CN111018299B - 一种负压型热泵闭式污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

一种负压型热泵闭式污泥干化系统，用于对设于湿料仓与干料仓之间的污泥进行烘干，设有依次使得污泥通过的下层履带及上层履带及两者构成的烘干区；于系统内形成第一风循环系统及第二风循环系统，第一风循环系统中形成有第一热风送风端及第一回风抽风端，第二风循环系统中形成有第二热风送风端及第二回风抽风端；第一热风送风端配合第一回风抽风端，形成烘干区的主烘干风路、及烘干区的负压区建立；第二热风送风端配合第二回风抽风端，形成针对下层履带的辅烘干风路。通过设置的热风送风结构及回风抽风结构以及上送下回的送风设置、配合污泥的送进方式，建立负压形式的污泥烘干区，提高烘干效率，同时避免污泥中的臭味散发造成的对外界环境的污染。

Description

一种负压型热泵闭式污泥干化系统

技术领域

本发明属于污泥烘干领域，具体涉及一种负压型热泵闭式污泥干化系统。

背景技术

市政，印染，冶金等行业的污水处理后产生的污泥含水率一般都在80％以上，河道

清淤产生的淤泥的含水率也都在80％以上，这时污泥的体积大，重量重，运输不方便，而且这样的污泥利用或填埋都不行，按我国有关规定污泥的含水率必须干化到60％以下才可以填埋。目前我国一般是用压滤机把水分压出，使污泥的含水率达到60％以下，再进行利用或填埋。压滤机的优点是技术成熟，操作简单。但它也有许多缺点，(1)设备体积大，(2)湿污泥需添加20％石灰及scy0PAC(絮凝剂)，(3)压滤机的滤布容易破，要经常更换，(4)压滤好的干污泥需人工清除，工作条件差(有臭气)，(5)能耗较大。

目前，国内的污泥脱水技术以机械脱水为主。常用的污泥机械脱水设备有:离心机、带式压滤脱水机等，但是这类脱水机械设备脱去的仅是污泥中自由间隙水，经脱水后的污泥水份仍有75％一85％左右。脱水率相对高的是板框压滤机，但是使用板框压滤机的同时还需要配套加药装置，且运行过程中的加药量也较大，污泥干化效率较低，最后污泥的含水率也仅能达到60％左右。

申请号为：201910091433 .5的发明申请，公开了“一种污泥干化设备及一种污泥干化方法”，，所述污泥干化设备包括：热泵，来自污水处理系统的工艺水被送入所述热泵中；干化装置，污泥被送入所述干化装置中进行干化；气体调节装置，所述气体调节装置连接到所述干化装置而形成闭式系统，用于干化污泥的气体在所述闭式系统中循环流动，污泥干化过程中产生的饱和蒸发湿气从所述干化装置进入所述气体调节装置，所述气体调节装置对所述饱和蒸发湿气进行除湿干燥，并利用所述热泵的气冷器侧排出的换热介质将除湿干燥后的气体加热成热风，然后将所述热风送入所述干化装置中对污泥进行干燥。

申请号为：201610026803.3的发明申请，公开了“一种污泥烘干机”，主轴贯穿整个箱体的长度，由一端的电动机驱动旋转 ；若干 片圆形盘片穿插在主轴上，在盘片外周固定有若 干角钢，角钢的长度略短于箱体的长度，平行于主 轴呈放射式均布 ；在角钢上等距间隔布置有污泥 推进斜铲与污泥翻动平铲，间隔固定在角钢上。本发明采用热空气对箱体内部的污泥进行烘干，热 空气可以采用电加热装置散热器产生高温热风， 设备简单投资较少。本发明通过设置旋转的盘片 与角钢，在角钢上加装布置有污泥推进斜铲与污 泥翻动平铲，在翻转污泥的同时利用斜铲斜面实 现污泥的推移，结构简单可靠性好，且易于维护， 同时具有较好的烘干效果。

发明内容

为进一步提高烘干效率，本发明提供了一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其技术方案具体如下：

一种负压型热泵闭式污泥干化系统，用于对设于湿料仓与干料仓之间的污泥进行烘干处理，其特征在于：

所述湿料仓与干料仓通过依次设置的下层履带、上层履带连接；

所述下层履带形成烘干前段、所述上层履带形成烘干后段，所述下层履带及上层履带所在的空间构成烘干区；

于所述污泥干化系统内形成有第一风循环系统及第二风循环系统，

于第一风循环系统中形成有第一热风送风端及第一回风抽风端，

于第二风循环系统中形成有第二热风送风端及第二回风抽风端；

所述第一热风送风端配合第一回风抽风端，形成烘干区的主烘干风路、及烘干区的负压区建立；

所述第二热风送风端配合第二回风抽风端，形成针对下层履带的辅烘干风路。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

于第一回风抽风端与第一热风送风端之间依次设有第一蒸发除湿端及第一冷凝端；

于第二回风抽风端与第二热风送风端之间设有第二冷凝端。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

通过设置的热泵系统用以满足第一热风送风端、第一蒸发除湿端、第一冷凝端、第二热风送风端及第二冷凝端的相应需求。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

所述的第二回风抽风端的回风、通过对第一回风抽风端抽取的回风进行部分抽取形成。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

所述热泵系统由至少两个热泵机组构成；

所述第一热泵机组由依次连接的第一压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、第一电子膨胀阀、第一蒸发器构成；

所述第二热泵机组由依次连接的第二压缩机、第三冷凝器、第二电子膨胀阀、第二蒸发器构成。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

第一热风送风端的热风由通过与第二冷凝器及第三冷凝器热交换后的热风构成；

第二热风送风端的热风由通过与第一冷凝器热交换后的热风构成。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

通过设置的第一送风机的抽风形成第一回风抽风端；

通过设置的第二送风机的抽风形成第二回风抽风端。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

经由第一送风机抽取的回风被送至第一蒸发器及第二蒸发器，通过第一蒸发器及第二蒸发器的热交换构成污泥干化系统中的第一蒸发除湿端。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

所述第一蒸发除湿端为由风风换热器及蒸发器依次构成的二级除湿端。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

所述第一蒸发除湿端为由水表冷器、风风换热器及蒸发器依次构成的三级除湿端。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

经由与第二冷凝器及第三冷凝器热交换后的热风，再通过设置的辅电机构后，形成第一热风送风端。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

于第一热泵机组及第二热泵机组分别设置第一热利用平衡处理器及第二热利用平衡处理器；

在第一热泵机组中，当制冷剂由第二冷凝器出来进入第一电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第一蒸发器出来回到第一压缩机之前，均先通过第一热利用平衡处理器；

在第二热泵机组中，当制冷剂由第三冷凝器出来进入第二电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第二蒸发器出来回到第二压缩机之前，均先通过第二热利用平衡处理器。

根据本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

根据第二送风机进风口的实际温度与设定温度的比较，可建立7个梯度下的第二送风机的旋转频率的7中调节选择；

当T辅＜T设-8时，第二送风机以每分钟5Hz频率升高；

当T设-8≤T辅＜T设-5时，第二送风机以每分钟2Hz频率升高；

当T设-5≤T辅＜T设-2时，第二送风机以每分钟1Hz频率升高；

当T设-2≤T辅≤T设+2时，第二送风机保持现有频率运行；

当T设+2＜T辅≤T设+5时，第二送风机以每分钟1Hz频率降低；

当T设+5＜T辅≤T设+8时，第二送风机以每分钟2Hz频率降低；

当T设+8＜T辅，第二送风机以每分钟5Hz频率降低；

其中，

T辅为第二送风机进风口的实际干球温度；

T设为设定温度；

上述的上升上限均为110Hz；下降的下限均为10 Hz。

本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，

1.通过设置的热风送风结构及回风抽风结构以及上送下回的送风设置、配合污泥的下层履带往上层履带送进的污泥送进方式，建立负压形式的污泥烘干区，使得污泥里的水份更容易从污泥中蒸发出来，从而提高烘干效率，同时履带上的污泥处于负压区，污泥中的臭味就不会从履带上四处散发到外界环境中，避免了对外界环境的污染；

2.通过设置的第一风循环系统中的第一热风风源端提供针对上层履带及下层履带烘干用主热风，该部分热风在回风后经过三级除湿，才形成参与制备热风的基础风源；通过设置的第二风循环系统中的第二热风风源端提供针对下层履带的烘干用辅热风，且在第二回风抽风端根据实际回风温度与设定温度值的差，设定7个调节区间，并根据每个区间建立相应的风机旋转频率调节依据，以提供恒定的冷风风源，从而提供形成第二热风风源端的恒定热量；

3.在各个环节设置相应的辅助设备，用以加强系统的整体效应，具体为：在通往蒸发器进行热交换的前端分别设置水表冷器及风风换热器，与蒸发器一起构成三级除湿，且由于这三个级别的相应设备均处于正压区，风中的水分由于处于正压区，水分子更容易变为液态，从而除湿效果更好；在冷凝器后端还设置辅电环节，以响应特殊的必要情形；在第一热泵机组及第二热泵机组分别设置第一热利用平衡处理器及第二热利用平衡处理器；在第一热泵机组中，当制冷剂由第二冷凝器出来进入第一电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第一蒸发器出来回到第一压缩机之前，均先通过第一热利用平衡处理器；在第二热泵机组中，当制冷剂由第三冷凝器出来进入第二电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第二蒸发器出来回到第二压缩机之前，均先通过第二热利用平衡处理器；以减少系统内的热损失，提高热量的利用效率。

附图说明

图1为本发明的系统示意框图；

图2为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统作进一步具体说明。

如图1、2所示的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，用于对设于湿料仓与干料仓之间的污泥进行烘干处理，

所述湿料仓与干料仓通过依次设置的下层履带、上层履带连接；

所述下层履带形成烘干前段、所述上层履带形成烘干后段，所述下层履带及上层履带所在的空间构成烘干区；

于所述污泥干化系统内形成有第一风循环系统及第二风循环系统，

于第一风循环系统中形成有第一热风送风端及第一回风抽风端，

于第二风循环系统中形成有第二热风送风端及第二回风抽风端；

所述第一热风送风端配合第一回风抽风端，形成烘干区的主烘干风路、及烘干区的负压区建立；

所述第二热风送风端配合第二回风抽风端，形成针对下层履带的辅烘干风路。

其中，

于第一回风抽风端与第一热风送风端之间依次设有第一蒸发除湿端及第一冷凝端；

于第二回风抽风端与第二热风送风端之间设有第二冷凝端。

其中，

通过设置的热泵系统用以满足第一热风送风端、第一蒸发除湿端、第一冷凝端、第二热风送风端及第二冷凝端的相应需求。

其中，

所述的第二回风抽风端的回风、通过对第一回风抽风端抽取的回风进行部分抽取形成。

其中，

所述热泵系统由至少两个热泵机组构成；

所述第一热泵机组由依次连接的第一压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、第一电子膨胀阀、第一蒸发器构成；

所述第二热泵机组由依次连接的第二压缩机、第三冷凝器、第二电子膨胀阀、第二蒸发器构成。

其中，

第一热风送风端的热风由通过与第二冷凝器及第三冷凝器热交换后的热风构成；

第二热风送风端的热风由通过与第一冷凝器热交换后的热风构成。

其中，

通过设置的第一送风机的抽风形成第一回风抽风端；

通过设置的第二送风机的抽风形成第二回风抽风端。

其中，

经由第一送风机抽取的回风被送至第一蒸发器及第二蒸发器，通过第一蒸发器及第二蒸发器的热交换构成污泥干化系统中的第一蒸发除湿端。

其中，

所述第一蒸发除湿端为由风风换热器及蒸发器依次构成的二级除湿端。

其中，

所述第一蒸发除湿端为由水表冷器、风风换热器及蒸发器依次构成的三级除湿端。

其中，

经由与第二冷凝器及第三冷凝器热交换后的热风，再通过设置的辅电机构后，形成第一热风送风端。

其中，

于第一热泵机组及第二热泵机组分别设置第一热利用平衡处理器及第二热利用平衡处理器；

在第一热泵机组中，当制冷剂由第二冷凝器出来进入第一电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第一蒸发器出来回到第一压缩机之前，均先通过第一热利用平衡处理器；

在第二热泵机组中，当制冷剂由第三冷凝器出来进入第二电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第二蒸发器出来回到第二压缩机之前，均先通过第二热利用平衡处理器。

其中，

根据第二送风机进风口的实际温度与设定温度的比较，可建立7个梯度下的第二送风机的旋转频率的7中调节选择；

当T辅＜T设-8时，第二送风机以每分钟5Hz频率升高；

当T设-8≤T辅＜T设-5时，第二送风机以每分钟2Hz频率升高；

当T设-5≤T辅＜T设-2时，第二送风机以每分钟1Hz频率升高；

当T设-2≤T辅≤T设+2时，第二送风机保持现有频率运行；

当T设+2＜T辅≤T设+5时，第二送风机以每分钟1Hz频率降低；

当T设+5＜T辅≤T设+8时，第二送风机以每分钟2Hz频率降低；

当T设+8＜T辅，第二送风机以每分钟5Hz频率降低；

其中，

T辅为第二送风机进风口的实际干球温度；

T设为设定温度；

上述的上升上限均为110Hz；下降的下限均为10 Hz。

工作过程及实施例

热泵制冷系统循环流程：

本实施例中的热泵制冷由两组机组构成，

第一机组由依次连接的第一压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、第一热利用平衡处理器、第一电子膨胀阀、第一蒸发器构成；

第二机组由依次连接的第二压缩机、第三冷凝器、第二热利用平衡处理器、第二电子膨胀阀、第二蒸发器构成；

本实施例中的热利用平衡处理器采用申请人的一种在先专利产品（授权号：2012103276194）技术，通过其，可将出冷凝器后还有部分高品位热量和出蒸发器的低品位热量进行热回收，提高热泵系统的节能性能。

为更好地形成各个环节的效果，于第二冷凝器及第三冷凝器后端设置辅电设置，用以提供必要时的辅电加热；于蒸发器的前端分别设置水表冷器的相关机构、风风换热器，用以与蒸发器形成依次的三级除湿。

第一压缩机排出的高温高压气体制冷剂流入到第一冷凝器初步冷凝，释放部分热量后，再流入到第二冷凝器进行热交换，将热量释放后，再流入第一热利用平衡处理器能量回收，到第一电子膨胀阀进行一次节流，节流后的液态制冷剂流入到第一蒸发器进行蒸发，对污泥加热后回来的空气进行冷凝除湿，吸收热量后成为低温气态制冷剂，再次进入第一热利用平衡处理器吸收热量后，被第一压缩机吸气口吸入。

第二压缩机排出的高温高压气体制冷剂流入到第三冷凝器进行潜热交换，将热量释放后，再流入到第二热利用平衡处理器进行能量回收，到第二电子膨胀阀进行一次节流，节流后的液态制冷剂流入到第二蒸发器进行蒸发，对污泥加热后回来的空气进行冷凝除湿，吸收热量后成为低温气态制冷剂，再次进入第二热利用平衡处理器吸收热量后，被第二压缩机吸气口吸入。

风循系统说明：

第一送风机将从下层履带出来的潮湿热风送到水表冷器进行初级降温除湿，再流入到风风换热器进行二级除湿，进入第一蒸发器、第二蒸发器进行三级除湿，再流入到风风热回收器进行冷热回收处理；而后送入到第三冷凝器、第二冷凝器、辅电，再到上层履带上面的均流腔，从而保证送到上层履带的风均匀通过上层履带，风通过上层履带烘干后，再流入到下层履带，被第一送风机吸入，如此形成主回路闭式循环风系统。第二送风机将下层履带下面的潮湿热风抽取一部分到第一冷凝器，再送入到下层履带烘干线的上部，通过下层履带线后，再被第二送风机吸入，形成闭式辅助循环风系统。

其中，第二送风机：

线体开机后，第二送风机以50Hz的频率运行，运行30分钟（可以设定）后，检测第二送风机进行风口干球温度T辅，和设定温度T设进行对比、以控制第二送风机的频率。

当T辅＜T设-8时，第二送风机以每分钟5Hz频率升高,最高可升至110Hz。

当T设-8≤T辅＜T设-5时，第二送风机以每分钟2Hz频率升高，最高可升至110Hz。

当T设-5≤T辅＜T设-2时，第二送风机以每分钟1Hz频率升高，最高可升至110Hz。

当设定温度T设-2≤T辅≤T设+2时，第二送风机保持现有频率运行。

当T设+2＜T辅≤T设+5时，第二送风机以每分钟1Hz频率降低，最高可降至10Hz。

当T设+5＜T辅≤T设+8时，第二送风机以每分钟2Hz频率降低,最高可降至10Hz。

当T设+8＜T辅，第二送风机以每分钟5Hz频率降低，最高可降至10Hz。

污泥动作流程说明：

污泥由湿料仓通过输送带输送到成型机内，污泥先破拱，再进入切条成型机，切成5mm长条后落到下层履带线，下层履带线由下层变频减速机传动后再由提升传送带送到上层履带线，上层履带线再由上层变频减速机传送到出料口，再由出料输送带输送到干料仓。

本发明的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，

1.通过设置的热风送风结构及回风抽风结构以及上送下回的送风设置、配合污泥的下层履带往上层履带送进的污泥送进方式，建立负压形式的污泥烘干区，使得污泥里的水份更容易从污泥中蒸发出来，从而提高烘干效率，同时履带上的污泥处于负压区，污泥中的臭味就不会从履带上四处散发到外界环境中，避免了对外界环境的污染；

2.通过设置的第一风循环系统中的第一热风风源端提供针对上层履带及下层履带烘干用主热风，该部分热风在回风后经过三级除湿，才形成参与制备热风的基础风源；通过设置的第二风循环系统中的第二热风风源端提供针对下层履带的烘干用辅热风，且在第二回风抽风端根据实际回风温度与设定温度值的差，设定7个调节区间，并根据每个区间建立相应的风机旋转频率调节依据，以提供恒定的冷风风源，从而提供形成第二热风风源端的恒定热量；

3.在各个环节设置相应的辅助设备，用以加强系统的整体效应，具体为：在通往蒸发器进行热交换的前端分别设置水表冷器及风风换热器，与蒸发器一起构成三级除湿，且由于这三个级别的相应设备均处于正压区，风中的水分由于处于正压区，水分子更容易变为液态，从而除湿效果更好；在冷凝器后端还设置辅电环节，以响应特殊的必要情形；在第一热泵机组及第二热泵机组分别设置第一热利用平衡处理器及第二热利用平衡处理器；在第一热泵机组中，当制冷剂由第二冷凝器出来进入第一电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第一蒸发器出来回到第一压缩机之前，均先通过第一热利用平衡处理器；在第二热泵机组中，当制冷剂由第三冷凝器出来进入第二电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第二蒸发器出来回到第二压缩机之前，均先通过第二热利用平衡处理器；以减少系统内的热损失，提高热量的利用效率。

Claims (3)

1.一种负压型热泵闭式污泥干化系统，用于对设于湿料仓与干料仓之间的污泥进行烘干处理，其特征在于：

所述湿料仓与干料仓通过依次设置的下层履带、上层履带连接；

所述下层履带形成烘干前段、所述上层履带形成烘干后段，所述下层履带及上层履带所在的空间构成烘干区；

于所述污泥干化系统内形成有第一风循环系统及第二风循环系统，

于第一风循环系统中形成有第一热风送风端及第一回风抽风端，

于第二风循环系统中形成有第二热风送风端及第二回风抽风端；

所述第一热风送风端配合第一回风抽风端，形成烘干区的主烘干风路、及烘干区的负压区；

所述第二热风送风端配合第二回风抽风端，形成针对下层履带的辅烘干风路，

所述系统包括至少两个热泵机组；

第一热泵机组由依次连接的第一压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、第一电子膨胀阀、第一蒸发器构成；

第二热泵机组由依次连接的第二压缩机、第三冷凝器、第二电子膨胀阀、第二蒸发器构成；

设置第一送风机，通过所述第一送风机的抽风形成第一回风抽风端；

设置第二送风机，通过所述第二送风机的抽风形成第二回风抽风端，

所述第一送风机将从所述下层履带出来的潮湿热风送到水表冷器进行初级降温除湿，再流入到风风换热器进行二级除湿，进入所述第一蒸发器、所述第二蒸发器进行三级除湿，再流入到所述风风热回收器进行冷热回收处理；而后送入到所述第三冷凝器、所述第二冷凝器、辅电机构，再到所述上层履带上面的均流腔，风通过上层履带烘干污泥后，再流入到所述下层履带，被所述第一送风机吸入，如此形成所述主烘干风路；

所述第二送风机将所述下层履带下面的潮湿热风抽取一部分到所述第一冷凝器，再送入到下层履带烘干线的上部，通过所述下层履带烘干线后，再被所述第二送风机吸入，形成所述辅烘干风路；

根据第二送风机进风口的实际温度与设定温度的比较，建立7个梯度下的第二送风机的旋转频率的7种调节选择；

当T辅＜T设-8时，第二送风机以每分钟5Hz频率升高；

当T设-8≤T辅＜T设-5时，第二送风机以每分钟2Hz频率升高；

当T设-5≤T辅＜T设-2时，第二送风机以每分钟1Hz频率升高；

当T设-2≤T辅≤T设+2时，第二送风机保持现有频率运行；

当T设+2＜T辅≤T设+5时，第二送风机以每分钟1Hz频率降低；

当T设+5＜T辅≤T设+8时，第二送风机以每分钟2Hz频率降低；

当T设+8＜T辅，第二送风机以每分钟5Hz频率降低；

其中，

T辅为第二送风机进风口的实际干球温度；

T设为设定温度；

上述频率升高的上限均为110Hz；上述频率降低的下限均为10 Hz。

2.根据权利要求1所述的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

所述的第二回风抽风端的回风、通过对第一回风抽风端抽取的回风进行部分抽取形成。

3.根据权利要求1所述的一种负压型热泵闭式污泥干化系统，其特征在于：

于第一热泵机组及第二热泵机组分别设置第一热利用平衡处理器及第二热利用平衡处理器；

在第一热泵机组中，当制冷剂由第二冷凝器出来进入第一电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第一蒸发器出来回到第一压缩机之前，均先通过第一热利用平衡处理器；

在第二热泵机组中，当制冷剂由第三冷凝器出来进入第二电子膨胀阀之前、以及当制冷剂由第二蒸发器出来回到第二压缩机之前，均先通过第二热利用平衡处理器。