CN114163099A - 一种耦合式污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污泥干化技术领域，公开一种耦合式污泥干化系统。该耦合式污泥干化系统包括污泥预热器、间接干化装置、蒸汽源、直接干化装置和压缩机；污泥预热器的污泥侧、间接干化装置的污泥侧和直接干化装置依次连通，污泥进入污泥预热器的污泥侧预加热，并经由间接干化装置的污泥侧间接加热干化后进入直接干化装置干化；其中间接干化装置的加热侧设有蒸汽进口、蒸汽出口和排泄口，蒸汽进口与蒸汽源连通，压缩机的进气口连通于蒸汽出口，压缩机的出气口连通于蒸汽进口，排泄口能够与所泥预热器的加热侧连通。该耦合式污泥干化系统有效地避免了污泥粘结、实现了蒸汽的二次利用，节省了能耗，且干化效率较高，保证了出料的干度。

Description

一种耦合式污泥干化系统

技术领域

本发明涉及污泥干化技术领域，尤其涉及一种耦合式污泥干化系统。

背景技术

随着环保要求的逐渐严格，污泥的处理正朝着减量化、无害化以及资源化方向发展。焚烧是污泥减量化与资源化处置的有效途径，在污泥的焚烧过程中，为保证污泥的稳定燃烧，需对污泥进行干化处理。

目前污泥的干化以热干化处理技术为主，其干化方式主要分为直接接触式和间接接触式。直接干燥方式中污泥与干燥介质直接接触，污泥中的水分与干燥介质换热速度快，干燥效率高，但高速高温流动介质易使污泥的有机物挥发出来。而间接干燥方式不与干燥介质直接接触，干燥载气中恶臭气体浓度低，处理难度小，但间接干燥方式在污泥的深度脱水过程中换热效率较低，同时对于含水率在40％～55％的污泥，易发生换热装置的粘结现象而进一步降低换热效率。除此之外，现有的污泥热干化工艺中普遍存在热利用效率低下，热量回收比例较低等不环保的问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种耦合式污泥干化系统，有效地避免了污泥粘结，实现了蒸汽的二次利用，节省了能耗，且干化效率较高，保证了出料的干度。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耦合式污泥干化系统，包括污泥预热器、间接干化装置、蒸汽源、直接干化装置和压缩机；

所述污泥预热器的污泥侧、所述间接干化装置的污泥侧和所述直接干化装置依次连通，污泥进入所述污泥预热器的污泥侧预加热，并经由所述间接干化装置的污泥侧间接加热干化后进入所述直接干化装置干化；其中

所述间接干化装置的加热侧设有蒸汽进口、蒸汽出口和排泄口，所述蒸汽进口与所述蒸汽源连通，所述压缩机的进气口连通于所述蒸汽出口，所述压缩机的出气口连通于所述蒸汽进口，所述排泄口能够与所述污泥预热器的加热侧连通。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，还包括空气加热器，所述空气加热器连通于所述直接干化装置的进气口。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，还包括送风机和空气预热器，所述空气预热器的空气进口连通于所述送风机，空气出口连通于所述空气加热器，所述送风机用于抽送空气，所述空气预热器用于加热所述空气。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，还包括气固分离器，所述气固分离器的进口连通于所述直接干化装置的排气口，所述气固分离器的杂质气出口能够连通于所述空气预热器的杂质气进口，所述气固分离器排出的杂质气进入所述空气预热器并能够与所述空气预热器内的所述空气换热。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，还包括除尘器，所述除尘器连通于所述空气预热器的杂质气出口。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，还包括除臭装置，所述除臭装置的进气口通过管道连通所述除尘器的排气口，所述除臭装置的出气口连通于外部环境。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，还包括缓冲罐，所述缓冲罐的进口连通于所述排泄口，所述缓冲罐的出液口通过管道连通于所述污泥预热器，所述缓冲罐的出气口通过管道连通于所述除臭装置。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，还包括污泥传送装置，所述污泥传送装置设置于所述间接干化装置和所述直接干化装置之间，用于输送所述污泥。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，还包括冷却装置，所述冷却装置与所述压缩机连接，所述冷却装置能够对所述压缩机内的蒸汽降温。

作为一种耦合式污泥干化系统的优选方案，所述直接干化装置包括流化床干燥机。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种耦合式污泥干化系统，该耦合式污泥干化系统包括污泥预热器、间接干化装置、蒸汽源、直接干化装置和压缩机，污泥进入污泥预热器中预热，然后进入间接干化装置中进行第一次干化，经过第一次干化后进入直接干化装置中进行第二次干化。经过间接干化和直接干化能够有效地避免污泥的粘结问题，保证了系统运行的稳定性。其中，在间接干化过程中，通过蒸汽源输送高温蒸汽至间接干化装置中，高温蒸汽对污泥进行加热是的污泥干化，给热后的蒸汽通过蒸汽出口进入压缩机中，经由压缩机升温升压后再次回到间接干化装置中对污泥加热。实现了蒸汽的二次利用，减少蒸汽源的输入量，减少能耗，并能够提高间接干化装置的干化效率和干化效果。同时，在高温蒸汽对污泥的加热过程中，高温蒸汽给热后会有部分冷凝成液体，冷凝水可以经由排泄口进入污泥预热器中对污泥进行预加热，实现热量的回收利用，提高了干化效率和干化效果。通过上述干化过程，完全利用了蒸汽的潜热和部分显热，极大的降低了系统能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的耦合式污泥干化系统的原理图。

图中：

1、污泥预热器；2、间接干化装置；3、蒸汽源；4、直接干化装置；5、压缩机；6、空气加热器；7、送风机；8、空气预热器；9、气固分离器；10、除尘器；11、除臭装置；12、缓冲罐；13、真空泵；14、污泥传送装置；15、冷却装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供一种耦合式污泥干化系统，该耦合式污泥干化系统包括污泥预热器1、间接干化装置2、蒸汽源3、直接干化装置4和压缩机5，污泥预热器1的污泥侧、间接干化装置2的污泥侧和直接干化装置4依次连通，污泥进入污泥预热器1的污泥侧预加热，并经由间接干化装置2的污泥侧间接加热干化后进入直接干化装置4干化；其中间接干化装置2的加热侧设有蒸汽进口、蒸汽出口和排泄口，蒸汽进口与蒸汽源3连通，压缩机5的进气口连通于蒸汽出口，压缩机5的出气口连通于蒸汽进口，排泄口能够与污泥预热器1的加热侧连通。经过间接干化和直接干化能够有效地避免污泥的粘结问题，保证了系统运行的稳定性。其中，在间接干化过程中，通过蒸汽源3输送高温蒸汽至间接干化装置2中，高温蒸汽对污泥进行加热是的污泥干化，给热后的蒸汽通过蒸汽出口进入压缩机5中，经由压缩机5升温升压后再次回到间接干化装置2中对污泥加热。实现了蒸汽的二次利用，减少蒸汽源3的输入量，减少能耗，并能够提高间接干化装置2的干化效率和干化效果。同时，在高温蒸汽对污泥的加热过程中，高温蒸汽给热后会有部分冷凝成液体，冷凝水可以经由排泄口进入污泥预热器1中对污泥进行预加热，实现热量的回收利用，提高了干化效率和干化效果。通过上述干化过程，完全利用了蒸汽的潜热和部分显热，极大的降低了系统能耗。

本实施例中，在间接干化装置2和直接干化装置4之间设置有污泥传送装置14，通过污泥传送装置14输送污泥，将污泥顺利从间接干化装置2输送至直接干化装置4中。

优选地，直接干化装置4包括流化床干燥机。通过采用流化床干燥机，一方面增加了热空气与污泥的接触面积，提高了换热效率，同时也避免了污泥的粘结问题。

优选地，间接干化装置2的排泄口和污泥预热器1之间连通的管道中设置缓冲罐12，并在管道中设置阀门。高温蒸汽在间接干化装置2内与污泥间接换热时，会有部分冷凝成冷凝水，另一部分气体不易冷凝，并一起经过排泄口排出进入缓冲罐12中缓存，未凝气体经过缓冲罐12的出气口排出，冷凝水可以根据需要进入进入污泥预热器1中，冷凝水温度高于初始污泥的温度，冷凝水对污泥预热，实现冷凝水的热量回收。缓冲罐12的设置能够控制进入污泥预热器1的冷凝水的量，以实现对污泥的精准预热。下上述过程中，完全利用了蒸汽的显热和部分潜热，提高热量回收利用率，节能环保。

具体地，蒸汽源3通过管道与蒸汽进口连通，压缩机5的出气口和进气口通过管道与蒸汽进口和蒸汽出口连通。优选地，压缩机5的出气口通过管道连通在蒸汽源3与蒸汽进口连通的管道中，节省管道布置，提高结构紧凑性。更为优选地，在各个分分路管道中设置阀门，通过控制阀门的开合控制各个管路的通断，从而控制进入间接干化装置2内的蒸汽量。

为了防止压缩机5在压缩蒸汽时蒸汽过热度过高，该耦合式污泥干化系统还包括冷却装置15，冷却装置15与压缩机5连接，冷却装置15能够对压缩机5内的蒸汽降温。即冷却装置15为压缩机5提供减温水进行冷却，避免蒸汽过热度过高，过热度过高的蒸汽会使耦合式污泥干化系统中部分的管道、阀门的材质超过其允许值，金属机械性能恶化，强度降低、脆性增加，管壁爆破。

进一步地，该耦合式污泥干化系统还包括空气加热器6，空气加热器6连通于直接干化装置4的进气口。通过空气加热器6加热空气并将高温空气送入直接干化装置4内，在直接干化装置4内高温空气对污泥进行加热使得污泥干化，干化后的污泥通过直接干化装置4的排污口排出，其余杂质气体通过直接干化装置4的排气口排出。

更进一步地，该耦合式污泥干化系统还包括气固分离器9，气固分离器9的进口连通于直接干化装置4的排气口。直接干化装置4内的高温空气对污泥加热后，从直接干化装置4的排气口排出，并且会携带一些固体杂质以及污泥的挥发气体，进入气固分离器9后进行气固分离，即使得气体和固体分离，分离出的杂质气体从气固分离器9的杂质气出口排出，分离出的固体从气固分离器9的固体出口排出。为了便于统一集中处理干化后的污泥，从气固分离器9的固体出口排出的干化污泥与从直接干化装置4的排污口排出的干化污泥通过管道汇集混合，并统一输送至干化污泥收集装置，便于后续对干化污泥的处理。优选地，气固分离器9为旋风分离器，分离效率高，能够快速高效地将气体和固体分离。

优选地，该耦合式污泥干化系统还包括送风机7和空气预热器8，空气预热器8的空气进口连通于送风机7，空气出口连通于空气加热器6，送风机7用于抽送空气，空气预热器8用于加热空气。通过送风机7抽取常温常压的空气送入空气预热器8，常温常压的空气先在空气预热器8中预热升温，再进入空气加热器6中继续升温，示例性地，空气在空气加热器6中升温至150℃左右。常温常压的空气先进行预热，使得空气加热器6最终送入直接干化装置4内的空气温度能够达到所需，同时节省了空气加热器6的加热时长和能耗。可选地，空气预热器8可以为电加热器或蒸汽加热器。

更为优选地，气固分离器9的杂质气出口通过管道连通于空气预热器8的杂质气进口，气固分离器9排出的杂质气进入空气预热器8并能够与空气预热器8内的空气换热。气固分离器9排出的杂质气温度高于常温常压的空气，进入空气预热器8中与空气换热，实现了废气的热量回收，节省空气预热器8的能耗，进一步减少该耦合式污泥干化系统的热量损失。本实施例中，空气预热器8的热源可以根据需求选择开启电加热或/和通入气固分离器9排出的杂质气，极大的降低了系统能耗，为直接干化装置4提供了稳定的热空气，保证了系统运行的稳定性。

为了减少系统排出的气体扬尘影响周边环境，该耦合式污泥干化系统还包括除尘器10，除尘器10连通于空气预热器8的杂质气出口。杂质气经过空气预热器8实现热量回收后进入除尘器10中去除尘粒，使得该系统最终排出的气体不含或含极少量尘粒，避免影响周边环境，达到节能环保的目的。可选地，除尘器10内采用冷却水对杂质器进行冲刷，既能够去除杂质气中的尘粒，还能够对杂质气进一步降温，避免排出的气体温度较高影响或损坏周围设备甚至威胁人身安全等。

优选地，由于空气在直接干化装置4中直接与污泥接触，污泥中的部分易挥发物质会被空气带走，导致杂质气具有难闻气味。通过设置除臭器，除臭装置11的进气口通过管道连通除尘器10的排气口，除臭装置11的出气口连通于外部环境。更为优选地，除臭装置11还通过管道与缓冲罐12的出气口连通，从缓冲罐12出来的气体与杂质气一起经过除臭装置11除臭后排出，消除臭味，避免影响周边环境，提高操作人员的工作环境。本实施例中，除臭装置11与缓冲罐12连通的管道中设置有真空泵13，通过真空泵13抽送缓冲罐12内的不凝气体至除臭装置11。

通过该耦合式污泥干化系统干化，含水率80％的湿污泥干化为含水率为35％～40％的干污泥，同时完全利用了间接干化装置2出口二次蒸汽的潜热及部分显热，极大的降低了系统能耗；此外，还采用直接干化装置4，避免了污泥的粘结问题，保证了系统运行的稳定性。本实施例提供的耦合式污泥干化系统将直接与间接干化系统进行耦合，避免了处于粘滞区的污泥在直接干化系统中粘连问题。有效解决了干化一段脱水量大，蒸汽耗量高的问题，以及干化二段脱水难度大，出料干度效果不佳的问题。即该耦合式污泥干化系统避免了污泥在干化设备中的粘结问题，实现了蒸汽的二次利用，降低了系统能耗；增大了直接干化中粘滞区污泥与换热介质的接触面积，提高了干化效率，保证了出料的干度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种耦合式污泥干化系统，其特征在于，包括污泥预热器(1)、间接干化装置(2)、蒸汽源(3)、直接干化装置(4)和压缩机(5)；

所述污泥预热器(1)的污泥侧、所述间接干化装置(2)的污泥侧和所述直接干化装置(4)依次连通，污泥进入所述污泥预热器(1)的污泥侧预加热，并经由所述间接干化装置(2)的污泥侧间接加热干化后进入所述直接干化装置(4)干化；其中

所述间接干化装置(2)的加热侧设有蒸汽进口、蒸汽出口和排泄口，所述蒸汽进口与所述蒸汽源(3)连通，所述压缩机(5)的进气口连通于所述蒸汽出口，所述压缩机(5)的出气口连通于所述蒸汽进口，所述排泄口能够与所述污泥预热器(1)的加热侧连通。

2.根据权利要求1所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，还包括空气加热器(6)，所述空气加热器(6)连通于所述直接干化装置(4)的进气口。

3.根据权利要求2所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，还包括送风机(7)和空气预热器(8)，所述空气预热器(8)的空气进口连通于所述送风机(7)，空气出口连通于所述空气加热器(6)，所述送风机(7)用于抽送空气，所述空气预热器(8)用于加热所述空气。

4.根据权利要求3所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，还包括气固分离器(9)，所述气固分离器(9)的进口连通于所述直接干化装置(4)的排气口，所述气固分离器(9)的杂质气出口能够连通于所述空气预热器(8)的杂质气进口，所述气固分离器(9)排出的杂质气进入所述空气预热器(8)并能够与所述空气预热器(8)内的所述空气换热。

5.根据权利要求4所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，还包括除尘器(10)，所述除尘器(10)连通于所述空气预热器(8)的杂质气出口。

6.根据权利要求5所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，还包括除臭装置(11)，所述除臭装置(11)的进气口通过管道连通所述除尘器(10)的排气口，所述除臭装置(11)的出气口连通于外部环境。

7.根据权利要求6所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，还包括缓冲罐(12)，所述缓冲罐(12)的进口连通于所述排泄口，所述缓冲罐(12)的出液口通过管道连通于所述污泥预热器(1)，所述缓冲罐(12)的出气口通过管道连通于所述除臭装置(11)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，还包括污泥传送装置(14)，所述污泥传送装置(14)设置于所述间接干化装置(2)和所述直接干化装置(4)之间，用于输送所述污泥。

9.根据权利要求1-7任一项所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，还包括冷却装置(15)，所述冷却装置(15)与所述压缩机(5)连接，所述冷却装置(15)能够对所述压缩机(5)内的蒸汽降温。

10.根据权利要求1-7任一项所述的耦合式污泥干化系统，其特征在于，所述直接干化装置(4)包括流化床干燥机。

Images