，這三年得利滿的推廣數(shù)量占了歐美市場(chǎng)上空心槳葉干燥器裝機(jī)量的100，且在處理規(guī)模上和絕對(duì)數(shù)量上達(dá)到歷史最高峰。從推廣力度上，不難看出得利滿對(duì)此工藝的重視程度。 

53、但令人意想不到的是，得利滿集團(tuán)在2003年底突然做出決定，徹底放棄空心槳葉，改推瑞士Innoplana公司開(kāi)發(fā)的InnoPlana薄膜帶式兩段式干化工藝。放棄多年辛苦積累的多達(dá)27臺(tái)套的業(yè)績(jī)，改推一種僅有23個(gè)小型用戶的新工藝，意味著在市場(chǎng)上需要付出更多代價(jià)。這一改弦更張的背后，一定有著某種令人深思的隱情。事實(shí)也確實(shí)如此。 得利滿放棄空心槳葉的原因，在于這種工藝的運(yùn)行狀況十分不理想，在眾多項(xiàng)目中，絕大多數(shù)無(wú)法正常運(yùn)行，難以保證項(xiàng)目的設(shè)計(jì)值。由于多數(shù)項(xiàng)目的運(yùn)行商事實(shí)上是得利滿集團(tuán)自己，因干化含固率不合格，處理量達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)模，滅菌效果不佳，干化污泥無(wú)出路，臭氣排放不合格，運(yùn)行率低，公司

54、付出了慘重的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。在純建設(shè)項(xiàng)目上也因遲遲不能驗(yàn)收，工期一拖再拖，設(shè)備的反復(fù)改造，而帶來(lái)了難以承受的成本超出。裝機(jī)最多的英國(guó)市場(chǎng)，使得利滿英國(guó)甚至一度以一歐元的價(jià)格標(biāo)價(jià)待售。有關(guān)空心槳葉污泥干化項(xiàng)目運(yùn)行不良的報(bào)道時(shí)有見(jiàn)于報(bào)章： 2002年11月投運(yùn)的英國(guó)Levenmouth項(xiàng)目，客戶名稱(chēng)Scottish Water，采用Nara工藝，型號(hào)14W190，兩條線，處理量每條4550公斤濕泥，從20干化到90后焚燒。污泥為市政和造紙污泥。該項(xiàng)目至今未能正常運(yùn)行，斷續(xù)運(yùn)行兩年后，因臭氣不斷遭到投訴，2004年以后長(zhǎng)期停運(yùn)，計(jì)劃除臭設(shè)施的建設(shè)。因干化部分的問(wèn)題而導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的驗(yàn)收延

55、遲了至少3年。 法國(guó)Limay的Plaisir，位于Yvelines省，Limay是巴黎西北部一個(gè)小港口名，人口50000 PE。在這里2001年招標(biāo)建設(shè)一個(gè)廢物處理中心，也處理市政污泥在內(nèi)的廢物。Lyonnaise des Eaux （蘇伊士水務(wù)，得利滿的母公司）中標(biāo)，采用了一條Nara干燥線，型號(hào)8W40，處理量905公斤/小時(shí)，從20到90含固率。每年應(yīng)處理7-80000噸16-55的工業(yè)和市政污泥。該項(xiàng)目一直是按照污泥干燥后農(nóng)用設(shè)計(jì)的，但蘇伊士水務(wù)2006.6.1-7.1間得到許可將舉行一系列聽(tīng)證會(huì)，以討論現(xiàn)行的農(nóng)用出路問(wèn)題（取消農(nóng)用，

56、改為焚燒）。該干化線很小，只能處理實(shí)際需要的1/10。這次工藝路線改弦更張的背后實(shí)際上是干化線運(yùn)行不良。上述兩個(gè)項(xiàng)目曾被得利滿的姊妹公司SITA（蘇伊士水務(wù)集團(tuán)屬下負(fù)責(zé)廢物焚燒和處置的子公司）作為污泥干化的負(fù)面案例而公開(kāi)引用，并邀請(qǐng)了中國(guó)客戶考察。3、業(yè)績(jī)分布與構(gòu)成 對(duì)空心槳葉污泥干化在業(yè)績(jī)方面的構(gòu)成進(jìn)行一些分析，可以得到某些重要啟示。 空心槳葉干燥器在歐美市場(chǎng)的技術(shù)制造商為兩家，但技術(shù)提供商事實(shí)上是三家，即美國(guó)KS、歐洲GMF Gouda和得利滿（Degremont）。 從業(yè)績(jī)數(shù)量看，美國(guó)Komline Sanderson的業(yè)績(jī)總數(shù)較多，為4

57、7臺(tái)套，但全部集中在1999年以前，其主要應(yīng)用領(lǐng)域在工業(yè)污泥方面，2000年以后未見(jiàn)報(bào)道。只在2006年以后Komline Sanderson有時(shí)才出現(xiàn)在東歐和中東的某些項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)中。Gouda在與得利滿合作前的銷(xiāo)售數(shù)量?jī)H為8臺(tái)套，在得利滿放棄后至2008年底也僅有3-4臺(tái)套的銷(xiāo)售業(yè)績(jī)。從業(yè)績(jī)的處理能力看，美國(guó)Komline Sanderson擁有半壁江山，得利滿幾乎與之平分秋色，荷蘭Gouda直接銷(xiāo)售項(xiàng)目的處理量份額極小。 無(wú)論如何，得利滿放棄空心槳葉，客觀上對(duì)這種工藝的推廣產(chǎn)生了負(fù)面影響，暴露出這種工藝可能存在某些本質(zhì)上的缺陷。 4、干化產(chǎn)品的干度統(tǒng)計(jì)

58、    大多數(shù)國(guó)外和國(guó)內(nèi)的空心槳葉干燥器制造商均聲稱(chēng)無(wú)需進(jìn)行干泥返混，可實(shí)現(xiàn)各種干度的污泥干化。對(duì)歐美業(yè)績(jī)進(jìn)行一些具體統(tǒng)計(jì)，可了解其實(shí)際應(yīng)用情況。以國(guó)內(nèi)含固率85為分界線，全干化（85）和半干化（< 85%）的處理能力分別為118792和50778公斤/小時(shí)，比例分配為70和30。全干化和半干化的數(shù)量分別為60和22個(gè)。以含固率65為分界線，介于6585的干度可稱(chēng)為“高干度半干化”，此時(shí)，全干化以及高干度半干化的處理量為140877公斤/小時(shí)，低干度半干化為28293公斤/小時(shí)，比例為83和17。就蒸發(fā)量來(lái)說(shuō)，半干化所占比例將會(huì)更低。全干化以及高干

59、度半干化的數(shù)量為70個(gè)，低干度半干化的數(shù)量為12個(gè)。 進(jìn)一步降低此分界線至含固率55，此時(shí)全干化以及高干度半干化的數(shù)量為77個(gè)，低干度半干化的數(shù)量為5個(gè)，分別占總數(shù)的94和6。 此分界線降至含固率50，全干化以及高干度半干化的數(shù)量為79個(gè)，低干度半干化的數(shù)量為3個(gè)，分別占總數(shù)的96和4。不難看出，空心槳葉的業(yè)績(jī)主要以全干化為主，少量為高干度半干化，極少數(shù)為低干度半干化。業(yè)績(jī)從側(cè)面反映出空心槳葉可能不適合低干度半干化的特點(diǎn)。 5、機(jī)型蒸發(fā)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)在空心槳葉應(yīng)用中有一項(xiàng)普遍報(bào)道的問(wèn)題，就是設(shè)計(jì)蒸發(fā)量與實(shí)際蒸發(fā)量不符，主要是污泥在換熱表面上結(jié)垢、造成傳熱系數(shù)下降所造成的

60、。對(duì)應(yīng)用機(jī)型及其蒸發(fā)強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以對(duì)此機(jī)型的實(shí)際取值有所了解。在得利滿的27個(gè)業(yè)績(jī)中，最大單機(jī)蒸發(fā)量5056公斤/小時(shí)，最小71公斤/小時(shí)，平均1467公斤/小時(shí)。在這些項(xiàng)目中，每平方米每小時(shí)的設(shè)計(jì)蒸發(fā)強(qiáng)度最大23.8 公斤最小8.4公斤，平均15.7公斤。設(shè)計(jì)值如此，實(shí)際應(yīng)用中低于設(shè)計(jì)值，則從實(shí)際業(yè)績(jī)角度證實(shí)，空心槳葉干燥器的實(shí)際蒸發(fā)強(qiáng)度取值在814公斤之間是可能的。 五、空心槳葉的主要工藝問(wèn)題及原因  根據(jù)報(bào)道，空心槳葉干燥的主要問(wèn)題有：設(shè)備震動(dòng)大、噪聲大，影響操作環(huán)境；軸和槳葉存在結(jié)疤現(xiàn)象隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，影響傳熱效果，需要定期治理；污泥形成

61、抱軸、架橋、堵塞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電機(jī)過(guò)載旋轉(zhuǎn)接頭因泄漏蒸汽，更換比較頻繁主軸軸承磨損，高溫?zé)崃黧w工質(zhì)大多數(shù)情況下需從空心主軸的主動(dòng)端進(jìn)，從被動(dòng)端出。熱流體需要從主動(dòng)端主軸軸承和齒輪副中通過(guò)，造成軸承的工作溫度很高，潤(rùn)滑狀況差，使用壽命短。   下面就一些具體問(wèn)題進(jìn)行討論如下： 1、換熱面結(jié)垢的自然傾向 震動(dòng)、傳熱效果降低、抱軸等問(wèn)題都與空心槳葉干燥器的一個(gè)污泥干化最常見(jiàn)的問(wèn)題有關(guān)，即污泥在換熱表面上結(jié)垢（結(jié)疤）。 引起設(shè)備震動(dòng)、產(chǎn)生噪聲的原因不會(huì)是制造問(wèn)題，如果同心度不佳，應(yīng)該是可以解決的，但問(wèn)題是在應(yīng)用中產(chǎn)生的，則顯然不是制造問(wèn)題。&#

62、160;空心槳葉干燥器的介紹材料指出，“由于兩軸槳葉反向旋轉(zhuǎn)，交替地分段壓縮（在兩軸槳葉斜面相距最近時(shí)）和膨脹（在兩軸槳葉面相距離最遠(yuǎn)時(shí)）斜面上的污泥，使傳熱面附近的物料被激烈攪動(dòng)，可以提高傳熱效果”，“根據(jù)污泥的磨蝕性、壓縮性、內(nèi)摩擦、外摩擦以及隨水分或溶劑的連續(xù)脫除污泥各種性質(zhì)的不斷變化，而采用相應(yīng)的葉片結(jié)構(gòu)，是空心槳葉干燥機(jī)的核心技術(shù)”。通過(guò)對(duì)空心槳葉干燥器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其物流進(jìn)行分析，我發(fā)現(xiàn)其換熱面積的7778是依靠物料顆粒和槳葉之間的機(jī)械剪切力實(shí)現(xiàn)換熱表面更新的。盡管槳葉的旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)激烈的攪動(dòng)作用，但如果物料的黏性使之黏結(jié)在換熱面上，物料顆粒之間不能形成足夠的剪切力，使顆?；x換熱面，則

63、換熱面無(wú)法實(shí)現(xiàn)更新。 所謂剪切力，即所謂“內(nèi)摩擦、外摩擦”，是指顆粒和顆粒之間、顆粒和換熱面之間的顆粒受力時(shí)，形成與受力方向不同的運(yùn)動(dòng)。而要產(chǎn)生這樣的運(yùn)動(dòng)方向，顆粒需具有適當(dāng)表面形狀、彈性（而不是靠水分子極性形成的黏合力）。在沒(méi)有強(qiáng)烈機(jī)械破碎的外力條件下，被處理的污泥物料本身必需具有某種顆粒間的流動(dòng)性，才能避免換熱面結(jié)垢。 不幸的是，空心槳葉干燥器沒(méi)有類(lèi)似的機(jī)械破碎作用，槳葉及其主軸也沒(méi)有換熱面的機(jī)械強(qiáng)制更新（刮削）。其能否避免換熱面結(jié)垢，完全在于污泥進(jìn)料的物性本身。更確切地說(shuō)，是依靠干泥返混。 2、傳熱效果降低及其傳熱損失幅度 換熱表面一旦結(jié)垢，會(huì)形成

64、一層致密的干硬污泥層，緊貼在換熱表面上，無(wú)法再依靠物料的剪切力進(jìn)行沖刷和更新，必需停機(jī)和在冷機(jī)下人工清理。由于大量未干燥污泥停留在干燥器內(nèi)，打開(kāi)設(shè)備時(shí)，可能造成惡臭大量外泄。 隨著結(jié)垢的換熱面增多，傳熱效率下降，久之，則工藝達(dá)不到預(yù)期的蒸發(fā)效果。蒸發(fā)量減少，污泥體積縮小的速度減慢，如果仍按原定量持續(xù)進(jìn)泥，將使得濕泥塊漸漸高出所設(shè)定的料位，在蒸汽罩內(nèi)搭橋，形成死區(qū)，嚴(yán)重時(shí)可阻塞干燥器的出口。 污泥結(jié)垢會(huì)影響換熱，這是非常易于了解的常識(shí)。定量地研究污泥垢層對(duì)傳熱的影響，不難了解結(jié)垢對(duì)空心槳葉干燥器的重要性。 假設(shè)空心槳葉干燥器的設(shè)計(jì)蒸發(fā)強(qiáng)度是每平方米小時(shí)14公斤，設(shè)計(jì)熱流量為每升水蒸發(fā)量?jī)魺岷?80 kcal，污泥垢層厚度1mm，導(dǎo)熱系數(shù)取泥土導(dǎo)熱系數(shù)0.5W/m2.K，通過(guò)計(jì)算總熱阻，可得到實(shí)際熱流量。實(shí)際熱流量與設(shè)計(jì)熱流量比值的差即為傳熱效率的減少部分。計(jì)算結(jié)果顯示，對(duì)14毫米的碳鋼換熱面來(lái)說(shuō)，1毫米的污泥垢層可能造成金