CN111423093A - 节能型淤泥干化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能型淤泥干化系统，包括蒸发结晶干燥设备、双螺旋出料泵、洗气器和水平管降膜蒸发器，蒸发结晶干燥设备以蒸汽作为热源，淤泥在干化设备内经蒸汽加热后由双螺旋出料泵排出，淤泥中的水分转化为二次蒸汽进入洗气器，经洗气后进入水平管降膜蒸发器作为热源；蒸汽在干化设备中与淤泥换热后成为蒸汽凝水，蒸汽凝水进入水平管降膜蒸发器闪蒸降温后作为介质水，介质水与二次蒸汽换热后，介质水转化为低压蒸汽，低压蒸汽经蒸汽压缩机升温升压后，作为干化设备的热源；二次蒸汽则转化为二次凝水，二次凝水通入洗气器作为洗气用水。本发明提高了系统蒸汽使用效率，系统能耗低，而且环保性高，使用成本低。
Description
技术领域
本发明涉及淤泥干化领域，尤其是涉及一种节能型淤泥干化系统。
背景技术
通常经压滤或其他机械方法脱水后的淤泥其含水率仍高达60％-75％，淤泥干化主要通过渗滤或蒸发等技术手段，去除淤泥中大部分水的过程，传统淤泥干化工艺一般指采用污泥干化场(床)等自然蒸发设施。目前，无论是直接换热干化或间接换热干化工艺，均存在高能耗，设备换热效率低下的通病。目前常见设备为单通道旋转式干燥机，适用于城市污泥干化，其内部安装解聚机构、活动篦条式翼板、清扫装置和破碎装置等，能够干燥普通回转干燥机无法处理的粘性物料。采用燃煤热风炉产生的热风、锅炉尾气或热电蒸汽等余热气体作为烘干热源，但是其热源使用效率均较低，其主要原因为经过了干化装置的热源介质，仍然具有较大的余热，却都未能很好的利用或回收。目前最为节能的低温(＜75℃)热泵干化设备吨水电耗仍高达180-200kwh，同时热风闭式循环不可避免的夹带飞尘，造成除尘滤网阻塞同时降低热泵蒸发器和冷凝器的效率，随着工作时间的推移出现衰减，从而造成干化装置能耗增加。而且在加热干化过程中，均存在着干化尾气有机成分复杂，影响环境，且不得随意排放。虽然热泵采用的有机工质不断改进与改良，但是其对环境的影响不容小视。
发明内容
本发明为了解决目前淤泥干化过程能耗较高的问题，提供了一种节能型淤泥干化系统，包括干化设备2、双螺旋出料泵1、洗气器5和水平管降膜蒸发器6，蒸发结晶干燥设备2以130-160℃的蒸汽作为热源，淤泥在干化设备2内经蒸汽加热，淤泥被干燥后由双螺旋出料泵1排出，淤泥中的水分蒸发转化为80-100℃的二次蒸汽进入洗气器5，经洗气除尘后降温至78-98℃进入水平管降膜蒸发器6作为加热介质水的热源；
蒸汽在干化设备2中与淤泥换热后降温成为蒸汽凝水，蒸汽凝水进入水平管降膜蒸发器6闪蒸降温后作为介质水，介质水在二次蒸汽的加热下蒸发转化为78-98℃的低压蒸汽，低压蒸汽经蒸汽压缩机升温至130-160℃作为蒸发结晶干燥设备2的热源；
二次蒸汽中的水蒸气在水平管降膜蒸发器6内与介质水换热后冷凝转化为二次凝水，二次凝水通入洗气器作为洗气用水。
作为优选，在干化设备2内设有淤泥搅拌腔25，淤泥搅拌腔25外包裹有蒸汽腔26，淤泥搅拌腔25和蒸汽腔26不连通，130-160℃的蒸汽进入蒸汽腔26后加热淤泥搅拌腔25中的淤泥，淤泥中的水分蒸发转化为80-100℃的二次蒸汽，蒸汽冷凝转化为带压的120-150℃的蒸汽凝水。
作为优选，在水平管降膜蒸发器6内设有换热管，换热管外包裹有介质水腔，且换热管与介质水腔不连通，介质水通入介质水腔，二次蒸汽通入换热管，介质水腔内的顶部还设有介质水喷淋头，介质水腔中的介质水通过凝水泵10输送至介质水喷淋头，介质水喷淋头将介质水喷在换热管外，换热管中的二次蒸汽将管外的大部分介质水加热蒸发转化为78-98℃的低压蒸汽，低压蒸汽经蒸汽压缩机9加热加压后通入蒸汽腔26作为热源；还有一小部分未蒸发的介质水落入介质水腔底部与闪蒸降温后的介质水汇合，再由凝水泵泵入介质水喷淋头，介质水可长期使用无需处理。
在二次蒸汽中不仅包括水蒸气，还包括不凝性气体，不凝性气体通过高效真空泵8排出，排出后并经尾气处理，以避免干化尾气对环境的污染。
作为优选，120-150℃的蒸汽凝水经疏水阀3减压至与蒸汽压缩机入口压力对应后流入水平管降膜蒸发器6降温至68-78℃作为介质水。由于介质水被二次蒸汽加热后会转化为低压蒸汽，因此为了避免介质水腔中的介质水缺少，在介质水腔底还设有补水口，补水口与外部水源连接，以给介质水腔补充介质水。
作为优选，在洗气器5内的上部还设有洗气喷淋头，二次凝水经二次凝水循环泵4泵入洗气器5后，再由二次凝水循环泵4输至洗气喷淋头，在多次循环后，由二次凝水循环排出系统，进行去生化或二次处理。
本发明的有益效果是：
本发明不仅能够防止传统淤泥热风干化带来的飞灰与粉尘对系统换热设备效率的影响，而且还能重复利用二次蒸汽余热代替传统干化设备用蒸汽，提高了系统蒸汽使用效率，系统能耗低，环保性高，而且使用成本低。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的节能型淤泥干化系统，包括干化设备2、双螺旋出料泵1、洗气器5和水平管降膜蒸发器6，在干化设备2内设有淤泥搅拌腔25，淤泥搅拌腔25外包裹有蒸汽腔26，淤泥搅拌腔25和蒸汽腔26不连通。在水平管降膜蒸发器6内设有换热管，换热管外包裹有介质水腔，且换热管与介质水腔不连通。干化设备2以130-160℃的蒸汽作为热源，蒸汽进入蒸汽腔26后加热淤泥搅拌腔25中的淤泥，淤泥被加热干化后由双螺旋出料泵1排出系统，而双螺旋出料泵还能起到阻断外接空气进入干化设备的作用。淤泥中的水分则蒸发转化为80-100℃的二次蒸汽后进入洗气器5，二次蒸汽经洗气除尘降温至78-98℃后进入换热管，作为加热介质水的热源。而蒸汽在干化设备2中与淤泥换热后冷凝转化为带压的120-150℃的蒸汽凝水，蒸汽凝水经疏水阀3减压后流入水平管降膜蒸发器6闪蒸降温至68-78℃后进入介质水腔作为介质水。
介质水腔内的顶部还设有介质水喷淋头，介质水腔中的介质水通过凝水泵10输送至介质水喷淋头，介质水喷淋头将介质水喷在换热管外，换热管中的二次蒸汽将管外的大部分介质水加热蒸发转化为78-98℃的低压蒸汽，低压蒸汽经蒸汽压缩机9升温加压后通入蒸汽腔26作为热源。整个过程不断循环，淤泥中的水分在蒸发到冷凝过程中的潜热通过蒸汽压缩被充分利用，从而达到仅用少量电能达到干化淤泥的效果。
介质水喷淋头喷出的还有一小部分未蒸发的介质水落入介质水腔底部与闪蒸降温后的介质水汇合，再由凝水泵泵入介质水喷淋头，介质水可进入锅炉或循环使用。二次蒸汽中的水蒸气与介质水换热后冷凝转化为二次凝水，二次凝水经二次凝水循环泵4泵入洗气器5作为洗气用水，同时二次凝水循环泵4将洗气水输至洗气喷淋头对二次蒸汽进行洗气，在多次循环后，由二次凝水循环泵排出系统，进行去生化或二次处理。
由于介质水被二次蒸汽加热后会转化为低压蒸汽，因此为了避免介质水腔中的介质水缺少，在介质水腔底还设有补水口，补水口与外部水源连接，以给介质水腔补充介质水。在水平管降膜蒸发器中，初始时从补水口通入水/蒸汽后，在蒸汽压缩机升温加压后蒸汽通入蒸汽腔作为热源。
二次蒸汽不仅仅有水蒸气，在离开干化设备时带走了淤泥中的部分有机介质及各种难溶于水且不凝的气体，以及部分可溶于水的气体和粉尘，粉尘和可溶于水的气体在洗气器中被洗去，不凝性气体和有机介质则随二次蒸汽进入在水平管降膜蒸发器中的换热管，最后通过换热管外接的高效真空泵排出，排出后经尾气处理，以避免干化尾气对环境的污染。尾气处理时，根据尾气成分，选用购买现有的废气处理设备即可，如河北祥云环保工程有限公司的废气除臭装置。
本发明采用洗气器对干化蒸发的二次蒸汽进行净化与除臭，同时将淤泥二次蒸汽中的不凝性介质和有机介质通过真空泵排出，避免了干化尾气对环境的污染；采用淤泥二次蒸汽在换热管加热和二次冷凝水在水平管降膜蒸发器内闪蒸降温，采用蒸汽压缩机加压升温，对淤泥干化设备进行循环间接加热的方法，不仅系统热效率高，介质能循环利用，使用成本低，而且系统能耗低，环保性高。经多次实验测算，本技术方案中蒸汽压缩机进出口压力比在4-8范围内时，干化淤泥的效率最高，在该范围内，蒸发1吨水压缩机电耗仅为90-130kwh，能耗低。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种节能型淤泥干化系统，其特征在于，包括淤泥干化设备(2)、双螺旋出料泵(1)、洗气器(5)和水平管降膜蒸发器(6)，干化设备(2)以蒸汽作为热源，淤泥在干化设备(2)内经蒸汽加热，淤泥被干化后由双螺旋出料泵(1)排出，淤泥中的水分蒸发转化为二次蒸汽进入洗气器(5)，经洗气后进入水平管降膜蒸发器(6)作为加热介质水的热源；
蒸汽在干化设备(2)中与淤泥换热后降温成为蒸汽凝水，蒸汽凝水进入水平管降膜蒸发器(6)闪蒸降温后作为介质水，介质水在二次蒸汽的加热下蒸发转化为低压蒸汽，低压蒸汽升温升压后，作为干化设备(2)的热源；
二次蒸汽在水平管降膜蒸发器(6)内与介质水换热后冷凝转化为二次凝水，二次凝水通入洗气器作为洗气用水。
2.根据权利要求1所述的一种节能型淤泥干化系统，其特征在于，在干化设备(2)内设有淤泥搅拌腔(25)，淤泥搅拌腔(25)外包裹有蒸汽腔(26)，淤泥搅拌腔(25)和蒸汽腔(26)不连通，蒸汽为130-160℃，蒸汽在蒸汽腔(26)中加热淤泥搅拌腔(25)中的淤泥，淤泥中的水分蒸发转化为80-100℃的二次蒸汽，蒸汽冷凝转化为带压的120-150℃的蒸汽凝水。
3.根据权利要求2所述的一种节能型淤泥干化系统，其特征在于，在水平管降膜蒸发器(6)内设有换热管，换热管外包裹有介质水腔，且换热管与介质水腔不连通，介质水通入介质水腔，二次蒸汽通入换热管，介质水腔内的顶部还设有介质水喷淋头，介质水腔中的介质水通过凝水泵(10)输送至介质水喷淋头，介质水喷淋头将介质水喷在换热管外，换热管中的二次蒸汽将管外的介质水加热蒸发转化为78-98℃的低压蒸汽，低压蒸汽经蒸汽压缩机(9)加热加压后通入干化设备蒸汽腔(26)。
4.根据权利要求3所述的一种节能型淤泥干化系统，其特征在于，120-150℃的蒸汽凝水经疏水阀(3)减压至与蒸汽压缩机入口压力对应后流入水平管降膜蒸发器(6)。
5.根据权利要求3所述的一种节能型淤泥干化系统，其特征在于，介质水腔还设有补水口。
6.根据权利要求1所述的一种节能型淤泥干化系统，其特征在于，在洗气器(5)内的上部还设有洗气喷淋头，二次凝水经二次凝水循环泵(4)泵入洗气器(5)后，再由二次凝水循环泵(4)输至洗气喷淋头。
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