CN110127984A - 一种污泥低温热泵干化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污泥低温热泵干化设备，包括污泥干燥室，污泥干燥室侧上方设有进泥布料装置，污泥干燥室一侧设有热泵系统室，热泵系统室内设有热泵系统，进泥布料装置包括从上至下设置的进泥斗和布料机，污泥干燥室设有污泥入口，布料机与污泥入口相连接，污泥干燥室底部设有污泥出口，污泥干燥室内上部设有空气过滤装置，污泥干燥室内中部设有若干层输送网带，最下层输送网带下方设有出料装置，出料装置与污泥出口相连接，任意相邻两层输送网带之间设有辅助风机，污泥干燥室内底部设有若干台主风机。本发明的有益效果为：干化能耗低，不造成二次污染，安全性能高，结构紧凑，占地面积小。

Description

一种污泥低温热泵干化设备

技术领域

本发明涉及污泥处理技术领域，具体来说，涉及一种污泥低温热泵干化设备。

背景技术

市政污水处理厂经脱水处理后的污泥含水率一般在80%左右，且含有大量有毒有害物质，性质不稳定，难以进行资源化利用，因此在对其进行堆肥或者焚烧等最终处置前，适当的干化处理极有必要。常规的污泥干化技术包括桨叶式干燥、流化床干化、转鼓式干燥技术等，但均存在干化温度高、设备结构复杂、臭气污染严重等问题。然而低温热泵干化技术具有干化温度低、占地面积小，干化效率高，对环境造成的污染小的独特优势。

低温热泵干化设备采用除湿热泵技术原理，充分利用热泵系统中的热端和冷端，对吸收了污泥中水分的空气进行除湿和加热，再循环利用于污泥，从而达到干化污泥的目的。

目前，大多污泥热泵干化设备要么因干化温度高、设备密封不严，造成干化过程产生的臭气大，对环境造成二次污染，要么热泵系统能量利用不充分或者污泥预处理效果较差，造成干化效果不理想，设备能耗较高。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明的目的是提供一种高效、节能、安全、可靠的污泥低温热泵干化设备，克服现有技术中上述方面的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：一种污泥低温热泵干化设备，包括污泥干燥室，所述污泥干燥室侧上方设有进泥布料装置，所述污泥干燥室一侧设有热泵系统室，所述热泵系统室内设有热泵系统，所述进泥布料装置包括从上至下设置的进泥斗和布料机，所述污泥干燥室设有污泥入口，所述布料机与所述污泥入口相连接，所述污泥干燥室底部设有污泥出口，所述污泥干燥室内上部设有空气过滤装置，所述污泥干燥室内中部设有若干层输送网带，最下层所述输送网带下方设有出料装置，所述出料装置与所述污泥出口相连接，任意相邻两层输送网带之间设有辅助风机，所述污泥干燥室内底部设有若干台主风机，所述热泵系统包括回热-蒸发器，所述回热-蒸发器下方设有接水盘，所述回热-蒸发器与压缩机之间设有气液分离器，所述压缩机与冷凝器组件相连接，所述冷凝器组件与换热器相连接，所述换热器与所述回热-蒸发器之间依次设置有所述气液分离器、储液罐、热力膨胀阀。

进一步地，所述布料机包括一对破碎辊、一对制泥辊和制泥辊下方的一对刮泥刀。

进一步地，所述回热-蒸发器包括蒸发器和回热器，所述回热器包括回热器冷端和回热器热端，所述回热器冷端和所述回热器热端之间设有所述蒸发器，所述回热器冷端和所述回热器热端通过两根水管连接，一根水管上设置有水泵，另一根水管上设置有中间换热器，所述蒸发器分别与所述气液分离器和所述热力膨胀阀相连接，所述冷凝器组件包括第一冷凝器和第二冷凝器，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器倾斜角度为40°-45°。

进一步地，所述回热器中的介质为水、油、乙二醇中的一种。

进一步地，所述空气过滤装置包括第一级过滤器和第二级过滤器，所述第二级过滤器设于所述第一级过滤器上方。

进一步地，所述污泥干燥室内中部设有第一层输送网带和第二层输送网带，所述第一层输送网带的末端和所述第二层输送网带的首端之间设有导流溜槽，所述第二层输送网带的末端下方设有所述出料装置。

进一步地，所述出料装置包括出料槽和输送螺旋机。

进一步地，所述污泥干燥室内底部设有两台主风机，两台所述主风机之间设有两块导流隔板，两块所述导流隔板分别与所述污泥干燥室底部夹角为50°-55°，两块所述导流隔板上边缘在接近最下层所述输送网带底部的地方相交。

本发明的有益效果为：

干化能耗低：通过设置一体式回热-蒸发器，把循环风通过蒸发器后低温空气的冷量回收到蒸发器前端热风处，实现循环空气在蒸发器前端预冷，降低蒸发器的负荷，提高蒸发器冷负荷在除湿过程中的负荷比，进而提高热泵系统的除湿量，在回热器介质循环过程中，还可设置中间换热器，通过外部冷源将回到回热器冷端的介质进一步降温，可进一步提高一体式回热-蒸发器的除湿量。回热器也实现蒸发器后冷空气的再热，降低后端冷凝器的负荷，提高热泵系统的加热量，因此设备每脱除1kg水的能耗可达0.34kw.h，干燥后污泥含水率最低可至10%，且可根据工艺要求调整干化时间，达到不同的干化要求。

不造成二次污染：干化温度不超过65℃，污泥干化过程中挥发的有机气味少，且污泥干燥室及热泵系统箱体均为密闭箱体，挥发的少量气体全部密封在箱体。

安全性能高：采用低温干化技术（不超过65℃），无粉尘产生，因此无爆炸危险，设备安全性能高。

结构紧凑，占地面积小：通过将回热器与蒸发器制成一体，减少了设备的空间需求，同时冷凝器均倾斜安装，压缩了设备的高度，整体结构紧凑，设备占地小，处理吨泥的占地不到1m²（以干化至含水率60%计）。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的污泥低温热泵干化机结构示意图；

图2是本发明实施例所述的污泥低温热泵干化机的侧视图；

图3是本发明实施例所述的污泥低温热泵干化机的风循环轨迹示意图；

图4是本发明实施例所述的污泥低温热泵干化机的热泵系统原理图。

图中：1、进泥斗；2、布料机；3、第一层输送网带；4、导流溜槽；5、第二层输送网带；6、出料槽；7、输送螺旋机；8、第一级过滤器；9、第二级过滤器；10、回热-蒸发器；11、压缩机；12、第一冷凝器；13、第二冷凝器；14、换热器；15、辅助风机；16、主风机；17、导流隔板；18、蒸发器；19、回热器热端；20、水泵；21、中间换热器；22、气液分离器；23、储液罐；24、热力膨胀阀；25、回热器冷端。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明实施例所述的一种污泥低温热泵干化设备，包括污泥干燥室，所述污泥干燥室侧上方设有进泥布料装置，所述污泥干燥室一侧设有热泵系统室，所述热泵系统室内设有热泵系统，所述进泥布料装置包括从上至下设置的进泥斗1和布料机2，所述污泥干燥室设有污泥入口，所述布料机2与所述污泥入口相连接，所述污泥干燥室底部设有污泥出口，所述污泥干燥室内上部设有空气过滤装置，所述污泥干燥室内中部设有若干层输送网带，最下层所述输送网带下方设有出料装置，所述出料装置与所述污泥出口相连接，任意相邻两层输送网带之间设有辅助风机15，所述污泥干燥室内底部设有若干台主风机16，，所述热泵系统包括回热-蒸发器10，所述回热-蒸发器10下方设有接水盘，所述回热-蒸发器10与压缩机11之间设有气液分离器22，所述压缩机11与冷凝器组件相连接，所述冷凝器组件与换热器14相连接，所述换热器14与所述回热-蒸发器10之间依次设置有所述气液分离器22、储液罐23、热力膨胀阀24，所述污泥干燥室内循环的空气温度为40℃~65℃，干化温度越低，污泥中挥发的有机臭气越少，对环境造成二次污染的可能性越低。

在本发明的一个具体实施例中，所述布料机2包括一对破碎辊、一对制泥辊和制泥辊下方的一对刮泥刀，脱水污泥经进料斗1进入破碎辊进行破碎，再被破碎辊上叶片压入制泥辊，污泥在制泥辊的沟槽中形成条状，并在制泥辊下方的刮泥板作用下被切断成互不粘连的长条形污泥。

在本发明的一个具体实施例中，所述回热-蒸发器包括蒸发器18和回热器，所述回热器包括回热器冷端25和回热器热端19，所述回热器冷端25和所述回热器热端19之间设有所述蒸发器18，所述回热器冷端25和所述回热器热端19通过两根水管连接，一根水管上设置有水泵20，另一根水管上设置有中间换热器21，所述蒸发器18分别与所述气液分离器22和所述热力膨胀阀24相连接，所述冷凝器组件包括第一冷凝器12和第二冷凝器13，所述第一冷凝器12和所述第二冷凝器13倾斜角度为40°-45°，这样的安装方式能确保同样的空间内换热器换热面积最大化，提高设备总体的干化效率。

在本发明的一个具体实施例中，所述回热器中的介质为水、油、乙二醇中的一种，介质通过泵提供循环动力，同时通过中间换热器21与外部冷源进行热量交换，提高其除湿能力，这种采用动力源的回热器具有可维护的特点，而一般的热管回热器一般不能维护，只能更换，另外，回热器内的介质在回热过程中再通过中间换热器21与外部冷源进行热交换，增加回热器内介质的冷量，进而增加一体式回热-蒸发器的除湿量。

在本发明的一个具体实施例中，所述空气过滤装置包括第一级过滤器8和第二级过滤器9，所述第二级过滤器9设于所述第一级过滤器8上方，用于过滤循环风中携带的粉尘，防止粉尘进入热泵系统的换热器，进而影响换热效果。

在本发明的一个具体实施例中，所述污泥干燥室内中部设有第一层输送网带3和第二层输送网带5，所述第一层输送网带3的末端和所述第二层输送网带5的首端之间设有导流溜槽4，所述第二层输送网带5的末端下方设有所述出料装置，导流溜槽4的作用在于避免第一层输送网带3的污泥在转移至第二层输送网带5的过程中因高度过高，造成已成型的污泥摔打变形、透气性变差，进而影响污泥与风的热交换效果。

在本发明的一个具体实施例中，所述出料装置包括出料槽6和输送螺旋机7。

在本发明的一个具体实施例中，所述污泥干燥室内底部设有两台主风机16，两台所述主风机16之间设有两块导流隔板17，两块所述导流隔板17分别与所述污泥干燥室底部夹角为50°-55°，两块所述导流隔板17上边缘在接近最下层所述输送网带底部的地方相交，由于主风机16的风量较大，设置导流隔板能避免两台主风机16产生的风互相干扰，造成干扰区域的污泥受风量不稳定，影响污泥整体干化效果。

在具体使用时，根据本发明所述的污泥低温热泵干化设备脱水后的污泥经进泥斗1进入布料机2，布料机2将块状的污泥破碎成型，形成互不粘连、透气性较好的条状污泥并落入污泥干燥箱体内的第一层输送网带3上，污泥随第一层输送网带3的转动，从第一层输送网带3的首端移动到末端，再经污泥导流溜槽4落入第二层输送网带5的首端，第一层输送网带3继续转动的过程中，污泥从第二层输送网带5首端移动到末端，并从其末端掉入污泥出料槽6中，再通过出料槽6中的污泥输送螺旋机7输送至污泥干燥箱体外部。

污泥在网带上移动的过程中，主风机16将经过热泵系统除湿加热后的干热空气送入干燥箱体内，从下往上依次穿过第二层输送网带5和第一层输送网带3，并与两层网带上的污泥进行湿热交换，吸收污泥中的水分，穿过第一层输送网带3后一部分风继续往上穿过除尘装置的第一级初效过滤器8和第二级中效过滤器9进行除尘，另一部分风在辅助风机15的作用下，经风道穿过第二辅助冷凝器13，被第二辅助冷凝器13二次加热后被辅助风机15送入第一层输送网带3的下方，与穿过第二层输送网带5的风进行混合后再次穿过第一层输送网带3，再次吸收第一层输送网带3上的污泥水分。

污泥低温热泵干化设备的污泥干燥箱体底部设置两块导流隔板17，采用两台主风机16同时对污泥干燥箱体送风，且主风机16的风量较大，为防止两台风机的风互相干扰对冲，导致中间部分的网带上的泥受风不均匀而影响干化效果，设置了两块导流隔板17，两个隔板与干燥箱体的底部呈50°-55°夹角，隔板上边缘在接近下层网带5底部的地方相交。

穿过除尘器后的风经风道进入热泵系统箱体，首先穿过热泵系统箱体上方风道口放置的一体式回热-蒸发器10，风在此处进行除湿和预加热，除湿产生的冷凝水经一体式回热-蒸发器10下方的接水盘收集后通过管道排至干化设备外部，除湿后的风继续穿过热泵系统的板式换热器14及压缩机11之间的风道到达热泵系统的第一主冷凝器12，风在第一主冷凝器12处被加热，形成干热空气，再在主风机16的作用下被送入污泥干燥箱体内部进行循环。

所述的污泥低温热泵干化设备包括两套独立的热泵系统，热泵系统包括两个并联的压缩机11，压缩机11可以为涡旋式或者柱塞式，压缩机11通过冷媒管道分别与第一主冷凝器12和第二辅助冷凝器13连接，两个冷凝器分别对穿过冷凝器外部的空气进行一次加热和二次加热，冷凝器内气态冷媒被空气吸收热量后变成液态，两冷凝器出口管道合并成一路后与板式换热器14连接，通过冷却水将未完全液化的冷媒进一步冷凝成液态，液态冷媒通过冷媒管道依次进入气液分离器22、储液罐23，再经热力膨胀阀24的作用将液态冷媒变成低温低压的两相状态进入到蒸发器18，穿过蒸发器18外部的湿热空气与其内部的冷媒进行热交换，湿热空气变为冷干空气，冷媒蒸发变为低温低压的过热气态；气态冷媒从蒸发器18出来后，进入到热交换式气液分离器22，分离加热后，气态冷媒进入到压缩机11中，进行下一次循环。

本发明中的污泥低温热泵干化设备将蒸发器18与回热器冷端25、回热器热端19制成一体式的回热-蒸发器10，但冷媒管道仅与蒸发器18连接，回热器冷端25和回热器热端19则通过水管连接，水管上设置水泵20为水在回热器冷端25与回热器热端19之间循环提供动，回热器中的介质也可以是油或者乙二醇，回热器冷端25内的水与回热器外部经过的湿热空气进行热交换，湿热空气被预冷，水被加热，加热后的水通过水泵20送入回热器热端19，回热器热端19内的水与回热器外部经过的冷干空气进行热交换，冷干空气被预热，水被冷却，冷却后的水进入中间换热器21，通过通入冷却水的换热作用对进入回热器冷端25的水进一步冷却，以确保进入回热器冷端25的水温足够低，提高回热器冷端25的换热效果。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种污泥低温热泵干化设备，包括污泥干燥室，其特征在于：所述污泥干燥室侧上方设有进泥布料装置，所述污泥干燥室一侧设有热泵系统室，所述热泵系统室内设有热泵系统，所述进泥布料装置包括从上至下设置的进泥斗（1）和布料机（2），所述污泥干燥室设有污泥入口，所述布料机（2）与所述污泥入口相连接，所述污泥干燥室底部设有污泥出口，所述污泥干燥室内上部设有空气过滤装置，所述污泥干燥室内中部设有若干层输送网带，最下层所述输送网带下方设有出料装置，所述出料装置与所述污泥出口相连接，任意相邻两层输送网带之间设有辅助风机（15），所述污泥干燥室内底部设有若干台主风机（16），所述热泵系统包括回热-蒸发器（10），所述回热-蒸发器（10）下方设有接水盘，所述回热-蒸发器（10）与压缩机（11）之间设有气液分离器（22），所述压缩机（11）与冷凝器组件相连接，所述冷凝器组件与换热器（14）相连接，所述换热器（14）与所述回热-蒸发器（10）之间依次设置有所述气液分离器（22）、储液罐（23）、热力膨胀阀（24）。

2.根据权利要求1所述的一种污泥低温热泵干化设备，其特征在于：所述布料机（2）包括一对破碎辊、一对制泥辊和制泥辊下方的一对刮泥刀。

3.根据权利要求1所述的一种污泥低温热泵干化设备，其特征在于：所述回热-蒸发器包括蒸发器（18）和回热器，所述回热器包括回热器冷端（25）和回热器热端（19），所述回热器冷端（25）和所述回热器热端（19）之间设有所述蒸发器（18），所述回热器冷端（25）和所述回热器热端（19）通过两根水管连接，一根水管上设置有水泵（20），另一根水管上设置有中间换热器（21），所述蒸发器（18）分别与所述气液分离器（22）和所述热力膨胀阀（24）相连接，所述冷凝器组件包括第一冷凝器（12）和第二冷凝器（13），所述第一冷凝器（12）和所述第二冷凝器（13）倾斜角度为40°-45°。

4.根据权利要求3所述的一种污泥低温热泵干化设备，其特征在于：所述回热器中的介质为水、油、乙二醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种污泥低温热泵干化设备，其特征在于：所述空气过滤装置包括第一级过滤器（8）和第二级过滤器（9），所述第二级过滤器（9）设于所述第一级过滤器（8）上方。

6.根据权利要求1所述的一种污泥低温热泵干化设备，其特征在于：所述污泥干燥室内中部设有第一层输送网带（3）和第二层输送网带（5），所述第一层输送网带（3）的末端和所述第二层输送网带（5）的首端之间设有导流溜槽（4），所述第二层输送网带（5）的末端下方设有所述出料装置。

7.根据权利要求1或6所述的一种污泥低温热泵干化设备，其特征在于：所述出料装置包括出料槽（6）和输送螺旋机（7）。

8.根据权利要求1所述的一种污泥低温热泵干化设备，其特征在于：所述污泥干燥室内底部设有两台主风机（16），两台所述主风机（16）之间设有两块导流隔板（17），两块所述导流隔板（17）分别与所述污泥干燥室底部夹角为50°-55°，两块所述导流隔板（17）上边缘在接近最下层所述输送网带底部的地方相交。