CN103771680A - 一种序批式余热回收真空干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种序批式余热回收真空干燥装置，包括：真空泵、压缩机、除湿蒸发器、冷凝器、节流阀和干燥机。其中干燥机又是由传送带、挡板和过滤网组成。本发明采用的序批式干燥方法，这种方法能够根据所要干燥物质的性质，例如，物质的含水率，干化性质以及颗粒大小等调节其在干燥机内的停留时间，保证物质能够充分干燥。本发明采用的是干燥机内真空干燥方法，这可以加快物质水分的蒸发，从而加快其干化速度。本发明回收利用已干燥完全物质的剩余热量这部分低品位能源，做到了充分节约高品位能源。

Description

一种序批式余热回收真空干燥装置

技术领域

本发明属于物质干燥技术领域，具体涉及一种序批式余热回收真空干燥装置，利用该装置可以回收干燥后物质的余热，达到充分利用低品位的能源，降低高品位能源的消耗的目的，同时还能减小物质干燥过程中大量热气的排出对环境造成的二次污染。

背景技术

随着经济发展、人口增长和城市化进程的加快以及污水处理率的提高，市政污泥的产生量也越来越大，但是我国污泥处理技术和装备却普遍落后，污泥安全处理处置的保障率很低，成为目前我国面临的一个急需解决的问题。

污泥干燥是用热源对污泥进行深度脱水的处理方法，它能使污泥显著减容，体积可以减少4-5倍，产品稳定、无臭、无病原生物，干化处理后的污泥产品用途多，可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。常规的污泥干燥机使用电热或燃煤、燃油锅炉产生蒸汽等高品位能源，不仅消耗大量能源，增加碳排放，而且该技术干燥温度高，与环境温差大，排气温度高，能源利用效率低，运行成本高，不适合现在社会提倡的节能减排目标。另外燃煤、燃油锅炉热源产生的烟气对大气产生二次污染，需要额外气体污染处理费用。污泥干燥的另一种常用方式为辐射干燥，其原理为将能量直接作用于物料，可减少内部热量传递的阻力，干燥速度较快，但热效率较低，干燥成本和运行费用较高。污泥干化的一次性投资及运行费用高，在很大程度上阻碍了污泥干燥的应用和推广，延缓了中小型城市污水处理厂污泥处理的进程。现在许多污水处理厂的污泥大量堆积，对环境已造成了严重的二次污染。

污泥干燥方法多种多样，但是无论使用哪种方法干燥污泥，在污泥干燥过程中，蒸发排放的湿空气温度较高，所含可利用的能量多。但是，因湿空气含有的水分较多，不能用来直接干燥污泥，并且温度也达不到直接用来干燥污泥的标准，所以许多研究或专利中未考虑回收利用这部分湿热空气。在绿色能源理念指导下，回收利用干燥污泥产生的湿热蒸汽中的低品位能量，降低高品位能源消耗，提高能源利用效率，不仅能够减少污泥干燥过程产生湿热蒸汽散发到大气中形成的二次污染，还能够间接的减少能源产生过程中对其他能源的消耗。

 

发明内容

本发明针对现有的污泥干燥工业设备，在污泥干燥过程中，存在干燥效率低，干燥时间长等缺点，提出一种序批式余热回收真空干燥装置。

不同性质污泥的含水量不同，其所需的干燥时间也就不同，为了污泥干燥的更加充分彻底，本发明采用了序批式的污泥进料方式。

除此之外，现有的污泥干燥工业设备在干燥过程中，蒸发排放的湿空气潜热值很大，所含可回收利用的能量较多。但是，因湿空气含有的水分较多，直接用来干燥污泥的效果较差，并且温度也达不到直接用来干燥污泥的标准，所以这部分可重复利用的热能并没有得到回收利用。为了解决以上问题，本发明回收利用了污泥干燥过程中产生的湿热蒸汽中的这部分潜热值，降低高品位能源的消耗量，提高了能源利用效率。

本发明提出的序批式余热回收真空干燥装置，由真空泵1、余热回收热泵和干燥机组成，其中：

余热回收热泵由除湿蒸发器2、压缩机3、冷凝器4和节流阀5依次连接组成，构成的一个闭合的循环管路；

干燥机由保温外壳6、传送带7、粉碎机8、过滤网和挡板组成，干燥机内分别为干燥机上部和干燥机下部，若干条传送带7均匀分布于干燥机内，粉碎机8位于干燥机顶部，干燥机上部12一侧设有第一过滤网9-1，所述第一过滤网9-1连接第一空气出口10-1，底部设置有第一挡板11-1；干燥机下部13一侧设有第二过滤网9-2，所述第二过滤网9-2连接第二空气出口10-2，底部设置有第二挡板11-2；

真空泵1的输入端连接干燥机上部12的第一空气出口10-1，输出端连接除湿蒸发器2，除湿蒸发器2连接冷凝水排管14，第二空气出口10-2连接冷凝器4；冷凝器4连接干燥机上部12；真空泵1将干燥机上部12抽成负压，干燥机上部12的热蒸汽经第一空气出口10-1流出，经真空泵1进入除湿蒸发器2内，所述热蒸汽中的水分被冷凝，通过冷凝水排管14排出，得到干冷空气；同时，除湿蒸发器2内的制冷剂吸热，经压缩机3压缩后，变成高温高压制冷剂，进入冷凝器4；所述干冷空气经第二空气出口10-2进入冷凝器4；冷凝器4对所述干冷空气加热升温，得到的热空气进入干燥机上部12干燥污泥，冷凝器4中的高温高压制冷剂放热后变成低温高压制冷剂，经节流阀5后，变成低温低压制冷剂，完成一个循环。

本发明中，所述污泥传送带7的布置是多条传送带上下摆放。

本发明采用的是序批式物质进料法，并且将干燥机的整体分成干燥机上部12和干燥机下部13，利用来自冷凝器4的高温气体对干燥机上部12部分的物质进行干燥，利用来自除湿蒸发器2的低温气体回收干燥机下部13部分已干燥物质的余热，达到节约能源的目的。

本发明利用真空泵1将干燥机内抽成负压，这样干燥物质中的水分更容易散失，其干燥所用的时间就更短，干燥效率更高。

本发明除湿蒸发器2、压缩机3、冷凝器4、节流阀5以及四者之间的连接管路构成了一个闭合的循环，循环管路内填充了制冷剂。除湿蒸发器2的作用是将来自真空泵1的湿热空气与制冷剂进行换热，形成干冷的空气，回用到干燥机；压缩机3的作用是将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，然后输送给冷凝器4；冷凝器4的作用则是将来自干燥机下部13部分的空气进一步加热，然后回用到污泥干燥机上部12部分，干燥物质；节流阀5的作用是将来自冷凝器4的低温高压的制冷剂转变成更低温低压的制冷剂。

本发明在污泥进口处使用了粉碎机8，其功能是在干燥物质进入干燥机前将其进行粉碎，这样更有利于物质干燥，可有效地节约了干燥时间，提高干燥效率。

本发明干燥机的保温外壳6是由保温材料制成的，其保温效果好，能有效的阻止干燥机内热量的散失，更加节约能源。

本发明在干燥机第一空气出口10-1、第二空气出口10-2处安装了第一过滤网9-1、第二过滤网9-2，有效的阻止污泥干燥机内的粉尘进入真空泵和冷凝器，对其造成损坏。

本发明在干燥机中使用了多条传送带来输送颗粒物质，并且传送带7的布置是多条传送带上下摆放的，这样可以大大节约物质干燥机的占地面积，有利于整套装置的推广使用。

本发明与现有广泛使用的干燥设备相比，其特点及优势在于：

（1）    该序批式余热回收真空干燥装置，能够回收利用物质干燥过程中产生的湿热蒸汽所含的巨大潜热值，不仅能够降低高品位能源的消耗量，提高能源利用效率，还能显著降低物质干燥过程中的废气排放给环境带来的二次污染，符合绿色、节能、环保的要求，因此其具有广阔的应用前景。

（2）    该序批式余热回收真空干燥装置，利用的序批式物质干燥方法，干燥机分为两部分，干燥机上部可以根据物质的性质，具体调节其干燥时间，可操作性强，干燥机下部用于回收已干燥物质中的余热，节约能源。

（3）    该序批式余热回收真空干燥装置，与其他干燥设备相比，使用了真空泵将污泥干燥机内抽成负压，有利于干燥物质中水分的蒸发，从而提高了干燥效率。

（4）    该序批式余热回收真空干燥装置，在干燥机物料进口处，使用粉碎机将进入装置的干燥物资进行粉碎，这样可以显著缩短物质干燥所需的时间，提高该装置的干燥效率。

（5）    该序批式余热回收真空干燥装置，在干燥机中，使用的是多条传送带上下立体布置方式，取代了一般干燥设备一条传送带的水平布置方式，这样可以大大节约装置的占地面积。

（6）    该序批式余热回收真空干燥装置，利用除湿蒸发器2、压缩机3、冷凝器4、节流阀5以及四者之间的连接管道构成的一个闭合的循环管路，管路内填充了制冷剂。这个循环管路可以将回收的低温余热升温，用于污泥干燥。

（7）    该序批式余热回收真空干燥装置，其应用范围广，不仅适用于污泥干燥，还适用于谷物，面粉等物质的干燥。

附图说明

图1 本发明序批式余热回收真空干燥装置的整体结构示意图。

图中标号：1真空泵，2除湿蒸发器，3压缩机，4冷凝器，5节流阀，6保温外壳，7传送带，8粉碎机，9-1、9-2分别为第一、第二过滤网，11-1、11-2分别为第一、第二污泥挡板，10-1、10-2分别为第一、第二空气出口，12干燥机上部，13干燥机下部，14冷凝水排管。

具体实施方式

以下结合附图1和发明人依本发明技术方案所完成的具体实例，对本发明作进一步的详细描述。

具体实施例：该序批式余热回收真空干燥装置的干燥污泥的运行过程

     如图1所示，该装置主体主要包括真空泵1、除湿蒸发器2、压缩机3、冷凝器4、节流阀5和干燥机，其中干燥机又是由保温外壳6、传送带7、粉碎机8、第一过滤网9-1、第二过滤网9-2和第一挡板11-1、第二挡板11-2组成。

装置运行开始时，第一挡板11-1、第二挡板11-2呈关闭状态，真空泵1、除湿蒸发器2、压缩机3、冷凝器4和节流阀5均开启，干燥机上部12的传送带开始运行，污泥从粉碎机8进入干燥机，此时的污泥被粉碎成小颗粒。当最前端污泥到达第一挡板11-1时，停止添加污泥。真空泵1将干燥机上部12抽成负压，湿热蒸汽经第一过滤网9-1后从第一空气出口10-1流出，经过真空泵进入除湿蒸发器2。此时，在除湿蒸发器2内，这部分蒸汽中的水分被冷凝下来，通过冷凝水排管14排走，得到干冷空气，同时，除湿蒸发器2中的制冷剂吸热，并经压缩机3后，变成高温高压的制冷剂，进入冷凝器4。干冷空气经干燥机下部13的第二过滤网9-2，从第二空气出口10-2进入冷凝器4，冷凝器4给这部分空气加热升温，得到的热空气进入干燥机上部12部分干燥污泥，冷凝器4中的制冷剂放热后变成了低温高压的制冷剂，经节流阀5后，变成低温低压制冷剂，此时完成一个循环。

当干燥机上部12的污泥干燥好后，打开第一挡板,11-1，粉碎机处污泥也开始进料。当干燥机上部12已干燥好的污泥全部进入干燥机下部13后，这时停止进料，关闭第一挡板11-1，开始上述的污泥干燥过程，与上述不同的是，从除湿蒸发器2出来的干冷空气，进入干燥机下部13后，回收了已干燥好污泥的余热。

当污泥干燥机上部12的污泥又干燥好后，打开第一挡板11-1和第二挡板11-2，开启传送带将干燥机下部13的污泥排出干燥装置，同时，干燥机上部12的污泥进入干燥机下部13。然后关闭第一挡板11-1和第二挡板11-2，继续干燥。

Claims (2)

1.序批式余热回收真空干燥装置，由真空泵(1)、余热回收热泵和干燥机组成，其特征在于：

余热回收热泵由除湿蒸发器(2)、压缩机(3)、冷凝器(4)和节流阀(5)依次连接组成，构成的一个闭合的循环管路；

干燥机由保温外壳(6)、传送带(7)、粉碎机(8)、过滤网和挡板组成，干燥机内分别为干燥机上部(12)和干燥机下部(13)，若干条传送带(7)均匀分布于干燥机内，粉碎机(8)位于干燥机顶部，干燥机上部(12)一侧设有第一过滤网(9-1)，所述第一过滤网(9-1)连接第一空气出口(10-1)，底部设置有第一挡板(11-1)；干燥机下部（13)一侧设有第二过滤网(9-2)，所述第二过滤网(9-2)连接第二空气出口(10-2)，底部设置有第二挡板(11-2)；

真空泵(1)的输入端连接干燥机上部(12)的第一空气出口(10-1)，输出端连接除湿蒸发器(2)，除湿蒸发器(2)连接冷凝水排管(14)，第二空气出口(10-2)连接冷凝器(4)；冷凝器(4)连接干燥机上部(12)；真空泵(1)将干燥机上部(12)抽成负压，干燥机上部(12)的热蒸汽经第一空气出口(10-1)流出，经真空泵(1)进入除湿蒸发器(2)内，所述热蒸汽中的水分被冷凝，通过冷凝水排管(14)排出，得到干冷空气；同时，除湿蒸发器(2)内的制冷剂吸热，经压缩机(3)压缩后，变成高温高压制冷剂，进入冷凝器(4)；所述干冷空气经第二空气出口(10-2)进入冷凝器(4)；冷凝器(4)对所述干冷空气加热升温，得到的热空气进入干燥机上部(12)干燥污泥，冷凝器(4)中的高温高压制冷剂放热后变成低温高压制冷剂，经节流阀(5)后，变成低温低压制冷剂，完成一个循环。

2.根据权利要求1所述的序批式余热回收真空干燥装置，其特征在于所述传送带(7)的布置是多条传送带上下摆放。

Images