CN110698037A - 基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了污泥干燥领域的一种基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，该系统主要包括热泵机组、污泥传送单元及风回路系统。热泵机组中冷凝器供应热空气流，蒸发器冷凝吸湿气流中的水蒸气，从而实现干燥目的。污泥传送单元主要负责污泥供给、传送、装车，热空气流吸收下层污泥的水分后水蒸汽压升高，因而与上层污泥进行传质的蒸汽压差降低，传质效率下降，本发明于烘房出风处设置一台引风机，产生局部低压，可有效增大传质压差，提升干燥效率，同时，热泵机组风回路中设置回热器，提升能量利用效率，整体优化污泥干燥系统性能，增加污泥处理效益，可用于污泥处理中。
Description
技术领域
本发明涉及一种干燥系统，特别涉及一种污泥干燥系统。
背景技术
污泥主要来源于处理污水及给水所产生的副产物、市政环保工程需清理的河道淤泥。污泥含水量可高达90%以上，污泥干燥是处理污泥的关键环节，可使污泥满足填埋、堆肥、建材、焚烧等末端处理条件。国家生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）规定了填埋污泥的含水率必须小于60%，堆肥处理时含水率为50%～60%，建材利用时要求含水率不高于40%，污泥的直接焚烧处理，需将含水率降低至与挥发性物含量之比小于3.5，可见污泥的干燥处理是不可或缺的阶段。
热泵技术具有低功耗的特点，应用于污泥干燥领域可节省成本。同时热处理可以杀死污泥中的细菌等有害物质，减小污泥的体积，避免二次污染。当前，污泥通过传送网带逐级干燥的流水线模式，存在送风效率低的问题。从技术层面考量，污泥干燥本质是蒸汽压差驱动，由于传送网带上层污泥水分高，污泥内部水分蒸发后，造成局部环境蒸汽压高，从而缩小蒸汽压差，降低干燥效率。因此，有必要设计一种能及时引出上层湿空气的干燥系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，能提升污泥干燥效率，从而降低污泥干燥单位质量能耗。
本发明的目的是这样实现的：一种基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，包括污泥传送单元、热泵机组及风回路系统；
所述污泥传送单元设置在烘房内，所述污泥传送单元包含污泥给料机、传送网带、回收滑道，污泥给料机用以将带烘干的污泥送至传送网带，传送网带用以传输待烘干的污泥，传输过程中使得带烘干的污泥与热空气充分接触，所述回收滑道用以将烘干后的污泥送出；
所述热泵机组包括形成环路的冷凝器、节流阀、蒸发器、压缩机，冷凝器出口热空气进入烘房，吸收污泥内部水分成为湿空气，最后经蒸发器冷凝排出湿空气中的冷凝水；
所述风回路系统包括送风机、空气过滤器、引风机、回热器、凝结水管，所述送风机用以将冷凝器出口的热空气送入烘房底部，空气过滤器配合引风机用以从烘房顶部将湿空气送入回热器，湿空气依次经过回热器、蒸发器、回热器、冷凝器后成为热空气再次进入烘房，如此循环，回热器设置在冷凝器、蒸发器之间，凝结水管用以排出蒸发器冷凝后的冷凝水。
作为本发明的进一步限定，所述热泵机组设置在烘房侧部、与烘房通过冷凝器连通，热泵机组侧由上至下设置有第一腔体、第二腔体以及第三腔体，第一腔体与第二腔体连通，第二腔体与第三腔体隔离，所述空气过滤器、引风机设置在第一腔体内，所述冷凝器、回热器、蒸发器设置在第二腔体内，凝结水管连接第二腔体底部，所述压缩机设置在第三腔体内。
作为本发明的进一步限定，所述冷凝器出口处设置有导流隔板，所述送风机设置在导流隔板下方，所述导流隔板用以将热空气导向送风机入口处。
作为本发明的进一步限定，所述热泵机组还包括冷凝器侧出风温湿度传感器。
作为本发明的进一步限定，所述污泥给料机为无轴螺旋输送机。
作为本发明的进一步限定，所述传送网带上下布置两层，上层网带转轴顺时针旋转、下层网带转轴逆时针旋转。
作为本发明的进一步限定，所述回收滑道为弧形，所述回收滑道出口处设置有装泥车。
作为本发明的进一步限定，所述送风机为变频式离心风机，所述引风机为变频式轴流风机。
作为本发明的进一步限定，所述空气过滤器为一种可吸附挥发性有机物的空气过滤器，且集成有温湿度传感器。
作为本发明的进一步限定，所述回热器为一种间壁式换热器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明采用空气闭式循环系统，并通过空气过滤器吸附挥发性有机物，从而避免污泥干燥产生的二次污染。
2、本发明于空气过滤器后配置一台引风机，可在上层网带污泥上空产生局部低压环境，增加蒸汽压差，及时引出上层湿空气，从而提升上层污泥的传质效率，也即提升污泥干燥效率。
3、本发明于两器间配置间壁式回热器，实现热湿空气余热回收，降低单位供热量和制冷量下的功耗，提高能量利用效率。
4、本发明在冷凝器出风侧及空气过滤器配置温湿度传感器，可监测烘房内污泥干燥效果，及时匹配热泵机组功率、传送网带转速及送引风机转速，实现干燥系统高效运行。
附图说明
图1为本发明的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统示意图。
其中，1送风机，2冷凝器，3节流阀，4蒸发器，5压缩机，6回热器，7凝结水管，8污泥给料机，9传送网带，10回收滑道，11装泥车，12空气过滤器，13引风机，14导流隔板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示的一种基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，包括污泥传送单元、热泵机组及风回路系统；
污泥传送单元设置在烘房内，污泥传送单元包含污泥给料机8、传送网带9、回收滑道10，污泥给料机8为无轴螺旋输送机，污泥给料机8用以将带烘干的污泥送至传送网带9，传送网带9用以传输待烘干的污泥，传输过程中使得带烘干的污泥与热空气充分接触，回收滑道10为弧形，回收滑道10出口处设置有装泥车11，回收滑道10用以将烘干后的污泥送出；
热泵机组包括形成环路的冷凝器2、节流阀3、蒸发器4、压缩机5，冷凝器2出口热空气进入烘房，冷凝器2出口处设置有导流隔板14，送风机1设置在导流隔板14下方，导流隔板14用以将热空气导向送风机1入口处，吸收污泥内部水分成为湿空气，最后经蒸发器4冷凝排出湿空气中的冷凝水；热泵机组设置在烘房侧部、与烘房通过冷凝器2连通，热泵机组侧由上至下设置有第一腔体、第二腔体以及第三腔体，第一腔体与第二腔体连通，第二腔体与第三腔体隔离，空气过滤器12、引风机13设置在第一腔体内，冷凝器2、回热器6、蒸发器4设置在第二腔体内，凝结水管7连接第二腔体底部，压缩机5设置在第三腔体内，热泵机组还包括冷凝器2侧出风温湿度传感器，回热器6为一种间壁式换热器；
风回路系统包括送风机1、空气过滤器12、引风机13、回热器6、凝结水管7，送风机1为变频式离心风机，引风机13为变频式轴流风机，空气过滤器12为一种可吸附挥发性有机物的空气过滤器12，且集成有温湿度传感器，送风机1用以将冷凝器2出口的热空气送入烘房底部，空气过滤器12配合引风机13用以从烘房顶部将湿空气送入回热器6，湿空气依次经过回热器6、蒸发器4、回热器6、冷凝器2后成为热空气再次进入烘房，如此循环，回热器6设置在冷凝器2、蒸发器4之间，凝结水管7用以排出蒸发器4冷凝后的冷凝水。
参见图1，冷凝器出口热空气进入烘房，吸收污泥内部水分，最后经蒸发器4冷凝排出湿空气中的冷凝水，实现污泥干燥的目的。
热泵机组压缩机5与冷凝器2、蒸发器4所在空间隔断，缩短空气流通路径，节流阀3靠近蒸发器4侧安装，有效降低节流闪蒸吸热量，又因节流后管路呈气液两相流，流阻增加，缩短节流后段管路有利于减少流阻，从而提升热泵机组性能。
污泥传送单元，污泥在运动过程中与来流热空气进行导热及对流传热传质，内部水分吸热后不断从污泥内部空隙中蒸发，污泥含水率逐渐降低；污泥给料机8将污泥下料至上层传送网带9，一级干燥后的污泥下落至下层传送网带9进一步干燥，以满足污泥填埋、堆肥、建材、焚烧等末端处理条件，干燥后的污泥经过与传送网带9相近的污泥回收滑道10进入装泥车11，实现流水线模式下污泥的自动供给、传送和装车。传送网带9的转速依据污泥下料量及实际干燥效果进行调节，为避免因污泥与装泥车11撞击而破碎产生灰分对室外环境造成的污染，回收滑道10设置成弧形，同时，可缩短污泥在滑道10内部流通时间。污泥给料机8为无轴螺旋输送机，输送机内部不易堵塞，污泥输送效率高，并且，污泥不会外泄，对周围环境不产生影响。
风回路系统中位于导流隔板14与冷凝器2间流道的热空气，通过变频式离心送风机11压缩并输送至烘房，热空气流通过下层传送网带9并吸收下层污泥的水分，因而上层传送网带9湿空气中水蒸汽分压升高，因而与上层污泥进行传质的蒸汽压差降低，传质效率下降，烘房出口处设置一台变频式轴流引风机13，可在上层污泥上空制造局部低压，有效增大传质压差，提升干燥效率，并将空气导流至回热器6热段。两器间配置的间壁式回热器6，热段内热湿空气与蒸发器4出口冷空气流进行换热，可实现热湿空气余热回收，降低单位供热量和制冷量下的功耗，提高能量利用效率。湿热空气流经回热器6后转角流入蒸发器4，由于蒸发温度低于湿空气的露点温度，湿空气中的水蒸气凝结成液滴，并通过蒸发器4右下侧凝结水管7引流至室外收集装置，析湿后的冷空气流经回热器6初步加热后流入冷凝器2吸收冷凝热，形成热空气流。
考虑到污泥内部含有挥发分有机物，引风机13前配置空气过滤器12，可吸附污泥内部挥发出的挥发性有机物，从而避免二次污染，并消除挥发性有机物对回热器6、蒸发器4、冷凝器2换热的不利影响。
为了增加污泥干燥系统整体运行效率，冷凝器2出风侧及空气过滤器12配置有高精度温湿度传感器，可监测烘房进风和出风温度和相对湿度参数，实时知晓污泥干燥效果，通过烘房外部的集成控制系统，匹配热泵机组功率、传送网带9转速、送风机1及引风机13转速，保障干燥系统高效运行，提升能量利用效率。
综上，本发明采用空气闭式循环系统，并配置有空气过滤器12，可有效避免污泥干燥产生的二次污染；烘房出风口配置引风机13，制造局部低压，有效增加蒸汽压差，提升上层污泥干燥效率；两器间配置间壁式回热器6，实现热湿空气余热回收，降低单位供热量和制冷量下的功耗，提高能量利用效率；烘房进出口设置温湿度传感器，可实时了解干燥效果，及时匹配污泥输送单元、热泵机组及风回路系统工作状态，整体优化污泥干燥系统性能，降低污泥干燥成本，增加污泥处理净收益。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，包括污泥传送单元、热泵机组及风回路系统；
所述污泥传送单元设置在烘房内，所述污泥传送单元包含污泥给料机、传送网带、回收滑道，污泥给料机用以将待烘干的污泥送至传送网带，传送网带用以传输待烘干的污泥，传输过程中使得带烘干的污泥与热空气充分接触，所述回收滑道用以将烘干后的污泥送出；
所述热泵机组包括形成环路的冷凝器、节流阀、蒸发器、压缩机，冷凝器出口热空气进入烘房，吸收污泥内部水分成为湿空气，最后经蒸发器冷凝排出湿空气中的冷凝水；
所述风回路系统包括送风机、空气过滤器、引风机、回热器、凝结水管，所述送风机用以将冷凝器出口的热空气送入烘房底部，空气过滤器配合引风机用以从烘房顶部将湿空气送入回热器，湿空气依次经过回热器、蒸发器、回热器、冷凝器后成为热空气再次进入烘房，如此循环，回热器设置在冷凝器、蒸发器之间，凝结水管用以排出蒸发器冷凝后的冷凝水。
2.根据权利要求1所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述热泵机组设置在烘房侧部、与烘房通过冷凝器连通，热泵机组侧由上至下设置有第一腔体、第二腔体以及第三腔体，第一腔体与第二腔体连通，第二腔体与第三腔体隔离，所述空气过滤器、引风机设置在第一腔体内，所述冷凝器、回热器、蒸发器设置在第二腔体内，凝结水管连接第二腔体底部，所述压缩机设置在第三腔体内。
3.根据权利要求1或2所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述冷凝器出口处设置有导流隔板，所述送风机设置在导流隔板下方，所述导流隔板用以将热空气导向送风机入口处。
4.根据权利要求1或2所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述热泵机组还包括冷凝器侧出风温湿度传感器。
5.根据权利要求1或2所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述污泥给料机为无轴螺旋输送机。
6.根据权利要求1或2所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述传送网带上下布置两层，上层网带转轴顺时针旋转、下层网带转轴逆时针旋转。
7.根据权利要求1或2所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述回收滑道为弧形，所述回收滑道出口处设置有装泥车。
8.根据权利要求1或2所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述送风机为变频式离心风机，所述引风机为变频式轴流风机。
9.根据权利要求1或2所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述空气过滤器为一种可吸附挥发性有机物的空气过滤器，且集成有温湿度传感器。
10.根据权利要求1或2所述的基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，其特征在于，所述回热器为一种间壁式换热器。
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- 2020-08-31 WO PCT/CN2020/112511 patent/WO2021093422A1/zh active Application Filing
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