一种污泥射流破碎装置的制作方法

1.本技术涉及污泥处置技术领域，特别涉及一种污泥射流破碎装置。


背景技术：

2.随着经济社会的发展、城镇化率的逐步提高，污水及污泥产生量逐年增加。污泥作为污水处理的副产物，富集了原污水的污染物质，含有重金属、细菌、病毒等有害物质，且含水率高，大部分水分以间隙水、毛细管水、细胞水等形式存在，水分脱除难。由于污泥的高含水率特征，如何降低处置能耗，是推进污泥减量化、无害化、资源化处置的关键。
3.污泥处置根据水分减量阶段，采取不同的工艺措施。经不同工艺措施处理至约55％—65％含水率的污泥，再采取能源干化的方式进一步降低污泥含水率，是适应污泥中水分存在特征的普遍采取的工艺措施。如何降低热干化处置能耗，是能源干化处置面临的主要问题。
4.经不同工艺措施处理至约55％—65％含水率的污泥，均存在团聚粘连、粒度大等特征，其进入干化装置后与热风接触面积小、传热传质慢，干化能耗高。而采取传统的机械破碎方式，污泥的粘黏，使破碎装置失效，无法起到降低污泥颗粒粒度的目的。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种污泥射流破碎装置，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
6.为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
7.本技术提供了一种污泥射流破碎装置，包括：壳体，所述壳体上设置有进料口、进风口和出料口，所述进风口和所述出料口相对布置于所述壳体的两端，所述进料口位于所述进风口与所述出料口之间；所述壳体内部设置有第一腔体和第二腔体，所述进料口与所述第一腔体连通，所述进风口与所述第二腔体连通，所述第一腔体和所述第二腔体相交汇，且在交汇处设置所述出料口；第一喷管，所述第一喷管插入所述第一腔体，且所述第一喷管的气流出口靠近所述进料口，用于向所述第一腔体内喷射气流。
8.优选的，所述第一腔体与所述第二腔体的交汇处至所述出料口为锥状腔体。所述锥状腔体具有一倾斜向下的上侧壁，所述上侧壁由所述第一腔体延伸至所述出料口。
9.优选的，所述污泥射流破碎装置还包括：第二喷管，所述第二喷管位于所述第一腔体和所述第二腔体的交汇处，且靠近所述锥状腔体的上侧壁，且位于所述第一腔体的延伸方向，用于向所述第一腔体和所述第二腔体的交汇处的内侧壁喷射气流。
10.优选的，所述第一喷管沿第一方向插入所述第一腔体，且沿所述第一方向喷射气流；所述第二喷管沿第二方向插入所述壳体，且沿所述第二方向喷射气流；其中，所述第一方向为所述第一腔体的延伸方向，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
11.优选的，所述第二喷管有多组，多组所述第二喷管布置于所述壳体上，每组所述第二喷管包含两个所述第二喷管，每组的两个所述第二喷管的轴线重合。
12.优选的，所述第一喷管的气流出口安装有射流喷嘴；和/或，所述第二喷管的气流出口安装有所述射流喷嘴；其中，所述射流喷嘴沿所述第一喷管的延伸方向依次设有气流渐缩进口、喉部，所述喉部为一直管段，所述气流渐缩进口至所述喉部呈渐缩的喇叭口状。
13.优选的，所述射流喷嘴设有扩散口，且所述扩散口连接所述喉部的尾端，所述扩散口呈渐扩的口状；其中，所述扩散口渐扩的口锥角小于所述气流渐缩进口的喇叭口锥角，所述扩散口的口径小于所述气流渐缩进口的口径。
14.优选的，所述第一喷管与所述进料口的进料同步且连续喷射气流，所述第二喷管连续喷射气流或间歇喷射气流。
15.优选的，所述第一喷管有多个，多个所述第一喷管沿水平方向和/或垂直方向平行等距布置。
16.优选的，所述进风口进风为高于环境温度的热风。
17.本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
18.本技术提供的技术方案中，经不同工艺措施处理至约55％～65％含水率的污泥，进入射流破碎装置后，被经第一喷管喷出的气流破碎，尤其是不同规格尺寸的射流喷嘴喷射产生音速甚至超音速的高速气流，巨大的速度差作用下，污泥颗粒被撕裂破碎，并依靠高速气流携带破碎污泥至第一腔体与第二腔体交汇处；来自进风口的热风与破碎后的污泥颗粒在第一腔体与第二腔体处混合，并经出料口被带出射流破碎装置，进入后续干化装置或系统。
19.污泥颗粒进入第一腔体被充满腔体的高速气流撕裂破碎，污泥颗粒变得极小，比表面积变大；进一步的，污泥颗粒与干化热风接触面积增加，颗粒的传热传质效率提升，干化能耗降低，节约了干化能耗。
20.由于撕裂破碎后的污泥颗粒变小，比表面积增加，与热风一经接触，污泥颗粒表面被快速干化，表面被快速干化的污泥颗粒黏性丧失，避免了后续干化装置发生污泥粘壁现象。
21.经第一喷管破碎的污泥颗粒，可以经第二喷管进一步的破碎，进一步的降低污泥颗粒；同时，避免可能的污泥颗粒的粘壁。第二喷管也可间歇性的喷射，对粘壁物料进行破碎式清理，即清理了粘壁，又破碎了粘壁物料。
22.综上所述，射流破碎装置避免了机械破碎方式下的污泥粘结、破碎失效问题；实现了污泥等高含水率固态物质的撕裂破碎，为其进一步的干化干燥、水分脱除创造了条件，提升了进一步干化干燥的传热传质速率，降低干化干燥能耗。
附图说明
23.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。其中：
24.图1为根据本技术的一些实施例提供的一种污泥射流破碎装置的结构示意图；
25.图2为图1所示实施例的污泥射流破碎装置沿第一方向的剖视图；
26.图3为根据本技术的一些实施例提供的一种射流喷嘴的剖面示意图。
27.附图标记说明：
28.101、壳体；102、第一喷管；103、第二喷管；104、射流喷嘴；
29.111、进料口；121、进风口；131、出料口；141、第一腔体；151、第二腔体；114、气流渐缩进口；124、喉部；134、扩散口。
具体实施方式
30.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。各个示例通过本技术的解释的方式提供而非限制本技术。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本技术的范围或精神的情况下，可在本技术中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本技术包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
31.在本技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。本技术中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
32.如图1至图3所示，该污泥射流破碎装置包括：壳体101、第一喷管102和第二喷管103。所述壳体101上设置有进料口111、进风口121和出料口131，进风口121和出料口131相对布置于壳体101的两端，所述进料口111位于所述进风口121与所述出料口131之间；所述壳体101内部设置有第一腔体141和第二腔体151，所述进料口111与所述第一腔体141连通，所述进风口121与所述第二腔体151连通，所述第一腔体141和所述第二腔体151相交汇，且在交汇处设置所述出料口131。所述第一喷管102插入所述第一腔体141内，且所述第一喷管102的气流出口靠近所述进料口111，用于向所述第一腔体141内喷射气流。具体的，所述第一喷管102与所述进料口111的进料同步且连续喷射气流。
33.通过隔板将壳体101内部的腔体沿垂直方向分割为上下并列设置的第一腔体141和第二腔体151，第一腔体141与进料口111连通；第二腔体151与进风口121连通，第一腔体141与第二腔体151的交汇处设置出料口131。籍此，使由进料口111进入的污泥在第一腔体141中被第一喷管102喷射的高压气流破碎，减小污泥颗粒的粒度，增大污泥的比表面积，且有效避免了由进料口111进入的污泥落入第二腔体151中而影响进风效果。
34.在本技术实施例中，所述进料口111沿垂直方向设置，有利于污泥从进料口111进入第一腔体141；由隔板将壳体101的内部腔体分割，形成沿垂直方向上下并列设置的第一腔体141和第二腔体151。其中，隔板位于壳体101内的一端悬空，且在隔板的悬空端，第一腔体141和第二腔体151相交汇。在此，需要说明的是，第一喷管102位于第一腔体141远离隔板悬空端的一端，由第一腔体141外部伸入第一腔体141内，对由进料口111进入的污泥喷射不小于0.3mpa的压缩气流，以对进入的污泥进行破碎。
35.在本技术实施例中，进风口121和出料口131连通第二腔体151，且进风口121至出料口131的延伸方向与第一喷管102的气流喷射方向相同。进一步的，第一喷管102沿第一方向插入第一腔体141，且沿第一方向喷射气流。在此，第一方向为第一腔体141的延伸方向。需要说明的是，第一方向也就是进风口121至出料口131的延伸方向，即第一腔体141和第二腔体151的延伸方向、第一喷管102的气流喷射方向相同，均为第一方向。籍此，第一喷管102
喷射的压缩气流在对污泥进行破碎后，有利于利用第一腔体141和第二腔体151内的气流流动，将破碎后的污泥送至出料口131。
36.在本技术实施例中，所述进风口121和所述出料口131相对布置于所述壳体101的两端。具体的，进风口121和出料口131沿第一方向布置，且位于壳体101的两端，出料口131位于第一腔体141的下部。籍此，污泥在第一腔体141内破碎后，在移动过程中，受自身重力作用向下坠落，输送至出料口131。
37.在本技术实施例中，经不同工艺措施处理至约55％～65％含水率的污泥，经进料口111进入污泥射流破碎装置后，被经第一喷管102喷出的气流破碎，尤其是不同规格尺寸的射流破碎喷嘴产生音速甚至超音速的高速气流，在巨大的速度差作用下，污泥颗粒被进入充满第一腔体141的高速气流撕裂破碎，并依靠高速气流携带破碎污泥至第一腔体141与第二腔体151处混合，并经出料口131被带出射流破碎装置，进入后续干化装置或系统。
38.在一些可选实施例中，所述第一腔体141与所述第二腔体151的交汇处至所述出料口131为锥状腔体；所述锥状腔体的具有一倾斜向下的上侧壁，所述上侧壁由所述第一腔体141延伸至所述出料口131。具体的，锥状腔体中，由第二腔体151至出口为直线状，由第一腔体141至出口为向下倾斜的锥状(上侧壁)，籍此，在保证由进风口121进入的气流能量不会浪费、损失的前提下，将第一喷管102沿第一方向喷射的气流通过向下倾斜的上侧壁引导至出口，形成对破碎后的污泥的有效输送引导。
39.在一些可选实施例中，所述污泥射流破碎装置还包括：第二喷管103，所述第二喷管103，位于所述第一腔体141和所述第二腔体151的交汇处，靠近所述锥状腔体的上侧壁，且位于所述第一腔体141的延伸方向，用于向所述第一腔体141和所述第二腔体151的交汇处的内侧壁喷射气流。具体的，所述第二喷管103连续喷射气流或间歇喷射气流。
40.在本技术实施例中，第二喷管103沿第二方向插入壳体101，且沿第二方向喷射气流。其中，所述第一方向、所述第二方向均为水平方向，且所述第一方向、所述第二方向相互垂直；所述第二喷管103的气流喷射方向与所述第一喷管102的气流喷射方向相互垂直。籍此，通过将第一喷管102沿第一方向插入第一腔体141并沿第一方向喷射气流，一方面，第一喷管102喷射的高压气流在第一喷管102内不经过变向，进一步提高了第一喷管102喷射高压气流的能量利用效率，避免高压气流输送带来的能量损失；另一方面，第一喷管102的气流喷射方向与进风口121的气流方向相一致，避免了由第一腔体141至出料口131的气流与第二腔体151至出料口131的气流的相互干扰影响；同时，使第一腔体141内的气流与第二腔体151内的气流形成协同作用，将污泥输送至出料口131。
41.在本技术实施例中，第一喷管102的轴线位于第一腔体141沿垂直方向的中部，第二喷管103靠近锥状腔体的上侧壁设置，将壳体101内分割为第一腔体141和第二腔体151的隔板的端部不超过锥状腔体的上侧壁与第一腔体141的连接部位。籍此，在保证将壳体101分割为相互不干扰的第一腔体141和第二腔体151的同时，形成对污泥的二次破碎以及对粘壁污泥的有效清理。
42.在本技术实施例中，所述第二喷管103位于所述锥状腔体内，且靠近所述锥状腔体的上侧壁。籍此，一方面，使得第一喷管102喷射的气流在第一腔体141内对污泥进行充分的破碎；另一方面，形成对破碎后的污泥的二次破碎，进一步降低污泥的粒径，避免可能的污泥颗粒的粘壁；同时，降低了第二喷管103喷射的气流与第一喷管102喷射的气流的相互干
扰，有效提高对污泥的破碎效果。
43.在本技术实施例中，将第一喷管102靠近进料口111设置，可以使第一喷管102喷射的高压气流在第一时间形成对进入第一腔体141的污泥的冲击破碎，提高高压气流对污泥进行射流破碎时的能量利用效率。
44.在本技术实施例中，所述第二喷管103有多组，多组所述第二喷管103布置于所述壳体101上，每组所述第二喷管103包含两个所述第二喷管103，每组的两个所述第二喷管103的轴线重合。籍此，通过将两个所述第二喷管103相对布置于所述壳体101的两侧，且两个所述第二喷管103的轴线重合。一方面，通过两个第二喷管103相对设置，相向喷射气流，对污泥在两股相向的气流作用下进行破碎，进一步提高了对污泥的破碎效果；另一方面，通过相对布置的第二喷管103相向喷射气流，可以对第一腔体141的相对的侧壁上的污泥形成有效的清理，进一步提高了对第一腔体141的清理作用，防止污泥在破碎腔体内形成堵塞。
45.在本技术实施例中，在第一腔体141和第二腔体151的交汇处沿第二方向插入第二喷管103，使第二喷管103喷射的气流与第一喷管102喷射的气流相互垂直，不但使经第一喷管102破碎后的污泥在第二喷管103的喷射的气流作用下，得到进一步的破碎，而且能够对第一喷管102破碎后、粘贴在第一腔体141内壁的污泥进行清理，将其从第一腔体141的内壁上吹落，使其在第一喷管102、第二喷管103的共同作用下向出口处移动。籍此，通过第二喷管103对污泥进行二次破碎以及对腔体内壁进行清理。
46.在一些可选实施例中，所述第一喷管102的气流出口安装有射流喷嘴104；和/或，所述第二喷管103的气流出口安装有所述射流喷嘴104；其中，所述射流喷嘴104沿所述第一喷管102的延伸方向依次设有气流渐缩进口114、喉部124，所述喉部124为一直管段，所述气流渐缩进口114至所述喉部124呈渐缩的喇叭口状。
47.在本技术实施例中，第一喷管102内的气流，由较大口径的气流渐缩进口114进入，由于气流渐缩进口114与喉部124之间呈截面逐渐减小的喇叭口状，因而，气流在气流喷射井口至喉部124之间被不断的加速，使气流的喷射速度得到不断提高。
48.在一具体的例子中，所述射流喷嘴104还具有扩散口134，且所述扩散口134连接于所述喉部124的尾端，所述扩散口134呈渐扩的口状；其中，所述扩散口134的口锥角小于所述气流渐缩进口114的喇叭口锥角，所述扩散口134的口径小于所述气流渐缩进口114的口径。
49.在本技术实施例中，所述气流渐缩进口114至所述喉部124、所述喉部124至所述扩散口134均呈喇叭口状。在此，为增大喷射气流对由进料口111进入的污泥的作用面积，将扩散口134的口径适当增大，使得经过不断提速的气流，在由喉部124至扩散口134喷出时，喷射面积得到不断的提高，籍此，在保证喷射气流具有高速度、高能量的前提下，对污泥具有更大的破碎面积，提高对污泥的破碎效率。
50.需要说明的是，不同规格尺寸的射流喷嘴104能够产生不同速度的高压气流，比如，产生亚音速、音速或超音速的高压气流。
51.在一具体的例子中，第一喷管102的气流出口安装射流喷嘴104，向由进料口111进入的污泥喷射不小于0.3mpa的压缩气流，实现对进入的污泥进行破碎，并使第一腔体141中形成流向出料口131的气流，将破碎后的污泥输送至出料口131。
52.在另一具体的例子中，第二喷管103的气流出口安装射流喷嘴104，对向出料口131
移动的污泥间歇喷射不小于0.3mpa的压缩气流，能够对粘贴在第一腔体141内壁上的污泥进行破碎式清理，将其从第一腔体141的内壁上吹落，即清理了粘壁，又破碎了粘壁物料，有效避免污泥在内壁上粘贴造成的腔体堵塞。
53.在再一具体的例子中，第一喷管102、第二喷管103的气流出口均安装有射流喷嘴104，通过第一喷管102对由进料口111进入的污泥进行第一次破碎，并将破碎后的污泥向出料口131输送；通过第二喷管103对经第一喷管102破碎后的污泥进行二次破碎，进一步减小污泥颗粒粒度，增大比表面积，有效避免污泥的粘结，同时可以降低污泥在内壁上的粘贴，防止污泥堵塞第一腔体141。
54.在一具体的例子中，所述气流渐缩进口114至所述喉部124的间距小于所述喉部124至所述扩散口134的间距。同时，由于气流渐缩进口114的口径大于扩散口134的口径，因而，气流在由气流渐缩进口114至喉部124时，即可得到有效的提速，满足高压喷射的需求。
55.在一些可选实施例中，所述第一喷管102有多个，多个所述第一喷管102沿水平方向和/或垂直方向平行等距布置。当第一喷管102沿垂直方向布置有多行时，每行的多个第一喷管102平行等距布置，相邻两行的喷管交错布置，籍此，有效提高第一喷管102喷射的气流对进入污泥破碎装置的污泥的破碎效果。
56.在一些可选实施例中，所述进风口121进风为高于环境温度的热风。籍此，污泥颗粒被充满腔体的高速气流撕裂破碎，污泥颗粒变得极小，比表面积变大，污泥颗粒与干化热风接触面积增加，颗粒的传热传质效率提升，干化能耗降低，节约了干化能耗。在此，由于撕裂破碎后的污泥颗粒变小，比表面积增加，与热风一经接触，污泥颗粒表面被快速干化，表面被快速干化的污泥颗粒黏性丧失，避免了后续干化装置发生污泥粘壁现象。
57.本技术实施例提供的污泥射流破碎装置，避免了机械破碎方式下的污泥粘结、破碎失效问题；能够在污泥脱水后、干燥前，对污泥进行处理，将污泥进行破碎，实现了污泥等高含水率固态物质的撕裂破碎，为其进一步的干化干燥、水分脱除创造了条件，使后续干化过程更高效，有效提升了进一步干化干燥的传热传质速率，降低干化干燥能耗。
58.以上所述仅为本技术的优选实施例，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种污泥射流破碎装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体上设置有进料口、进风口和出料口，所述进风口和所述出料口相对布置于所述壳体的两端，所述进料口位于所述进风口与所述出料口之间；所述壳体内部设置有第一腔体和第二腔体，所述进料口与所述第一腔体连通，所述进风口与所述第二腔体连通，所述第一腔体和所述第二腔体相交汇，且在交汇处设置所述出料口；第一喷管，所述第一喷管插入所述第一腔体，且所述第一喷管的气流出口靠近所述进料口，用于向所述第一腔体内喷射气流。2.根据权利要求1所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述第一腔体与所述第二腔体的交汇处至所述出料口为锥状腔体；所述锥状腔体具有一倾斜向下的上侧壁，所述上侧壁由所述第一腔体延伸至所述出料口。3.根据权利要求1所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述污泥射流破碎装置还包括：第二喷管，所述第二喷管位于所述第一腔体和所述第二腔体的交汇处，靠近所述锥状腔体的上侧壁，且位于所述第一腔体的延伸方向，用于向所述第一腔体和所述第二腔体的交汇处的内侧壁喷射气流。4.根据权利要求3所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述第一喷管沿第一方向插入所述第一腔体，且沿所述第一方向喷射气流；所述第二喷管沿第二方向插入所述壳体，且沿所述第二方向喷射气流；其中，所述第一方向为所述第一腔体的延伸方向，所述第二方向与所述第一方向相垂直。5.根据权利要求3所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述第二喷管有多组，多组所述第二喷管布置于所述壳体上，每组所述第二喷管包含两个所述第二喷管，每组的两个所述第二喷管的轴线重合。6.根据权利要求3所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述第一喷管的气流出口安装有射流喷嘴；和/或，所述第二喷管的气流出口安装有所述射流喷嘴；其中，所述射流喷嘴沿所述第一喷管的延伸方向依次设有气流渐缩进口、喉部，所述喉部为一直管段，所述气流渐缩进口至所述喉部呈渐缩的喇叭口状。7.根据权利要求6所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述射流喷嘴还具有扩散口，且所述扩散口连接于所述喉部的尾端，所述扩散口呈渐扩的口状；其中，所述扩散口的口锥角小于所述气流渐缩进口的喇叭口锥角，所述扩散口的口径小于所述气流渐缩进口的口径。8.根据权利要求3所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述第一喷管与所述进料口的进料同步且连续喷射气流，所述第二喷管连续喷射气流或间歇喷射气流。9.根据权利要求1所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述第一喷管有多个，多个所述第一喷管沿水平方向和/或垂直方向平行等距布置。10.根据权利要求1所述的污泥射流破碎装置，其特征在于，所述进风口进风为高于环境温度的热风。

技术总结
本申请提供了一种污泥射流破碎装置。该装置中，壳体上设置有进料口、进风口和出料口，进风口和出料口相对布置于所述壳体的两端，进料口位于进风口与出料口之间；壳体内部设置有第一腔体和第二腔体，进料口与第一腔体连通，进风口与第二腔体连通，第一腔体和第二腔体相交汇，且在交汇处设置出料口；第一喷管插入第一腔体，且第一喷管的气流出口靠近进料口，用于向第一腔体内喷射气流。籍此，有效避免了机械破碎方式下的污泥粘结、破碎失效问题；实现了污泥等高含水率固态物质的撕裂破碎，为其进一步的干化干燥、水分脱除创造了条件，提升了进一步干化干燥的传热传质速率，降低干化干燥能耗。耗。耗。


技术研发人员：王兆斌 屈志杰 郭新齐 张威 王杰
受保护的技术使用者：新乡市长城机械有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/3/8