CN113480132A - 一种污泥真空干燥系统以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥真空干燥系统以及方法,包括污泥真空干燥箱,所述污泥真空干燥箱的外部连接有热泵单元与循环单元,其中热泵单元包括依次连接的气液分离器、压缩机、热泵冷凝器,所述热泵冷凝器的输出端与污泥真空干燥箱的输入端之间通过管道连接,所述循环单元包括膨胀水箱、捕水冷凝器、水环式真空泵,以及安装在热泵冷凝器与污泥真空干燥箱之间的循环水泵;本方法中,使用真空干燥技术,代替原有的高温烘干技术,将干燥箱的工作温度从原来的130~200℃降低到60℃以下,可以节省加热使用的热量,并且提高箱体内的安全性,真空干燥的干燥箱,由于工作过程中将设备内的压力保持在10Kpa以下,内部含氧量只有空气中的10%左右,降低了闷烧的风险。

Description

一种污泥真空干燥系统以及方法
技术领域
本发明属于污泥干化处理技术领域,具体涉及一种污泥真空干燥系统以及方法。
背景技术
随着“污泥围城”问题的凸显和国家对环境保护的日渐重视,城镇污泥的减量化、稳定化、无害化处理处置被提上了日程,污泥处理成为了受关注的焦点,常见的污泥处置方式有:一是作为肥料土地利用,二是作为垃圾填埋,三是利用干化后污泥制作建材利用,四是焚烧。这四种处置方法存在共同的工艺过程,即污泥脱水干化,在现阶段国内的污泥处理工艺中,以污泥干化后焚烧为核心的处置方法是最彻底的污泥处置方法。现有的多种污泥烘干后焚烧方法中,烘干能耗是成本的主要部分,所以说污泥干化事实上是对热能损耗的考评。
目前应用较多的污泥干化设备,其原理都是将污泥在干燥箱中通入干燥的热空气或燃烧产生的废烟气,使污泥在130~200℃的温度环境下烘干,烘干后的干燥污泥,冷却后出料。
目前工艺中,由于污泥烘干温度高达130~200℃点燃风险增大,出料前必须冷却,否则接触空气中的氧气后有可能点燃或闷烧,此过程浪费大量的热量和冷却用水,导致污泥干化成本较高,另外,目前工艺中干燥用空气还需要脱氧惰化处理,洗涤去水,再升温等工艺,耗费能源较多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥真空干燥系统以及方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种污泥真空干燥系统,包括污泥真空干燥箱,所述污泥真空干燥箱的外部连接有热泵单元与循环单元,其中热泵单元包括依次连接的气液分离器、压缩机、热泵冷凝器,所述热泵冷凝器的输出端与污泥真空干燥箱的输入端之间通过管道连接,所述循环单元包括膨胀水箱、捕水冷凝器、水环式真空泵,以及安装在热泵冷凝器与污泥真空干燥箱之间的循环水泵;所述捕水冷凝器的输入端与污泥真空干燥箱的输出端通过管道连接,在两者的连接处的管道上,还设置有启闭组件,所述捕水冷凝器的输出端与水环式真空泵的输入端相连接,用于将上述污泥真空干燥箱内的水气凝结成水后从所述水环式真空泵处排出。
优选的,所述启闭组件为蝶阀或闸阀。
优选的,所述污泥真空干燥箱上开设有供外部污泥进入的污泥进口、供加工后污泥排出的污泥出口,以及与循环水泵连接的热水进口,所述污泥真空干燥箱与热泵冷凝器上并联连接有用于控制水压的膨胀水箱。
优选的,所述捕水冷凝器的内部设置有凝水盘管及罐体夹套,在罐体夹套内还设置有制冷剂,所述气液分离器的输出端与捕水冷凝器通过管道连接,在两者连接处的管道上还设置有制冷剂节流阀组。
一种污泥真空干燥方法,包括如下步骤:
步骤一:污泥进入污泥真空干燥箱,此时热泵冷凝器在循环水泵的作用下将热水传输至污泥真空干燥箱内,进入污泥真空干燥箱中的热水与湿污泥接触换热,提高湿污泥的温度到50~55℃;
步骤二:换热后的循环水回到热泵冷凝器升温循环,此时利用水环式真空泵,将污泥真空干燥箱和废气捕水冷凝器内部的压力控制在7kpa~10kpa,实际范围控制在2~10kpa,以此使得污泥中的水分达到沸点41~46℃;
步骤三:控制废气捕水冷凝器中的凝水盘管及罐体夹套内的制冷剂,将盘管温度控制在10~20℃,可以将污泥真空干燥箱排出的水凝结为液态,同时在底部由水环式真空泵排出。
优选的,在步骤一至步骤三中,热泵冷凝器内部始终保持在10kpa以下,保证热泵冷凝器内部水的沸点在污泥真空干燥箱温度与捕水冷凝器温度之间,使得真空干燥正常进行,最后废水废气由水环式真空泵排出。
优选的,在所述步骤二中,循环水通过冷却形成液体后,回流至热泵冷凝器内。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本方法中,使用真空干燥技术,代替原有的高温烘干技术,代替后可以将干燥箱的工作温度从原来的130~200℃降低到60℃以下,可以节省加热使用的热量,并且提高箱体内的安全性,真空干燥的干燥箱,由于工作过程中将设备内的压力保持在10Kpa以下,内部含氧量只有空气中的10%左右,大大降低了闷烧的风险,也不需要通入脱氧惰化后的空气作为污泥干化的工艺气体,气体出口保留原有的捕水盘管,可以捕集出口的水,降低出口真空泵的流量。
附图说明
图1为本发明的系统图;
图2为本发明图1中水的三相图;
图3为现有技术中工艺气体循环图。
图中:1、气液分离器;2、压缩机;3、制冷剂节流阀组;4、膨胀水箱;5、捕水冷凝器;6、水环式真空泵;7、污泥真空干燥箱;8、循环水泵;9、热泵冷凝器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1和图2,本发明提供一种技术方案:一种污泥真空干燥系统,包括污泥真空干燥箱7,污泥真空干燥箱7的外部连接有热泵单元与循环单元,其中热泵单元包括依次连接的气液分离器1、压缩机2、热泵冷凝器9,热泵冷凝器9的输出端与污泥真空干燥箱7的输入端之间通过管道连接,循环单元包括膨胀水箱4、捕水冷凝器5、水环式真空泵6,以及安装在热泵冷凝器9与污泥真空干燥箱7之间的循环水泵8,本方法中,使用真空干燥技术,代替原有的高温烘干技术,代替后可以将干燥箱的工作温度从原来的130~200℃降低到60℃以下,可以节省加热使用的热量,并且提高箱体内的安全性,真空干燥的干燥箱,由于工作过程中将设备内的压力保持在10Kpa以下,内部含氧量只有空气中的10%左右,大大降低了闷烧的风险,也不需要通入脱氧惰化后的空气作为污泥干化的工艺气体,气体出口保留原有的捕水盘管,可以捕集出口的水,降低出口真空泵的流量;捕水冷凝器5的输入端与污泥真空干燥箱7的输出端通过管道连接,在两者的连接处的管道上,还设置有启闭组件,捕水冷凝器5的输出端与水环式真空泵6的输入端相连接,用于将上述污泥真空干燥箱7内的水气凝结成水后从水环式真空泵6处排出,其中水环式真空泵6能够起到维持污泥真空干燥箱7和捕水冷凝器5的负压状态。
本实施例中,优选的,启闭组件为蝶阀或闸阀。
本实施例中,优选的,污泥真空干燥箱7上开设有供外部污泥进入的污泥进口、供加工后污泥排出的污泥出口,以及与循环水泵8连接的热水进口,污泥真空干燥箱7与热泵冷凝器9上并联连接有用于控制水压的膨胀水箱4。
本实施例中,优选的,捕水冷凝器5的内部设置有凝水盘管及罐体夹套,在罐体夹套内还设置有制冷剂,气液分离器1的输出端与捕水冷凝器5通过管道连接,在两者连接处的管道上还设置有制冷剂节流阀组3,制冷剂节流阀组3用于节流高压液态制冷剂,使制冷剂降低压力在捕水冷凝器5内蒸发吸热,降低捕水冷凝器5的温度。
一种污泥真空干燥方法,包括如下步骤:
步骤一:污泥进入污泥真空干燥箱7,此时热泵冷凝器9在循环水泵8的作用下将热水传输至污泥真空干燥箱7内,进入污泥真空干燥箱7中的热水与湿污泥接触换热,提高湿污泥的温度到52℃;
步骤二:换热后的循环水回到热泵冷凝器9升温循环,此时利用水环式真空泵6,将污泥真空干燥箱7和废气捕水冷凝器5内部的压力控制在8kpa,实际范围控制在2~10kpa,以此使得污泥中的水分达到沸点43℃,具体参照图2;
步骤三:控制废气捕水冷凝器5中的凝水盘管及罐体夹套内的制冷剂,将盘管温度控制在15℃,可以将污泥真空干燥箱7排出的水凝结为液态,同时在底部由水环式真空泵6排出。
本实施例中,优选的,在步骤一至步骤三中,热泵冷凝器9内部始终保持在10kpa以下,保证热泵冷凝器9内部水的沸点在污泥真空干燥箱7温度与捕水冷凝器5温度之间,使得真空干燥正常进行,最后废水废气由水环式真空泵6排出。
本实施例中,优选的,在步骤二中,循环水通过冷却形成液体后,回流至热泵冷凝器9内。
实施例2
与实施例1中的不同之处在于:步骤一:污泥进入污泥真空干燥箱7,此时热泵冷凝器9在循环水泵8的作用下将热水传输至污泥真空干燥箱7内,进入污泥真空干燥箱7中的热水与湿污泥接触换热,提高湿污泥的温度到50℃;
步骤二:换热后的循环水回到热泵冷凝器9升温循环,此时利用水环式真空泵6,将污泥真空干燥箱7和废气捕水冷凝器5内部的压力控制在7kpa,实际范围控制在2kpa,以此使得污泥中的水分达到沸点41℃,具体参照图2;
步骤三:控制废气捕水冷凝器5中的凝水盘管及罐体夹套内的制冷剂,将盘管温度控制在10℃,可以将污泥真空干燥箱7排出的水凝结为液态,同时在底部由水环式真空泵6排出。
实施例3
与上述实施例中的不同之处在于:步骤一:污泥进入污泥真空干燥箱7,此时热泵冷凝器9在循环水泵8的作用下将热水传输至污泥真空干燥箱7内,进入污泥真空干燥箱7中的热水与湿污泥接触换热,提高湿污泥的温度到50~55℃;
步骤二:换热后的循环水回到热泵冷凝器9升温循环,此时利用水环式真空泵6,将污泥真空干燥箱7和废气捕水冷凝器5内部的压力控制在10kpa,实际范围控制在10kpa,以此使得污泥中的水分达到沸点46℃,具体参照图2;
步骤三:控制废气捕水冷凝器5中的凝水盘管及罐体夹套内的制冷剂,将盘管温度控制在20℃,可以将污泥真空干燥箱7排出的水凝结为液态,同时在底部由水环式真空泵6排出。
参照图3,一般的干燥工艺,工艺气体由需要加热升温→烘干污泥→降温脱水→喷淋洗涤→过滤→再次加热升温,该工艺流程中,工艺气体被整体加热和降温,且温度变化范围较大(200℃~35℃)所以有很高的能耗;真空干燥工艺不需要使用工艺气体,减少了这部分工艺气体重复升温降温产生的能耗;原有烘干工艺中,因为干燥污泥有燃烧的可能,所以需要对干燥工艺气体进行脱氧钝化处理,处理后的气体在设备内持续循环;现有新工艺不需要工艺气体,不需要脱氧钝化,箱体内部气体压力在10kpa以下,所以氧气含量很低,可以达到与钝化后空气相当的安全性
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种污泥真空干燥系统,包括污泥真空干燥箱(7),其特征在于:所述污泥真空干燥箱(7)的外部连接有热泵单元与循环单元,其中热泵单元包括依次连接的气液分离器(1)、压缩机(2)、热泵冷凝器(9),所述热泵冷凝器(9)的输出端与污泥真空干燥箱(7)的输入端之间通过管道连接,所述循环单元包括膨胀水箱(4)、捕水冷凝器(5)、水环式真空泵(6),以及安装在热泵冷凝器(9)与污泥真空干燥箱(7)之间的循环水泵(8);所述捕水冷凝器(5)的输入端与污泥真空干燥箱(7)的输出端通过管道连接,在两者的连接处的管道上,还设置有启闭组件,所述捕水冷凝器(5)的输出端与水环式真空泵(6)的输入端相连接,用于将上述污泥真空干燥箱(7)内的水气凝结成水后从所述水环式真空泵(6)处排出。
2.根据权利要求1所述的一种污泥真空干燥系统,其特征在于:所述启闭组件为蝶阀或闸阀。
3.根据权利要求1所述的一种污泥真空干燥系统,其特征在于:所述污泥真空干燥箱(7)上开设有供外部污泥进入的污泥进口、供加工后污泥排出的污泥出口,以及与循环水泵(8)连接的热水进口,所述污泥真空干燥箱(7)与热泵冷凝器(9)上并联连接有用于控制水压的膨胀水箱(4)。
4.根据权利要求1所述的一种污泥真空干燥系统,其特征在于:所述捕水冷凝器(5)的内部设置有凝水盘管及罐体夹套,在罐体夹套内还设置有制冷剂,所述气液分离器(1)的输出端与捕水冷凝器(5)通过管道连接,在两者连接处的管道上还设置有制冷剂节流阀组(3)。
5.根据权利要求1至4中所述的一种污泥真空干燥方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一:污泥进入污泥真空干燥箱(7),此时热泵冷凝器(9)在循环水泵(8)的作用下将热水传输至污泥真空干燥箱(7)内,进入污泥真空干燥箱(7)中的热水与湿污泥接触换热,提高湿污泥的温度到50~55℃;
步骤二:换热后的循环水回到热泵冷凝器(9)升温循环,此时利用水环式真空泵(6),将污泥真空干燥箱(7)和废气捕水冷凝器(5)内部的压力控制在7kpa~10kpa,实际范围控制在2~10kpa,以此使得污泥中的水分达到沸点41~46℃
步骤三:控制废气捕水冷凝器(5)中的凝水盘管及罐体夹套内的制冷剂,将盘管温度控制在10~20℃,可以将污泥真空干燥箱(7)排出的水凝结为液态,同时在底部由水环式真空泵(6)排出。
6.根据权利要求5所述的一种污泥真空干燥方法,其特征在于:在步骤一至步骤三中,热泵冷凝器(9)内部始终保持在10kpa以下,保证热泵冷凝器(9)内部水的沸点在污泥真空干燥箱(7)温度与捕水冷凝器(5)温度之间,使得真空干燥正常进行,最后废水废气由水环式真空泵(6)排出。
7.根据权利要求5所述的一种污泥真空干燥方法,其特征在于:在所述步骤二中,循环水通过冷却形成液体后,回流至热泵冷凝器(9)内。
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