CN113683289A - 一种低能耗污泥热力干化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低能耗污泥热力干化方法，该方法主要由热力干化机、真空预干化机、一级和二级污泥预热器、一级和二级干化尾气换热器、真空泵、和循环水系统所组成，其中真空预干化机、一级/二级污泥预热器和尾气换热器可充分利用干化系统余热，并通过真空预干化机将污泥含水量降低50％以上，从而实现污泥热力干化的节能率达到50％以上。该方法可用于现有热力干化机的节能改造或新系统建设，大幅降低热力干化机能耗，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种低能耗污泥热力干化方法。
背景技术
随着我国经济快速发展及城镇化稳步推进，以及污水排放标准日益提高，我国城镇污水及污泥排放量持续增加。据统计，当前全国湿污泥年产量已超过4千万吨，并逐年持续增加。污水厂所排放的脱水污泥含水率为80％左右，具有高水分、高有机质、恶臭和粘稠等特点。热力干化是重要的污泥处理手段，不仅能实现污泥减量化和稳定化，也是实现污泥资源化利用的关键步骤，包括填埋、焚烧、农业利用和热能利用等等。
热力干化是最成熟和有效的污泥干化方法，具有处理量大、干化速度快、集成度高和占地小等诸多优点，在国内外污泥处理行业获得了广泛推广和应用，是目前主流的污泥干化技术。典型的污泥热力干化设备包括以间接式传热为原理的桨叶式干化机、圆盘干化机和薄膜干化机等，和以直接传热为原理的带式干化机、喷雾干化机和回转式污泥干化机等。热力干化的主要缺点是能耗较高，这是由热力干化原理所决定的：在热力干化过程中，污泥被加热至水沸点，水分发生汽化，这一过程污泥要吸收大量热量，从而导致干化能耗居高不下。尽管干化尾气包含大量蒸发潜热，但尾气温度和品味较低，热能利用成本较高，且尾气中包含污泥粉尘颗粒和挥发分等复杂组分，也给热能利用带来困难，因此绝大多数的污泥干化工程中并未考虑尾气的余热利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：污泥热力干化，能耗较高的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种低能耗热力干化系统，其包括：
用于对污泥进行预热、依次串联的一级污泥预热器、二级污泥预热器；
用于对预热后的污泥进行闪蒸脱水的真空预干化机；
用于对闪蒸脱水后的污泥进一步降低水分的热力干化机，热力干化机内通有饱和蒸汽，热力干化机产生的饱和水进入二级污泥预热器；
用于将真空预干化机产生的低温水蒸汽收集处理的一级尾气换热器；
用于将热力干化机产生的高温水蒸汽、一级尾气换热器内多余的水蒸汽收集处理的二级尾气换热器；
循环水箱，循环水箱的循环供水通过循环水泵依次经过一级尾气换热器、二级尾气换热器、真空预干化机、一级污泥预热器后的循环回水，回到循环水箱。
优选地，所述真空预干化机通过真空阀与热力干化机连接。
优选地，所述真空预干化机通过真空泵与一级尾气换热器换热器连接。
优选地，所述真空预干化机包括外侧的夹套，夹套内设有空心轴，空心轴上设有空心叶片。
优选地，还包括用于收集经过一级尾气换热器的低温水蒸汽和经过二级尾气换热器的高温水蒸汽的洗涤塔。
更优选地，所述洗涤塔内部与引风机连通。
优选地，所述热力干化机为桨叶式干化机、圆盘干化机、薄层干化机或流化床干化机。
本发明还提供了一种低能耗污泥热力干化方法，所述污泥依次通过一级污泥预热器、二级污泥预热器预热后，进入真空预干化机闪蒸脱水，真空预干化机所排放的低温水蒸汽进入一级尾气换热器，用于加热来自循环水箱的循环供水；真空预干化机中的污泥脱水后进入热力干化机进一步降低水分，热力干化机所排放的高温水蒸汽进入二级尾气换热器，用于进一步提升循环供水的水温；循环供水经一级尾气换热器、二级尾气换热器加热之后，进入真空预干化机作为真空预干化机的热源；循环供水在真空预干化机内放热后，在循环水泵的作用下进入一级污泥预热器对污泥进行预热，冷却后的循环回水再流回循环水箱完成一次水循环；饱和蒸汽通入热力干化机后放热冷凝为饱和水，饱和水进入二级污泥预热器进一步提升污泥的温度。
优选地，所述真空预干化机产生的低温水蒸汽和热力干化机产生的高温水蒸汽分别在一级尾气换热器、二级尾气换热器内放热后，在引风机的作用下进入洗涤塔洗涤后排放。
优选地，所述真空预干化机内污泥侧的绝对压强低于0.02MPa。
本发明通过两级污泥预热器和两级尾气换热器，实现污泥干化余热的分级利用，真空预干化机的能耗全部来自污泥干化余热回收，仅热力干化机消耗外部热源。
本发明提出了一种低能耗污泥热力干化方法，该方法将热力干化机、真空预干化机、两级污泥预热器、两级干化尾气换热器、和中间载热循环系统等主要装置组成一个有机的系统，充分实现了污泥热力干化余热的循环利用，可实现污泥热力干化节能率50％以上。该方法可用于现有热力干化机节能改造，大幅降低热力干化机能耗。
与现有污泥热力技术相比，本发明的有益效果是：污泥热力干化能耗显著降低，在真空预干化机中的能耗均来自热力干化机所排放的余热，进入热力干化机的污泥含水率显著降低，从而大幅降低了热力干化机的能量消耗，相比传统污泥热力干化技术的能耗降幅可达50％以上。
附图说明
图1为低能耗热力干化系统的示意图；
图2为真空预干化机的截面图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1所示，为本发明提供的一种低能耗热力干化系统，其包括：
用于对污泥19进行预热、依次串联的一级污泥预热器4、二级污泥预热器5；
用于对预热后的污泥进行闪蒸脱水的真空预干化机2；
用于对闪蒸脱水后的污泥进一步降低水分的热力干化机1，热力干化机1内通有饱和蒸汽13，热力干化机1产生的饱和水14进入二级污泥预热器5；
用于将真空预干化机2产生的低温水蒸汽16收集处理的一级尾气换热器6；
用于将热力干化机1产生的高温水蒸汽15、一级尾气换热器6内多余的水蒸汽收集处理的二级尾气换热器7；
循环水箱9，循环水箱9的循环供水17通过循环水泵10依次经过一级尾气换热器6、二级尾气换热器7、真空预干化机2、一级污泥预热器4后的循环回水18，回到循环水箱9；
用于收集经过一级尾气换热器6的低温水蒸汽16和经过二级尾气换热器7的高温水蒸汽15的洗涤塔11，洗涤塔11内部与引风机12连通。
如图2所示，所述真空预干化机2包括外侧的夹套22，夹套内设有空心轴23，空心轴23上设有空心叶片21。真空预干化机2通过真空阀3与热力干化机1连接；真空预干化机2通过真空泵8与一级尾气换热器换热器6连接。
所述热力干化机1为桨叶式干化机、圆盘干化机、薄层干化机或流化床干化机。
一种低能耗热力干化方法：
污泥19通过一级污泥预热器4和二级污泥预热器5后被预热至一定温度，进入真空预干化机2后，污泥水分闪蒸脱水，所排放的低温水蒸汽16通过真空泵8进入一级尾气换热器6，用于加热来自循环水箱9的循环供水17；真空预干化机2中的污泥脱除一半以上的水分后，通过真空阀3进入热力干化机1，所述热力干化机1是以饱和水蒸汽13为载热介质的间接或直接加热式干设备，污泥在热力干化机1内进一步降低水分，所排放的高温水蒸汽15进入二级尾气换热器7，用于进一步提升循环供水17水温。循环供水17经一级尾气换热器6和二级尾气换热器7加热之后，进入真空预干化机2的夹套22、空心轴23和空心叶片21，作为真空预干化机2的热源；循环供水17在真空预干化机2内放热后，在循环水泵10作用下进入一级污泥预热器4对污泥19进行预热，最后循环回水18再流回水箱9完成一次水循环。饱和蒸汽13在热力干化机1内放热冷凝为饱和水14，进入二级污泥预热器5进一步加热污泥19的温度。低温水蒸汽16和高温水蒸汽15分别在一级尾气换热器6和二级尾气换热器7内放热后，在引风机12的作用下汇集流入洗涤塔11洗涤后排放。
根据污泥热力干化工程实际，真空预干化机2的真空度为0.02MPa，污泥水分蒸发温度为60℃，所排放的低温水蒸汽16温度为55～60℃，通过一级尾气换热器6可将循环供水17温度提升至50℃左右。污泥19在真空预干化机2内的含水率从80％降至60％，通过真空阀3进入热力干化机1，饱和蒸汽13温度为160℃，60％含水率污泥在热力干化机1内进一步干化至含水率20％的干污泥20，污泥干化所排放的高温水蒸汽15温度为95℃左右，通过二级尾气换热器7将来自一级尾气换热器6的循环供水17温度进一步提升至90℃左右，加热后的循环供水7为真空预干化机2提供热源，放热后循环供水17冷却至60℃左右，进入一级污泥预热器4，将污泥19温度从常温加热至45℃左右，而循环回水18温度则降为35℃左右流回循环水箱9。而饱和蒸汽13放热后转化为160℃的饱和水14，进入二级污泥预热器5，将污泥温度进一步加热至100℃左右，进入真空预干化机2内发生低压闪蒸脱水。
每公斤污泥从含水率80％降至20％的总干化脱水量为0.75公斤，其中在真空预干化机2内的污泥干化脱水量为0.5公斤，在热力干化机1内的干化脱水量为0.25公斤，真空预干化机2内所用热源都来自于污泥干化尾气余热，仅仅热力干化机1内的热源采用外部蒸汽，因此，污泥热力干化节能量可达67％。
Claims (10)
1.一种低能耗热力干化系统，其特征在于，包括：
用于对污泥(19)进行预热、依次串联的一级污泥预热器(4)、二级污泥预热器(5)；
用于对预热后的污泥进行闪蒸脱水的真空预干化机(2)；
用于对闪蒸脱水后的污泥进一步降低水分的热力干化机(1)，热力干化机(1)内通有饱和蒸汽(13)，热力干化机(1)产生的饱和水(14)进入二级污泥预热器(5)；
用于将真空预干化机(2)产生的低温水蒸汽(16)收集处理的一级尾气换热器(6)；
用于将热力干化机(1)产生的高温水蒸汽(15)、一级尾气换热器(6)内多余的水蒸汽收集处理的二级尾气换热器(7)；
循环水箱(9)，循环水箱(9)的循环供水(17)通过循环水泵(10)依次经过一级尾气换热器(6)、二级尾气换热器(7)、真空预干化机(2)、一级污泥预热器(4)后的循环回水(18)，回到循环水箱(9)。
2.如权利要求1所述的低能耗热力干化系统，其特征在于，所述真空预干化机(2)通过真空阀(3)与热力干化机(1)连接。
3.如权利要求1所述的低能耗热力干化系统，其特征在于，所述真空预干化机(2)通过真空泵(8)与一级尾气换热器换热器(6)连接。
4.如权利要求1所述的低能耗热力干化系统，其特征在于，所述真空预干化机(2)包括外侧的夹套(22)，夹套内设有空心轴(23)，空心轴(23)上设有空心叶片(21)。
5.如权利要求1所述的低能耗热力干化系统，其特征在于，还包括用于收集经过一级尾气换热器(6)的低温水蒸汽(16)和经过二级尾气换热器(7)的高温水蒸汽(15)的洗涤塔(11)。
6.如权利要求5所述的低能耗热力干化系统，其特征在于，所述洗涤塔(11)内部与引风机(12)连通。
7.如权利要求1所述的低能耗热力干化系统，其特征在于，所述热力干化机(1)为桨叶式干化机、圆盘干化机、薄层干化机或流化床干化机。
8.一种低能耗污泥热力干化方法，其特征在于，所述污泥(19)依次通过一级污泥预热器(4)、二级污泥预热器(5)预热后，进入真空预干化机(2)闪蒸脱水，真空预干化机(2)所排放的低温水蒸汽(16)进入一级尾气换热器(6)，用于加热来自循环水箱(9)的循环供水(17)；真空预干化机(2)中的污泥脱水后进入热力干化机(1)进一步降低水分，热力干化机(1)所排放的高温水蒸汽(15)进入二级尾气换热器(7)，用于进一步提升循环供水(17)的水温；循环供水(17)经一级尾气换热器(6)、二级尾气换热器(7)加热之后，进入真空预干化机(2)作为真空预干化机(2)的热源；循环供水(17)在真空预干化机(2)内放热后，在循环水泵(10)的作用下进入一级污泥预热器(4)对污泥(19)进行预热，冷却后的循环回水(18)再流回循环水箱(9)完成一次水循环；饱和蒸汽(13)通入热力干化机(1)后放热冷凝为饱和水(14)，饱和水(14)进入二级污泥预热器(5)进一步提升污泥(19)的温度。
9.如权利要求8所述的低能耗污泥热力干化方法，其特征在于，所述真空预干化机(2)产生的低温水蒸汽(16)和热力干化机(1)产生的高温水蒸汽(15)分别在一级尾气换热器(6)、二级尾气换热器(7)内放热后，在引风机(12)的作用下进入洗涤塔(11)洗涤后排放。
10.如权利要求8所述的低能耗污泥热力干化方法，其特征在于，所述真空预干化机(2)内污泥侧的绝对压强低于0.02MPa。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115159810A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-10-11 | 中煤科工清洁能源股份有限公司 | 一种低能耗的污泥干化系统 |
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| CN115159810A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-10-11 | 中煤科工清洁能源股份有限公司 | 一种低能耗的污泥干化系统 |
| CN115159810B (zh) * | 2022-04-24 | 2024-04-09 | 中煤科工清洁能源股份有限公司 | 一种低能耗的污泥干化系统 |
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