摘 要

随着我国的经济持续快速发展，自然环境的开采与天然资源利用不断增加，环境污染逐渐加重，长期积累的生活型污染、工业污染等成为阻碍社会持续发展的瓶颈，也对人类的生命造成巨大威胁。人类对环境保护越来越重视，废弃物的处理和回收再利用成为不可或缺的一部分，其中许多高湿、粘性废弃物（污泥、湿排粉煤灰、电池泥）对环境和人类危害很大，而污泥经适当处理后，如果符合卫生标准则可进行综合利用，在消化过程中产生的污泥气(沼气)可作为能源或化工利用。可见污泥的处置，不是消极的，而是积极的、其至是生产性的。所以对这些粘稠性物料的处理回收再利用是非常有必要的，本文设计的烘干打散一体化设备就是专门针对污泥这种粘稠性物料，对物料进行打碎、搅拌、烘干，效率高，还可以控制物料在烘干打散设备中的停留时间，相应的物料被烘干后的水分也会更少。

本文主要研究设计了烘干打散一体化设备的工作原理和基本结构，分析国内外的干燥设备和干燥技术发展，并与传统的烘干机（转筒烘干机、流化床烘干机、带式烘干机）进行对比分析，总结烘干打散一体化设备优势。同时对干燥相关的理论知识进行介绍，介绍物料含湿量的计算，分析高粘稠物料与水分的结合方式，高粘稠物料的干燥特性，以及干燥速率曲线和影响干燥速率的相关因素。对烘干打散一体化设备的相关参数进行计算，包括筒体尺寸、电动机速率与主轴转速，简要的进行热工计算。还对烘干打散一体化设备的主要结构进行设计（电机的选用、V带轮传动的设计等）。

关键词：烘干打散，高粘稠物料，干燥速率，污泥

Abstract

With the sustained and rapid development of China's economy, the exploitation of natural environment and the utilization of natural resources continue to increase, environmental pollution gradually aggravates, the long-term accumulation of life pollution, industrial pollution and other bottlenecks hindering the sustainable development of society, also poses a great threat to human life. Human beings to pay more and more attention to environmental protection, waste disposal and recycling, become an integral part of many high wet, sticky waste (sludge, wet fly ash, mud battery) great harm to environment and human, and the sludge after appropriate treatment, if conform to the hygiene standards can make a comprehensive utilization, in the digestion process of sludge gas (methane) can be used as energy or chemical use. The disposal of sludge is not passive, but active and productive. So the handling of these viscous materials recycling is necessary, in this paper, the design of equipment is designed for the sludge drying scattered integration this sticky material, breaking the supplies, stirring, drying, high efficiency and can also control the residence time of material in drying scattered equipment, the corresponding material is dry after water will be less.

This paper mainly studied and designed the working principle and basic structure of integrated drying and dispersing equipment, analyzed the development of drying equipment and drying technology at home and abroad, and compared with the traditional dryer (drum dryer, fluidized bed dryer, belt dryer), summarized the advantages of integrated drying and dispersing equipment. Meanwhile, theoretical knowledge related to drying is introduced, including calculation of moisture content of materials, analysis of combination mode of high-viscosity materials and water, drying characteristics of high-viscosity materials, drying rate curve and related factors affecting drying rate. The relevant parameters of the drying and dispersing integrated equipment are calculated, including cylinder size, motor speed and spindle speed. It also designs the main structure of the integrated drying and dispersing equipment (selection of motor, design of v-belt wheel drive, etc.).

Key words: drying, high viscosity material, drying rate, sludge

目录

摘要 1

Abstract 2

第1章 绪论 4

1.1课题研究的背景 4

1.1.1引言 4

1.1.2粘稠废弃物的处置与资源化 4

1.2国内外粘稠废弃物利用现状 6

1.3烘干打散一体化设备研究意义 7

1.4本文结构安排 8

第2章 干燥技术理论基础 8

2.1湿物料的含湿量 8

2.2物料和湿分的结合形式 8

2.3湿物料的干燥特性 10

2.4湿物料的干燥特性曲线 11

2.4.1影响干燥速度因素 11

2.4.2干燥速率曲线 11

第3章 烘干打散设备工作原理与主要参数计算 12

3.1烘干打散一体化设备工作原理及基本结构 12

3.2热工计算 13

3.3主要参数计算 15

3.3.1筒体尺寸计算 15

3.3.2主轴转速及打散叶片与筒体的间隙 16

3.3.3电机功率 16

第4章烘干打散一体化设备的结构设计 17

4.1电动机的选用 17

4.1传动部分结构设计 17

4.2主轴的设计 19

4.3轴承的选用与计算 20

第五章 总结与心得体会 21

5.1全文的总结 21

5.2心得体会 22

致谢 22

参考文献 23

第1章 绪论

1.1课题研究的背景

1.1.1引言

随着我国的经济持续快速发展工商产业发展迅速，消费力惊人，相对地也在生产、消费过程中产生大量的污染物，以废气、废水和废弃物的形式排放到空气、水域和土壤等环境中。这些污染物，尤其是生活环境中存在的各种形式危害性物质（废弃物）对民众、生物的生命健康产生危害，并可能造成生态破坏与物种的灭绝!人类对环境保护越来越重视，废弃物的处理和回收再利用成为不可或缺的一部分，其中许多高湿、粘性废弃物（污泥、电池泥、湿排粉煤灰）对环境和人类危害很大。污泥是人类生活生产等活动带来的废弃物，不可避免，污泥其含有毒性有机物、致病微生物和重金属三类物质，对人类的危害非常大。

而对于污泥的处理，如果直接填埋或焚烧，对自然产生的危害更加严重。污泥的焚烧处理是目前国外最通行的方法，他们认为该法比较经济，特别在大工厂及人口稠密的地区是有效的，可以使污泥的体积减少到最少量（减少到原有污泥体积的5%）。如日本鹿岛石油化工联合企业的深芝处理场将污泥经重力浓缩及真空吸滤机脱水后，最终以多段炉焚烧处理。如果燃烧装置有问题，燃烧不完全，焚烧法仍然会引起二次公害。

1.1.2粘稠废弃物的处置与资源化

现在，污泥数量年年增加，防止河流污染更为迫切，新建大量的污水处理厂或改造、扩建现有装置的呼声更高，污泥的处理就成了一个更为困难的问题了。而且，由于生活水平的提高，工业生产的发展，污泥数量还有进一步增加的倾向。下面主要以污泥为代表说明粘稠废弃物的处置与资源化。

在城市污水和工业废水处理的过程中，产生很多沉淀物与漂浮物。一级污水处理厂，产生的污泥量约占总处理污水量的0.3~0.5%(体积)，如进行深度处理，污泥量还可能增加0.5~1.0倍。这些物质必须及时处理与处置，才能保证污水处理厂的正常运行和处理效果，保护环境，变害为利，变废为宝。随着环境保护事业的不断发展，并由于污泥处置费用约占污水处理厂总运行费用的20~50%所以对污泥的处理必须予以充分的重视。

污泥处理主要有如下方法：

污泥经适当处理后，如果符合卫生标准则可进行综合利用，在消化过程中产生的污泥气(沼气)可作为能源或化工利用。可见污泥的处置，不是消极的，而是积极的、其至是生产性的。

随着我国污水处理事业的发展，污水处理所需动力日益增加。污水的处理量每增加一立方米，如采用一级(物理)处理时约需增加电量0.07度;采用二级(鼓风活性污泥法)处理时，约需增加用电量0.17~0.19度。城市污水若全部进行二级处理，耗电量是非常巨大的。如果利用污泥气发电，则可以满足污水处理厂的部分或全部电力需要。污泥气作为污水厂动力利用大、中型一级污水处理厂，如将污泥气用于气体发动机，带动发电机转换成电能，可满足厂内的动力和照明所需的电能，并还有盈余。在二级处理厂中，百分之60以上的动力用于空压机。为了提高热能利用率，可将发电机与鼓风机(或空压机)房合建在一个动力站内，鼓风机由气体发动机直接驱动，可使其机械总效室提高到25%，污泥气的其余部分转换成电能后还可再供其它动力设备使用。

为了确保污水处理厂的运行安仑，除设立压力储罐调节污泥气和燃烧器燃烧多余的污泥气外，还应考虑污泥气系统发生事故或污泥气供应不足时，采用其它能源的可能性:。如采用污泥气，汽油两用发动机或污泥气、重油两用发动机，也可采用煤气，电源等作为辅助能源。

1.2国内外粘稠废弃物利用现状

国外对于粘稠废弃物的处理利用起步较早，英国在19世纪年代末就发明第一座用于处理生活污水的厌氧消化池，在1906年，德国出现了第一个双层沉淀池（殷霍夫池），1938年美国水利土木工程师在水泥混凝土中掺和粉煤灰建造胡佛水坝。发达国家对污泥等废弃物的处理已有百年的历史，处理技术已经日益成熟。污泥的处置技术与资源化利用从1980年开始引起世界各国的重视。近20年来，世界各国已越来越重视污泥的堆肥化处置与农用资源化技术以及能源化利用技术，逐渐淘汰并禁止了生物固体的投海处置技术。下表1为欧美各国1983年生物固体的处置情况。

表1 1983年欧美各国污泥处理情况

我国城市污水处理及生物固体资源化利用起步较晚。1949年建国前，上海有3个二级污水处理厂投入运行，但都采用湿污泥直接作农肥或经干化床干化后作农肥，没有污泥厌氧消化等稳定处理设施。直至20世纪五六十年代，西安、太原、鞍山、成都等地城市污水处理厂相继建设了污泥厌氧消化池，才取得了一些污泥处理的经验。自20世纪七八十年代开始，城市污水处理发展较快，至1990年建成污水处理厂80余座，日处理能力277万m3，污水处理率仅为3.44%，而其中有污泥稳定处理设施的只有1/4，污泥处理、处置工艺及配套设备较为完善的还不到1/10。进入90年代，城市污水的处理有了较快的发展，处理量已有较大幅度增加，2000年全国湿污泥产生量已达2000万t/年（96%含水率），而其中进行稳定处理的很少，大部分都填埋焚烧处理，对环境危害极其严重，必须用科学的方法进行处理。

1.3烘干打散一体化设备研究意义

针对粘稠物料目前国内的常用烘干机存在着许多不足，本文设计了一种烘干打散一体化设备专门针对这些高湿、粘性物料，适用范围广，具有烘干速度快，效果好，节能，物料停留时间可调等优点，能对粘稠物料进行快速烘干，达到指定参数要求。

下表为常用的烘干设备性能对比：

表2.常见干燥设备性能对比

从上表可以看出，常用的烘干设备并不适用于高湿、粘性废弃物。而随着大量的粘稠废弃物的不断排出，社会发展对环境的要求越来越严格，我们需要合适的干燥设备对这些粘稠废弃物进行处理。本文所研究的烘干打散一体化设备专门针对粘性物料，高效节能，可以控制物料停留时间。

1.4本文结构安排

全文总共分为5章，具体内容如下：

第一章，对课题的背景和国内外现状的分析，提出烘干打散一体化设备的研究意义和研究内容，并介绍本文的结构安排。

第二章，介绍有关于干燥的相关理论与原理，以及常见的干燥方法和影响干燥速率的因素等。

第三章，介绍了烘干打散一体化设备的工作原理，并对主要参数进行计算。

第四章，对烘干打散一体化设备主要部位进行设计与校核。

第五章，全文的总结与展望。

第2章 干燥技术理论基础

2.1湿物料的含湿量

要进行干燥的物料是有各种不同结构，各种不同物理化学、机械性质、以及各种其他性质的物料。只有了解湿物料的这些性质，才可以正确地选用最合理的干燥方法和设备结构在千燥过程中所除去的部分或全部液体，即称“湿分”。包含在物料中的湿量用百分数表示，称为物料的“湿度”，有两种表示方法，即以湿分量与总物料量之比；或以湿分量与绝对干物料之比。前者称“湿基湿含量”，后者称“干基湿含量”，分别表示如下：

湿基湿含量：

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