空心槳葉干化物流分析
有了空心槳葉干燥器的機械模型，就可以量化觀察它作為一種污泥干化工藝的物流特點。
影響干化物流的主要有6項參數，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，處理量可以假設為一個定值，即承認廠家所給定的設計蒸發量有效不變。濕泥和干泥密度可以假設為定值，過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。
限于篇幅，以下不詳列過程，只討論結果和觀察：
1、平均進料含固率的影響
當污泥干化工藝采用干泥返混時，返混比以及物料在干燥器內的停留時間是主要關注對象。根據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目為例，進行物流分析。全干化時（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機型蒸發強度為14.1 kg/m2.h。取返混后平均進料含固率為變量，試算取值區間40～65％。結果如下：
【返混比例】 指處理1份質量的濕泥需返回的干泥比例。當入口平均含固率取值40％時，僅需返回0.3份的干泥。而取值65％時，返混比將上升為1.6，相差可達5倍之多。平均進料含固率取值低時，所需輸送的干泥量少，干燥器內物流輸送速度低。由于干燥器的斜度小，低速流動對降低干化過程中的粉塵有利。
【停留時間】空心槳葉干燥器文獻中常提到所謂“有效容積”，可能是指物料剛好浸沒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行的需要（大限度地利用好換熱面），干燥器內需保持一定的填充率。可假設污泥的容積恰好等于該“有效容積”。
當污泥容積恰好等于干燥器有效容積時，污泥在干燥器內的理論停留時間應在1小時12分至4小時30分之間。其中，40%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。參考不同文獻所報道的空心槳葉干燥器處理時間，可判斷空心槳葉干燥器所取的入口平均含固率應該在50％以下。
【干燥器內污泥留存量】指在瞬間停機時，干燥器內污泥的總留存量和干固體量。對此干燥器來說，入口平均含固率40-65%，對應的污泥存留量在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，干燥器內物流量越大。從工藝角度來說：
－ 每處理一公斤濕泥，在干燥器內至少要保持2～3公斤以上的混合物流，其中的三分之二以上為干固體；
－ 在初次啟動或長期停機后重啟時，可能需準備2～3倍于濕泥的干泥；
－ 在停機時需要較長的時間對干泥進行自然冷卻；
－ 瞬間停機時，干燥器內干泥的存留量達十幾噸不能清空；長期停機儲存可能引發自燃事故；
－ 當長期停運必需清空時，因槳葉沒有軸向推進作用，有相當一部分污泥可能無法靠重力清空，此時可能需要打開底部放空口，用水沖洗，但這會造成大量干固體進入水中；
－ 與大量干泥相關的安全性（粉塵、溫度、自燃等）成為一個不容忽視的潛在危險；
【干燥器內平均含固率】指在瞬間停機時，干燥器內總物流的平均含固率。入口平均含固率40-65%，干燥器內平均含固率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，此區間較為窄狹。
就污泥的流動性而言，事實上入口平均含固率低、停留時間長，其干燥器內平均含固率反而高，這樣更有利于蒸發。這一點對于前面所推論的“返混入口平均含固率低于50％”是一個支持。
【干燥器出口體積流量】干泥的體積流量是涉及傳導型干燥器安全性的一個重要指標。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溢流堰憑重力進行的，密度低、質輕的污泥有可能在排出口上方搭橋，尾部一般難以設置機械破拱和排料裝置，搭橋和堵塞有可能造成安全事故。
根據計算，入口平均含固率40-65%，則出口體積流量在4.4-14.2立方米/小時之間，入口平均含固率越低，流量越小。
當采用較低的返混后平均含固率時，干泥在干燥器內的流速較低，流量小，這對于內部沒有任何機械推進機構、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說可能是十分必要的。在此，進一步支持了前面的推論：返混后的入口濕泥含固率應該低于50％。
2、濕泥含固率的影響
仍采用13W2500機型。取返混后平均進料含固率為40％為定值。仍維持此干燥器的蒸發強度為14.1 kg/m2.h，即蒸發量不變，調整處理量為相應定值。取濕泥含固率為變量，區間20～30％。
【處理量和蒸發量】在濕泥含固率為20-30%之間時，處理量在4200～4900 kg/h之間，以含固率2％為間隔，蒸發量落在3267～3285 kg/h之間。
【返混比】在濕泥含固率為20-30%之間時，干泥返混的重量比為0.4–0.2，返混比隨著濕泥含固率的上升而下降。
【停留時間】在濕泥含固率為20-30%之間時，停留時間在4小時25分～4小時39分之間。濕泥含固率越高，其在干燥器內的停留時間越長。從這一點看，對低于20%含固率的濕泥干化，只要有返混存在，倒不是什么問題。
【干燥器內污泥存留量】在濕泥含固率為20-30%之間時，存留量在14766～15381公斤之間，干固體量在10388～10937公斤之間，相差不大。
濕泥含固率增加，干燥器內的污泥存留量也隨著增加。干燥器內仍具有干固體量積存量高的問題。
【干燥器內平均含固率】在濕泥含固率為20-30%之間時，平均含固率落在70.1%-70.9%這樣一個很窄的區間內。
在出口含固率一定時，濕泥含固率的變化，并不影響干燥器內平均物質干度高的特點。
3、干泥含固率的影響
本項試算的目的是考察空心槳葉實現不同干度污泥干化的可能性問題。
仍采用13W2500機型。取返混后平均進料含固率為40％為定值。維持此干燥器的蒸發強度在14～15 kg/m2.h之間，通過調整處理量和進料含固率，獲得此區間的蒸發量。取干泥含固率為變量，區間45～95％，以10％為間隔。
【處理量和蒸發量】當干泥含固率為45%-95%時，處理量將取在4400～5900 kg/h之間，蒸發量落在3242～3506 kg/h之間。假設此蒸發量在13W2500的范圍內。
【返混比】當干泥含固率為45%-95%時，對應的干泥返混比為4.0-0.25。隨著干泥含固率的下降，返混比會急劇上升。在出口含固率為45％時，返混比高達4.0，從物流角度看，這是不可能的。
這里可以提出第二個重要推論：低含固率時很難實現干泥返混。換句話說，如果空心槳葉干燥器考慮采用增加物料本身的流動性，通過物流之間的剪切力來避免濕泥在無法采用機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，空心槳葉干燥器基本上不能實現低干度的污泥半干化。
【干燥器內污泥存留量】當干泥含固率為45%-95%時，干燥器內的瞬間留存量為16748-15125公斤，干固體量為6062-11288公斤。隨著干泥含固率的上升，干燥器內的總物質存留量略微下降，但干固體量大幅度上升。
從總物流量看，可證實空心槳葉干燥器無論實現何種干化含固率，均需在干燥器內維持較高的物流量的觀察結論。
【干燥器出口的干泥流量】當干泥含固率為45%-95%時，污泥在干燥器出口的體積流量為32.8-3.9立方米/小時。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，少流量只有3.9立方米/小時，而低干度半干化則需流動高達32.8立方米/小時。
對體積流量的觀察有重要意義。干化污泥的干度越低，如果仍進行返混，所涉及的半干化物流量會極大化。在實際應用中這是不可能的。這一點亦可證實前面的推論：低干度半干化時難以實現干泥返混。
【停留時間】當干泥含固率為45%-95%時，污泥在干燥器內的平均停留時間為30.8-302.4分鐘。從停留時間上可注意到，隨著出口含固率的提高，污泥在干燥器內的停留時間延長。長可達5小時，短才30分鐘。
使物料在很短的時間內通過干燥器，需要有較為有力的輸送機制。空心槳葉干燥器的槳葉和刮板恰好均完全沒有此軸向推力。
以含固率55％時的物流量為例，要想使大量污泥（6.21立方米，對應的干泥輸出體積流量12.1立方米/小時）在30.8分鐘內走完約12米的行程，假設污泥形成一個以干燥器截面寬度2.27米為寬、平均厚度0.05米的污泥層，該污泥層應達到0.182米/秒的流速才能實現。不難想像，在空心槳葉干燥器中類似的物流移動速度是無法實現的。
這一點可證明前面的推論：在低干度半干化時，空心槳葉干燥器無法實現干泥返混。
【干燥器內平均含固率】有研究文獻已經指出，干燥器內的污泥平均含固率對空心槳葉蒸發強度具有重要影響。當干燥器內的含固率低于76％時，物料尚沒有超越其黏性區，顆粒間的分散狀態不佳，流動性差，將影響傳熱效果。
當干泥含固率為45%-95%時，干燥器內物質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。當出口終干泥產品含固率為65％時，干燥器內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”區間內（約32～57％），其換熱條件可能不佳。
對平均含固率的分析結果表明，空心槳葉干燥器可能難以實現污泥低干度半干化。
常州市優博干燥工