CN110550847A - 节能热泵污泥干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节能热泵污泥干燥系统，包括一污泥烘箱、一吸收塔、一换热器、一蒸发器、一蒸汽压缩机和驱动装置，污泥烘箱的顶端与吸收塔通过第一空气管连通，污泥烘箱的底端与吸收塔通过第二空气管连通，吸收塔内设置有盐溶液，吸收塔与换热器通过第一稀盐溶液管连通，换热器与蒸发器通过第二稀盐溶液管连通，蒸发器与吸收塔通过浓盐溶液管连通，换热器与蒸发器之间还设置有一蒸汽管，蒸汽压缩机设置在蒸汽管上，通过压缩做功对蒸汽管内的蒸汽加热，并驱动蒸汽流动，驱动装置驱动空气和盐溶液在系统内流动。本发明利用水蒸气载热，结合盐溶液的循环吸湿和除湿，实现能量再利用，有效提高了能量的转运效率，具有良好的经济价值和推广意义。

Description

节能热泵污泥干燥系统

技术领域

本发明涉及污泥减量技术领域，特别涉及一种节能热泵污泥干燥系统。

背景技术

随着我国经济的不断发展发展，城市化的不断推进，污水处理能力的不断提高，污水处理最终产物污泥量也在不断增加，预计到2020年我国的仅市政污泥产量(含水率80％)将达到6000～9000万吨。污泥是一种由有机残片、无机颗粒、细菌菌体、胶体等组成的极其复杂的非均质体，为了避免二次污染必须对污泥进行深度脱水稳定处理。我国的人口密度大，土地资源紧张，传统的填埋等粗放式处理方法难以持续进行，污泥的无害化处理处置将是环保领域面临的重点难点问题。污泥焚烧技术是国内外公认最彻底的处置方法，是生化污泥减量化、无害化必然途径。污泥在未干燥减量前热值较低，直接焚烧需要加热大量燃料，导致焚烧运行费用较高，极大地阻碍了焚烧工艺的推广应用，目前污泥无害化处置领域亟需一种成熟高效节能的污泥干燥技术衔接前后段工艺。

现有较成熟的污泥干燥技术为污泥热泵干燥技术，是一种利用除湿热泵对污泥进行热风循环、冷凝除湿烘干技术。该技术通过热泵原理回收空气水分的凝结潜热，用以加热空气达到干燥物料目的。该技术将除湿(去湿干燥)与加热泵(能量回收)相结合，实现了干燥过程中能量的循环利用，相较传统的热干燥技术具有一定的优势。但是，污泥带式低温干燥机在实际应用过程中，还是面临能耗高、单机容量小、用电负荷高等缺点。

发明内容

本发明提供了一种节能热泵污泥干燥系统，其目的是为了克服现有技术在实际应用中面临能耗高、单机容量小、用电负荷高等缺陷，通过盐溶液载湿、蒸汽压缩系统除湿的方式、显著地增加了能量杠杆利用率(COP)，实现了对污泥的高效节能地干燥。

为了达到上述目的，本发明提供了一种节能热泵污泥干燥系统，包括一污泥烘箱、一吸收塔、一换热器、一蒸发器、一蒸汽压缩机和驱动装置，所述污泥烘箱上设置有一湿泥进料口和一干泥出料口，所述污泥烘箱的顶端与所述吸收塔通过第一空气管连通，所述污泥烘箱的底端与所述吸收塔通过第二空气管连通，所述吸收塔内设置有盐溶液，所述吸收塔与所述换热器通过第一稀盐溶液管连通，所述换热器与所述蒸发器通过第二稀盐溶液管连通，所述蒸发器与所述吸收塔通过浓盐溶液管连通，使得所述吸收塔、所述换热器与所述蒸发器之间形成盐溶液的回路，所述换热器与所述蒸发器之间还设置有一蒸汽管，所述蒸汽压缩机设置在所述蒸汽管上，通过压缩做功对所述蒸汽管内的蒸汽加热，并驱动蒸汽流动，所述驱动装置驱动空气和盐溶液在系统内流动。

进一步地，所述污泥烘箱内设置有多层的传动网带，所述污泥烘箱的顶端设置有一集气装置和一除尘装置。

进一步地，所述换热器内设置有多个换热管束，所述换热管束内部流通盐溶液，所述换热器内的换热管束外部流通蒸汽。

进一步地，所述换热器上还设置有一冷凝水出口。

进一步地，所述蒸发器上还设置有一循环管，所述循环管与所述第一稀盐溶液管连通。

进一步地，所述吸收塔内设置有一喷淋装置，所述浓盐溶液管与所述喷淋装置连通。

进一步地，所述驱动装置包括设置在所述第一空气管上的风机、设置在所述第一稀盐溶液管上的回液泵、设置在所述浓盐溶液管上的送液泵和设置在所述循环管上的循环泵。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明的节能热泵污泥干燥系统，以盐溶液对水分进行吸收转移，形成了水在气液两相的转换效果，完成水蒸气载热和放热过程，利用盐溶液的循环吸湿和除湿实现污泥烘干过程中能量的转运再利用，大大提高了能量的转运效率，整个系统具有干燥效率高、运行能耗低、适用范围广等优势，因而具有良好的经济价值和推广意义。

附图说明

图1为本发明的整体结构及管路连接示意图。

【附图标记说明】

1-污泥烘箱；2-湿泥进料口；3-干泥出料口；4-第一空气管；5-第二空气管；6-吸收塔；7-第一稀盐溶液管；8-换热器；9-换热管束；10-第二稀盐溶液管；11-蒸发器；12-浓盐溶液管；13-蒸汽管；14-蒸汽压缩机；15-冷凝水出口；16-喷淋装置；17-循环管；18-风机；19-回液泵；20-送液泵；21-循环泵；22-传动网带；23-集气装置；24-除尘装置。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种节能热泵污泥干燥系统，包括污泥烘箱1，在污泥烘箱1上设置的湿泥进料口2和干泥出料口3，湿泥进料口2连通一污泥成型机，将成型的污泥导入污泥烘箱1内，干泥出料口3连通一无轴螺旋输送机或刮板提升机，并在干泥出料口3处做密封保温处理，通过无轴螺旋输送机或刮板提升机将已干燥的污泥导出。第二空气管5将温度为70℃的干热空气从污泥烘箱1的底端导入并向上扫吹污泥，将污泥烘干带走水分，完成后已吸收水分的湿空气在污泥烘箱1顶端聚集，并导入第一空气管4内。其中，整个污泥烘箱1的干化温度控制在50℃左右，扫吹后的湿空气温度为50℃。

扫吹后的50℃湿空气在驱动装置驱动下由第一空气管4进入吸收塔6内，与吸收塔6内的80℃浓盐溶液混合，再次生成70℃的干热空气，并通过第二空气管5回流至污泥烘箱1底部，继续对湿污泥扫吹除湿。而浓盐溶液经吸水和放热后变成70℃的稀盐溶液，稀盐溶液再通过驱动装置经第一稀盐溶液管7导入换热器8内，并从换热器8中设置的各个换热管束9内流过换热器8，与换热器8内的96℃蒸汽发生热交换后升温至90℃，再通过第二稀盐溶液管10导入蒸发器11内。

蒸发器11内的温度控制为80℃，稀盐溶液在该工况下闪蒸，重新生成80℃的浓盐溶液和80℃的蒸汽。浓盐溶液再通过驱动装置由浓盐溶液管12导入吸收塔6内，与吸收塔6内的湿空气再次混合并对其吸湿加热，继续盐溶液的循环流通。

而蒸发器11内产生的80℃蒸汽，则通过蒸汽管13导入换热器8内，与流过换热器8的稀盐溶液进行换热，提升稀盐溶液的温度。其中，在蒸汽管8上设置有一蒸汽压缩机14，通过机械压缩做功对蒸汽管8内的80℃蒸汽加热，将蒸汽温度提升至96℃，再导入换热器8中。换热器8内设置的多个换热管束9，将换热管束9内部流通的稀盐溶液与换热管束9外部流通的蒸汽分开，通过温度差传导换热，完成放热后蒸汽将会冷凝生成冷凝水，通过换热器8上的冷凝水出口15排出系统。

进一步地，本系统的污泥烘箱1内设置有多层的传动网带22，传动网带22可设置三至四层，相邻传动网带22之间的运动方向相反，使得干热空气在污泥烘箱1内流动的距离和与污泥接触的面积更大，烘干效果更佳。另外，污泥烘箱1的顶端设置有一集气装置23和一除尘装置24，集气装置23将吸收水分的湿冷空气汇集在污泥烘箱1的顶端位置，通过板式除尘器或布袋除尘器等除尘装置24将湿冷空气中的细小污泥颗粒去除，防止其进入第一空气管4内。

进一步地，在吸收塔6内设置有一喷淋装置16，浓盐溶液管12在吸收塔6内与喷淋装置16连通，通过喷淋装置16将浓盐溶液进行喷淋，使得其在吸收塔6内与湿空气更充分混合、接触，提升水分和热量转移的效率。

进一步地，在蒸发器11上还设置有一循环管17，循环管17的端部与第一稀盐溶液管7连通，使得蒸发器11内的部分盐溶液可通过循环管17回流至第一稀盐溶液管7内，再重新进入换热器8内，形成盐溶液的补充循环回路，提高盐溶液的利用率。

进一步地，本系统的驱动装置包括设置在第一空气管4上的风机18、设置在第一稀盐溶液管7上的回液泵19、设置在浓盐溶液管12上的送液泵20和设置在循环管17上的循环泵21。本系统通过风机18将污泥烘箱1内扫吹污泥后收集的50℃湿空气导入吸收塔6内；通过回液泵19将吸收塔6内吸水和放热后的70℃稀盐溶液导入循环管17内；通过循环泵21将盐溶液依次送入换热器8和蒸发器11内；通过送液泵20将蒸发器11内闪蒸后的80℃浓盐溶液导入吸收塔6内继续循环。另外，设置在蒸汽管13上的蒸汽压缩机14，不仅能通过压缩做功对蒸汽进行加热，也能作为驱动源，驱动蒸汽从蒸发器11流入换热器8。

因此，本发明的节能热泵污泥干燥系统，以盐溶液对水分进行吸收转移，形成了水在气液两相的转换效果，完成水蒸气载热和放热过程，利用盐溶液的循环吸湿和除湿实现污泥烘干过程中能量的转运再利用，大大提高了能量的转运效率，整个系统具有干燥效率高、运行能耗低、适用范围广等优势。经计算，本系统的运行COP值为20(传统热泵COP值为3～5)，较热泵低温干燥技术具有显著地运行成本优势，因而具有良好的推广意义。

例如，某污泥干燥项目需日处理200吨、含水率80％的污泥，出泥含水率30％。经核算，采用热泵低温干燥技术综合处理成本为200元每吨湿污泥。采用本系统进行处理，直接利用水载热，综合处理成本为90元每吨湿污泥左右，年节约运行成本726万(年运行330天计)，节能、降本增效显著。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种节能热泵污泥干燥系统，其特征在于，包括一污泥烘箱、一吸收塔、一换热器、一蒸发器、一蒸汽压缩机和驱动装置，所述污泥烘箱上设置有一湿泥进料口和一干泥出料口，所述污泥烘箱的顶端与所述吸收塔通过第一空气管连通，所述污泥烘箱的底端与所述吸收塔通过第二空气管连通，所述吸收塔内设置有盐溶液，所述吸收塔与所述换热器通过第一稀盐溶液管连通，所述换热器与所述蒸发器通过第二稀盐溶液管连通，所述蒸发器与所述吸收塔通过浓盐溶液管连通，使得所述吸收塔、所述换热器与所述蒸发器之间形成盐溶液的回路，所述换热器与所述蒸发器之间还设置有一蒸汽管，所述蒸汽压缩机设置在所述蒸汽管上，通过压缩做功对所述蒸汽管内的蒸汽加热，并驱动蒸汽流动，所述驱动装置驱动空气和盐溶液在系统内流动。

2.根据权利要求1所述的节能热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述污泥烘箱内设置有多层的传动网带，所述污泥烘箱的顶端设置有一集气装置和一除尘装置。

3.根据权利要求1所述的节能热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述换热器内设置有多个换热管束，所述换热管束内部流通盐溶液，所述换热器内的换热管束外部流通蒸汽。

4.根据权利要求3所述的节能热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述换热器上还设置有一冷凝水出口。

5.根据权利要求1所述的节能热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述蒸发器上还设置有一循环管，所述循环管与所述第一稀盐溶液管连通。

6.根据权利要求1所述的节能热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述吸收塔内还设置有一喷淋装置，所述浓盐溶液管与所述喷淋装置连通。

7.根据权利要求5所述的节能热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述驱动装置包括设置在所述第一空气管上的风机、设置在所述第一稀盐溶液管上的回液泵、设置在所述浓盐溶液管上的送液泵和设置在所述循环管上的循环泵。