CN111099810A - 热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置和方法，干化机的废蒸气出口通过废蒸气管道经过除尘器后与热泵的热端进口连接，通过将废蒸汽与放热后的循环热工质在热泵中进行换热实现余热的利用，主要利用废蒸汽的相变潜热，该部分热量占整个干化过程热量的绝大部分（大约80%），传统间接干化方法，该部分热量会白白排出浪费。本发明的污泥干化装置能够对废蒸气的热能进行有效的利用，减少了干化机热源的能耗，降低了运行成本（节约了一半以上的热能）。

Description

热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置和方法
技术领域
本发明涉及污泥干化装置和方法，具体涉及热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置和方法。
背景技术
随着社会的进步，环境保护深入人心。污水处理量越来越大，产生的污泥量也是越来越大，目前污水处理每年产生的污泥量要达到5000多万吨。污泥围城，污泥成患。污泥得不到好的治理，容易形成二次污染。但是现有的污泥处理处置的运行成本太高，给治理污泥带来的社会经济压力也非常巨大。这是一对棘手的矛盾。
污泥处理处置中最重要的环节就是减量化，这个环节占的投资比例最大，运行成本最高。目前主要是通过干化的技术来去除污泥中的水分以实现污泥减量化。干化技术又分为直接干化和间接干化。直接干化热效率低，而且运行维护复杂，内部正压，设备容易腐蚀，臭气容易溢出，环境不友好。间接干化更加稳定，热效率高，内部负压，没有臭气溢出，环境友好。间接干化是中大型污泥处理处置项目的首选工艺。不过间接干化需要高品位热源，如果没有废热，需要通过燃气或电锅炉产生热源。运行成本高，这个是间接干化的最大弊端。对于没有废热的项目，项目运行经济压力很大。现有的间接干化工艺是圆盘干化机（或者薄层、线性和桨叶干化机）利用一次性蒸汽，通过间壁把热量传给污泥，污泥中的水分蒸发成蒸汽，污泥被干化，同时排出废蒸汽。废蒸汽还需要冷却水冷却。不凝气需要除臭。整个系统能量利用效率低。主要原因是废蒸汽排出系统后没有被资源化利用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种能够充分利用废蒸气热量的污泥干化装置和余热利用方法。
其中，污泥干化装置包括：
包括用于干化污泥的干化机，干化机包括污泥进口、污泥出口、废蒸气出口、热工质进口和热工质出口，
热泵，热泵包括用于换热的热端和冷端，热端包括热端进口、热端出口，冷端包括冷端进口和冷端出口，
干化机的热工质进口、热工质出口与热泵的热端出口、热端进口通过管道连接构成热工质的循环管路，
干化机的废蒸气出口通过废蒸气管道经过除尘器后与热泵的冷端进口连接，使得废热蒸汽在热泵热端对冷端的热工质进行加热。。
上述污泥干化装置还进一步具有如下优化结构：
污泥干化装置还进一步包括用于储存污泥的污泥容器和用于输送污泥的污泥输送机，污泥容器通过管道经污泥输送机后与干化机的污泥进口连接。
污泥容器和热泵的热端出口通过管道与风机连接进行排气。
污泥干化装置还进一步包括干污泥料仓，干化机的污泥出口通过管道与干污泥料仓连接，以输送污泥至干污泥料仓。
所述的干化机优选采用圆盘干化机、线性干化机、桨叶干化机或薄层干化机。
所述的循环管路上设置高温油泵或循环蒸气压缩机对管内进行加压，以输送循环热工质。
所述的循环管路上进一步连接有用于补充热工质的循环进口支管和循环出口支管。
热泵的热端进口还优选与一热媒进口管连接。
上述所述污泥干化装置的余热利用方法如下：
污泥由干化机干化后产生的废蒸气由干化机废气出口排出，热油由干化机的热油进口进入对污泥进行放热冷却后由热油出口排出（这里的热油可以是循环蒸汽），
废蒸气由抽吸设备的抽吸作用，依次进行步骤a和b的处理：
a.通过管道进入除尘器除尘，
b. 进入热泵后，加热来自干化机热工质出口的热工质，
经过加热的热油回到干化机中对于污泥进行加热。
本发明的污泥干化装置能够对废蒸气的热能（主要是相变潜热）进行有效的利用，减少了干化机热源的能耗，降低了运行成本。
附图说明
图1为污泥干化装置的一种结构示意图（工质是导热油）。
图2为污泥干化装置的另一种结构示意图（工质是循环蒸汽）。
图中：1.干华机，2.湿污泥料仓，3.输送机，4.干污泥料仓，5.高温油泵，6.热泵，7.除尘器，8.风机，9.循环进口支管，10.排气管道，11.干污泥管道，12.污水处理装置，13.循环出口支管，14.热媒进口管，15.蒸汽压缩机。
具体实施方式
本发明的污泥干化装置主要通过将废蒸汽与冷却热油在热泵中进行换热实现余热的利用。以下举例对于本发明作进一步说明。
本实施例中的“热端”和“冷端”分别代表热泵中不同介质之间加热和被加热的关系，热端是加热的一端，而冷端代表被加热的一端。加热的介质由热端进口进入，热端出口排出，被加热的介质由冷端进口进入，冷端出口排出。
污泥干化装置的结构如图1或图2所示，主要包括以下设备：
污泥容器，用于接收污泥，接收的污泥需要进一步的进行干化处理。采用的污泥容器可以采用现有的湿污泥料仓。
输送机，用于将污泥输送至干化机中，可以采用现有的输送机，输送机的进口一侧与污泥容器的出口承接，用于接收来自污泥容器的湿污泥，输送机的出口一侧与干化机的污泥进口连接，用于将污泥输送入干化机进行干化。
干化机，可以采用现有的干化机，热工质（导热油或蒸汽）进入干化机间接加热干化机中的污泥，实现污泥水分的蒸发和污泥的干化，干化机优选采用圆盘干化机、线性干化机、桨叶干化机或薄层干化机。干化机上设置有污泥进口、污泥出口、废蒸气出口、热工质进口和热工质出口。
热泵，可以采用高温热泵，热泵包括用于换热的热端和冷端，热端包括热端进口、热端出口，冷端包括冷端进口和冷端出口，
除尘器，对废蒸气进行除尘，一般可以采用旋风除尘器。
风机，用于抽排湿污泥料仓和热泵排出的废气和不凝气。
污泥料仓，用于接收来自干化机中干化后的污泥，可以采用全密闭缓存负压仓。
干化机的热工质进口、热工质出口与热泵的热端出口、热端进口通过管道连接构成循环管路，循环管路上设置高温油泵（图1）或蒸气压缩机（图2）对管内热油进行加压输送。
干化机的废蒸气出口通过废蒸气管道经过除尘器除尘后与热泵的热端进口连接，使得废热蒸汽在热泵热端对冷端的冷却的热工质进行加热，经过换热后的废蒸汽降温形成废水，进入污水处理装置处理，不凝气通过管道连接的风机的排出。
废热蒸汽能够提供部分加热热工质的热量，而剩余部分需要补充，实施例中提供了两种方式，一种是在循环管路上连接循环进口支管和循环出口支管，通过循环进口支管添加加热过的热工质，从而使得总体的热工质能够达到温度要求，或者在热泵的热端加入热媒，增加热端的热量，从而使循环的热工质能够达到需要的温度。
本发明的余热利用的过程是这样实现的：含水率高的湿污泥进入圆盘干化机后，高温导热油（110-160度之间）同时进入干化机的污泥腔内，导热油的热量通过间壁传递到污泥侧，污泥被加热，污泥中的水以蒸汽的方式蒸发出来，被热泵抽吸出来进入旋风除尘器除尘后，进入高温热泵的热端进口，热泵不断的把蒸汽的热量（主要是相变潜热）提取并加热热工质。由于热泵不断提取热量，废蒸汽发生相变变成高温热水，被加热后的导热油再次通过循环泵打入干化机中。废蒸汽里面的不凝气和污泥料仓里的臭气一起由风机送入除臭系统处理后排出。
该工艺具有以下优点：
1，进入污泥干化装置的是低温污泥，排出系统的是干化污泥、低温热水和不凝废气，充分利用废蒸汽的潜热。
2，废蒸汽不跟导热油接触，避免了废蒸汽里面的腐蚀性气体进入干化机的内壳腐蚀干化机，不存在腐蚀性问题。
3，不凝气可以直接排放，不会再次进入系统，提高了效率，降低了腐蚀风险。
4，无需采用冷却水冷却废蒸汽，废水排出量大大降低，废水处理更简单。
5，充分保留了间接干化的优点，系统运行稳定，操作简单。
6，本发明大大提高了广泛应用的间接热干化的能量利用效率，降低了社会成本。

Claims (9)

1.一种热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，包括：
用于干化污泥的干化机，干化机包括污泥进口、污泥出口、废蒸气出口、热工质进口和热工质出口，
其特征在于还包括：
热泵，热泵包括用于换热的热端和冷端，热端包括热端进口、热端出口，冷端包括冷端进口和冷端出口，
干化机的热工质进口、热工质出口与热泵的热端出口、热端进口通过管道连接构成热工质的循环管路，
干化机的废蒸气出口通过废蒸气管道经过除尘器后与热泵的冷端进口连接，使得废蒸汽在热泵热端对冷端的热工质进行加热。
2.如权利要求1所述的热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，其特征在于还包括用于储存污泥的污泥容器和用于输送污泥的污泥输送机，污泥容器通过管道经污泥输送机后与干化机的污泥进口连接。
3.如权利要求2所述的热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，其特征在于污泥容器和热泵的热端出口通过管道与风机连接进行排气。
4.如权利要求1所述的热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，其特征在于包括干污泥料仓，干化机的污泥出口通过管道与干污泥料仓连接，以输送污泥至干污泥料仓。
5.如权利要求1所述的热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，其特征在于所述的干化机采用圆盘干化机、线性干化机、桨叶干化机或薄层干化机。
6.如权利要求1所述的污泥干化装置，其特征在于所述的循环管路上设置高温油泵或循环蒸气压缩机对管内进行加压，以输送循环热工质。
7.如权利要求1所述的热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，其特征在于所述的循环管路上连接有用于补充热工质的循环进口支管和循环出口支管。
8.如权利要求1所述的热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，其特征在于热泵的热端进口还与一热媒进口管连接。
9.一种热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化方法，采用权利要求1~8任一所述热泵回收废蒸汽能量的间接污泥干化装置，
污泥在干化机中干化产生的废蒸气由废蒸气出口排出，热工质由干化机的热工质进口进入对污泥进行换热冷却后由热工质出口排出，
其特征在于：
废蒸气由热泵的抽吸作用，依次通过管道进行步骤a和b的处理：
a.进入除尘器除尘，
b.进入热泵后，加热来自干化机热工质出口的热工质，
经过加热的热油回到干化机中对于污泥进行加热。
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