CN114230132B - 一种污泥干化机的节能干化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污泥干化机的节能干化方法，包括以下步骤：S100：将需要干化的污泥放置在上层污泥网带和下层污泥网带上，两层网带带动污泥水平通过烘箱模块；S200：主循环风自上而下依次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，蒸发污泥的水分；辅循环风自上而下依次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，辅助蒸发污泥的水分；S300：主循环风经过热泵模块的蒸发器进行除湿，再经过主冷凝器进行加热，然后返回上层污泥网带上方，再次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，如此重复；辅循环风经过热泵模块的辅冷凝器进行加热，然后返回上层污泥网带上方，与主循环风混合后再次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，如此重复；主循环风与辅循环风的风量之比为1:(1/3‑3)。

Description

一种污泥干化机的节能干化方法

技术领域

本发明属于污泥干化技术领域，具体涉及一种污泥干化机的节能干化方法。

背景技术

污泥干化是污泥处理的重要步骤，也是大量消耗能源的操作。污泥干化机组是一个循环系统，污泥烘干特性与烘干循环风的温度、湿度、风速相关，改变任何一个工况点，整个系统的工况也随着改变。为匹配污泥烘干特性，一般污泥干化机设置两个风循环系统：主循环风系统和辅循环风系统，主循环风系统主要功能是污泥除湿以及除湿后的污泥再加热；辅循环风系统主要功能是增大风量及污泥加热，增大整体循环风在烘箱中的搅动，带出更多的水分。

常规的污泥干化机主、辅循环风的能量分配为1:1，循环风自下而上穿过双层网带，主风机放置于网带底部，主循环风给双层上的污泥加热，辅循环风只对上层网带的污泥进行补充烘干加热，下层网带的污泥较干，使用较小的风量进行烘干，避免扬尘。但此方案未能将系统能量最大化利用，导致系统能效较低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种污泥干化机的节能干化方法，改变循环风的流向，优化主辅循环风的能量分配及循环风的能量分配，提高干化机除水量及能效。

所述污泥干化机的节能干化方法，包括以下步骤：

S100：将需要干化的污泥放置在污泥干化机的烘箱模块的上层污泥网带和下层污泥网带上，两层网带带动污泥水平通过烘箱模块；

S200：主循环风在主风机的作用下，自上而下依次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，蒸发污泥的水分；

辅循环风在辅风机的作用下，自上而下依次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，辅助蒸发污泥的水分；

S300：主循环风经过热泵模块的蒸发器进行除湿，再经过主冷凝器进行加热，然后返回上层污泥网带上方，再次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，如此重复；

辅循环风经过热泵模块的辅冷凝器进行加热，然后返回上层污泥网带上方，与主循环风混合后再次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，如此重复；

主循环风与辅循环风的风量之比为1:(1/3-3)。

可选的，步骤S200中，辅循环风分为第一辅循环风和第二辅循环风，第一辅循环风自上而下穿过上层污泥网带，第二辅循环风自上而下穿过上层污泥网带和下层污泥网带；

步骤S300中，第一辅循环风和第二辅循环风均经过辅冷凝器进行混合和加热，然后返回上层污泥网带上方，与主循环风混合。

进一步可选的，所述第一辅循环风和第二辅循环风的风量之比为1:(1-1.5)。

优选的，所述主循环风与辅循环风的风量之比为1:3。

优选的，步骤S200中，所述辅循环风的全部风量自上而下依次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，辅助蒸发污泥的水分。

可选的，所述污泥干化机包括并排设置的烘箱模块和热泵模块，上层污泥网带和下层污泥网带彼此平行且贯穿所述烘箱模块的长度方向，且用于放置需要干化的污泥，并带动污泥移动；

所述热泵模块包括并排设置的辅助热泵模块和主热泵模块，辅助热泵模块和主热泵模块均沿烘箱模块的长度方向设置，辅助热泵模块处于烘箱模块与主热泵模块之间。所述主热泵模块和辅助热泵模块的前后两端的连线平行于污泥传送带。

进一步可选的，所述主热泵模块由上至下设置两个主风机、两个隔离腔室和若干个蒸发器，主风机处于主热泵模块的壳体外的上方；

所述两个隔离腔室分别设在主热泵模块中部的前后两端，每个隔离腔室内均设有若干个压缩机、若干个膨胀阀和制冷剂储罐，每个隔离腔室由隔板拼搭组成，与主循环分风道、主循环出风道隔离开来，隔板上设置若干个通孔，用于贯穿与蒸发器、主冷凝器相连的管路；两个隔离腔室之间设有主冷凝器。

可选的，所述两个主风机的电机分别设在主热泵模块的壳体外的前后两端，用于为烘箱模块提供主循环风。

本发明将主风机的电机从下层污泥网带的底部移出，与大气环境接触，电气部分使用环境得到有效改善，避免了电机处于高温环境，延长电机使用寿命，省下大部分高度空间，可以降低污泥干化机的高度，同时将主风机的电机外置，完全避免被主循环风腐蚀。将压缩机、制冷剂储罐和膨胀阀设置在独立腔室中，与主循环分风道隔离，避免腐蚀，延长使用寿命。

进一步可选的，所述隔离腔室和主冷凝器的竖直高度与上层污泥传送带相同。

可选的，所述若干个蒸发器平均分配后，分别设在主热泵模块下部的前后两端。

可选的，所述主冷凝器的下方设有分体式热管换热器，所述分体式热管换热器包括冷凝部分、第一蒸发部分和第二蒸发部分，冷凝部分设在主冷凝器的下方；第一蒸发部分和第二蒸发部分设在主热泵模块下部的居中位置，且相互平行，且均垂直于冷凝部分。

可选的，所述烘箱模块的底部设有主循环风出口，主循环风道设在主热泵模块底部的中央，一端连接主循环风出口，另一端连接主循环风进口，所述主循环风进口设在所述第一蒸发部分和第二蒸发部分之间，将干化后污泥的主循环风引入主热泵模块。

可选的，所述主热泵模块的内部设有两条主循环分风道，一条主循环分风道依次经过所述第一蒸发部分、主热泵模块前端的蒸发器、主热泵模块前端的隔离腔室的下方；另一条主循环分风道依次经过所述第二蒸发部分、主热泵模块后端的蒸发器、主热泵模块后端的隔离腔室的下方；

两条主循环分风道在所述冷凝部分的下方汇合形成一条主循环出风道，所述主循环出风道依次经过所述冷凝部分和主冷凝器，然后在主冷凝器上方分成两条主循环出风分道，分别在两个主风机的控制下为烘箱模块输送干燥高温的主循环风；

两条主循环出风分道分别连接两个主循环风送风口；两个主循环风送风口均设在上层污泥网带的上方，连通烘箱模块与对应的主循环出风分道的内部空间，将干燥高温的主循环风送回烘箱模块。

所述两条主循环分风道共用一个主循环风进口，且处于同一水平高度，两者的气流流向相反。

可选的，所述冷凝部分与主冷凝器和两层污泥网带平行，并包括并排放置的第一冷凝管和第二冷凝管及其外部均匀密集布设的换热翅片；

所述第一蒸发部分包括第一制冷剂管及其外部均匀密集布设的换热翅片；第一制冷剂管的进口连接第一制冷剂注入管，第一制冷剂管的出口通过第一制冷剂输出管连接第一冷凝管的进口，第一冷凝管的出口连接第一制冷剂注入管，第一制冷剂注入管上设有第一制冷剂注入口；

所述第二蒸发部分包括第二制冷剂管及其外部均匀密集布设的换热翅片；第二制冷剂管的进口连接第二制冷剂注入管，第二制冷剂管的出口通过第二制冷剂输出管连接第二冷凝管的进口，第二冷凝管的出口连接第二制冷剂注入管，第二制冷剂注入管上设有第二制冷剂注入口。

进一步可选的，所述第一蒸发部分为扁平长方体形状，并竖直设在一条主循环分风道中，其表面积最大的侧面垂直于该主循环分风道中的气流流向。

可选的，所述第一制冷剂管包括第一总进液管、第一总出液管以及连接在两者之间的若干个第一U型管，第一总进液管和第一总出液管均竖直设置，若干个第一U型管由上至下均匀排列，第一U型管的两个开口分别连通第一总进液管和第一总出液管。

可选的，所述第一总进液管的中上部连接所述第一制冷剂注入管，第一总出液管的的中上部连接所述第一制冷剂输出管。

可选的，所述第一制冷剂管的若干片换热翅片沿第一U型管的长度方向均匀布设，该换热翅片垂直于第一U型管，且平行于第一总进液管和第一总出液管。

所述第二蒸发部分的结构和使用方法与第一蒸发部分相同。

可选的，所述冷凝部分为扁平长方体形状，并水平设在主循环出风道中，其表面积最大的侧面垂直于主循环出风道中的气流流向。

可选的，所述第一冷凝管包括第三总进液管、第三总出液管以及连接在两者之间的若干个第三U型管，第三总进液管和第三总出液管均水平设置，且与主循环出风道的气流方向和第一U型管、第二U型管均平行；若干个第三U型管沿主循环出风道的气流方向均匀排列，第三U型管的两个开口分别连通第三总进液管和第三总出液管，所述第一制冷剂输出管连接第三总进液管，第一制冷剂注入管连接第三总出液管。

可选的，所述第二冷凝管包括第四总进液管、第四总出液管以及连接在两者之间的若干个第四U型管，第四总进液管和第四总出液管均与第三总进液管平行；若干个第四U型管与第三U型管平行，第四U型管的两个开口分别连通第四总进液管和第四总出液管；所述第二制冷剂输出管连接第四总进液管，第二冷剂注入管连接第四总出液管。

进一步可选的，所述冷凝部分的若干片换热翅片沿第三U型管和第四U型管的长度方向均匀布设，每一片该换热翅片的长度等于第三U型管和第四U型管的总宽度，该换热翅片垂直于第三U型管，且平行于第三总进液管。

可选的，所述第一U型管、第二U型管、第三U型管和第四U型管均可以为两个U型管对接的形式，形成蛇形管。

可选的，所述第一U型管、第二U型管、第三U型管和第四U型管的上方分管和下方分管均可以选择水平放置、竖直放置或倾斜放置，不同的放置形式，能够增加第一蒸发部分、第二蒸发部分和冷凝部分的U型管容纳数量，提高换热效果。

可选的，所述辅助热泵模块的内部设有辅冷凝器和辅风机，辅风机和两个辅循环风出风口均设在辅助热泵模块与烘箱模块之间的隔壁上，辅风机位于上层污泥网带与主循环风送风口之间，一个辅循环风出风口位于上层污泥网带与下层污泥网带之间，另一个辅循环风出风口位于下层污泥网带的下方。

可选的，所述主热泵模块前端的蒸发器包括若干个串联的蒸发器，主热泵模块后端的蒸发器也包括若干个串联的蒸发器，主热泵模块前端和后端的蒸发器的数量之和等于主冷凝器的数量。

本发明所述的污泥干化机的节能干化方法，改变了烘箱模块的循环风风向，其自上而下的风向能够极大限度地减少污泥干燥后的扬尘，减少主循环风和辅循环风的回风携带的灰尘量，减少灰尘对换热的影响，提高第一蒸发部分、第二蒸发部分、蒸发器、冷凝部分、主冷凝器和辅冷凝器的换热效率，同时保证污泥干化效果；通过优化污泥干化机的风道结构，使得主循环风和辅循环风分别进行加热处理之后，再混合，混合之后再共同对烘箱模块的污泥进行干化，提高了能效，同时配合主、辅循环风的风量（即能量）进行优化分配，以及辅循环风自身的能量分配，实现两层污泥网带的能量合理分配，实现系统热量更好的利用，进而达到污泥干化机能量的最大利用，提高污泥干化机的除水量及能效。为了进一步提高能源利用效率，本发明设计了所述分体式热管换热器的冷凝部分、第一蒸发部分和第二蒸发部分的排布形式，并配合该排布形式设计了先分后合再分的主循环风风道，不仅避免设备腐蚀，而且使得热泵模块的整体结构更为紧凑，减少主循环风流动过程中不必要的能量损失，同时利用所述主循环分风道的第一蒸发部分和第二蒸发部分的翅片设计，进一步过滤/阻隔灰尘，提高后续换热器的能效。

附图说明

图1为所述主热泵单元的主视图；

图2为所述污泥干化机的俯视图；

图3为所述污泥干化机的侧视图；

图4为主循环风流向示意图；

图5为辅循环风流向示意图；

图6为第一蒸发部分的立体图；

图7为第一蒸发部分的侧面图；

图8为冷凝部分的立体图；

图9为冷凝部分的侧面图；

图10为分体式热管换热器的结构示意图；

图11为实施例1的焓湿图；

图12为实施例5的焓湿图；

图13为实施例6的焓湿图；

图14为实施例7的焓湿图；

图15为实施例8的焓湿图；

图16为对比例1的焓湿图。

附图中，1-烘箱模块，2-辅助热泵模块，3-主热泵模块，4-上层污泥网带，5-下层污泥网带，6-主风机，7-隔离腔室，8-蒸发器，9-压缩机，10-制冷剂储罐，11-第四U型管，12-主冷凝器，13-辅冷凝器，14-辅风机，15-隔板，16-冷凝部分，17-第一蒸发部分，18-第二蒸发部分，19-主循环分风道，20-主循环出风道，21-主循环出风分道，22-主循环风送风口，23-辅循环风出风口，24-第一冷凝管，25-第二冷凝管，26-换热翅片，27-第一制冷剂管，28-第二制冷剂管，29-第一制冷剂注入管，30-第一制冷剂输出管，31-第一制冷剂注入口，32-第一总进液管，33-第一总出液管，34-第一U型管，35-第三总进液管，36-第三总出液管，37-第三U型管。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，单台污泥干化机的日处理污泥量为5吨，所处理的污泥来自某市政污水处理厂，包括以下步骤：

S100：将需要干化的污泥放置在污泥干化机的烘箱模块1的上层污泥网带4和下层污泥网带5上，两层网带带动污泥水平通过烘箱模块1；

S200：主循环风在主风机6的作用下，自上而下依次穿过上层污泥网带4和下层污泥网带5，蒸发污泥的水分；

辅循环风分为第一辅循环风和第二辅循环风，在辅风机14的作用下，第一辅循环风自上而下穿过上层污泥网带4，第二辅循环风自上而下穿过上层污泥网带4和下层污泥网带5，辅助蒸发污泥的水分；第一辅循环风和第二辅循环风的风量之比为1:1；

S300：主循环风经过热泵模块的蒸发器8进行除湿，再经过主冷凝器12进行加热，然后返回上层污泥网带4上方，再次穿过上层污泥网带4和下层污泥网带5，如此重复；

第一辅循环风和第二辅循环风均经过辅冷凝器13进行混合和加热，然后返回上层污泥网带4上方，与主循环风混合后，再次穿过上层污泥网带4、下层污泥网带5，如此重复；

主循环风与辅循环风的风量之比为1:1，本实施例的焓湿图如图11所示。

具体的，主循环风与辅循环风混合后一起通过上层污泥网带4，其中辅循环风的一半风量的风（第一辅循环风）直接回辅冷凝器13，另一半风量的风（第二辅循环风）与主循环风的全部风量共同进入下层污泥网带5；第一辅循环风进入辅加热器，即与第二辅循环风进行混合，共同加热；主循环风进入蒸发器8除湿，除湿后进入主冷凝器12加热，加热后的主循环风与辅循环风混合再进入烘箱模块1，如此循环。

本实施例所述的污泥干化机包括并排设置的烘箱模块1和热泵模块，上层污泥网带4和下层污泥网带5彼此平行且贯穿所述烘箱模块1的长度方向，且用于放置需要干化的污泥，并带动污泥移动；

所述热泵模块包括并排设置的辅助热泵模块2和主热泵模块3，辅助热泵模块2和主热泵模块3均沿烘箱模块1的长度方向设置，辅助热泵模块2处于烘箱模块1与主热泵模块3之间。所述主热泵模块3和辅助热泵模块2的前后两端的连线平行于污泥传送带。

所述主热泵模块3由上至下设置两个主风机6、两个隔离腔室7和四个蒸发器8，主风机6处于主热泵模块3的壳体外的上方；

所述两个隔离腔室7分别设在主热泵模块3中部的前后两端，每个隔离腔室7内均设有两个串联的压缩机9、两个膨胀阀和两个制冷剂储罐10，每个隔离腔室7由隔板15拼搭组成，与主循环分风道19、主循环出风道20隔离开来，隔板15上设置若干个通孔，用于贯穿与蒸发器8、主冷凝器12相连的管路；两个隔离腔室7之间设有四个并排的主冷凝器12。

所述两个主风机6的电机分别设在主热泵模块3的壳体外的前后两端，用于为烘箱模块1提供主循环风。所述隔离腔室7和主冷凝器12的竖直高度与上层污泥传送带相同。所述主热泵模块3下部的前后两端分别设有两个蒸发器8，且串联设置。

所述烘箱模块1的底部设有主循环风出口，主循环风道设在主热泵模块3底部的中央，一端连接主循环风出口，另一端连接主循环风进口，所述主循环风进口设在主热泵模块3底部的中央，将干化后污泥的主循环风引入主热泵模块3。

所述主热泵模块3的内部设有两条主循环分风道19，一条主循环分风道19依次经过主热泵模块3前端的蒸发器8、主热泵模块3前端的隔离腔室7的下方；另一条主循环分风道19依次经过主热泵模块3后端的蒸发器8、主热泵模块3后端的隔离腔室7的下方；

两条主循环分风道19在所述主冷凝器12的下方汇合形成一条主循环出风道20，所述主循环出风道20在主冷凝器12上方分成两条主循环出风分道21，分别在两个主风机6的控制下为烘箱模块1输送干燥高温的主循环风；

两条主循环出风分道21分别连接两个主循环风送风口22；两个主循环风送风口22均设在上层污泥网带4的上方，连通烘箱模块1与对应的主循环出风分道21的内部空间，将干燥高温的主循环风送回烘箱模块1。

所述两条主循环分风道19共用一个主循环风进口，且处于同一水平高度，两者的气流流向相反。

所述辅助热泵模块2的内部设有辅冷凝器13和辅风机14，辅风机14和两个辅循环风出风口23均设在辅助热泵模块2与烘箱模块1之间的隔壁上，辅风机14位于上层污泥网带4与主循环风送风口22之间，一个辅循环风出风口23位于上层污泥网带4与下层污泥网带5之间，另一个辅循环风出风口23位于下层污泥网带5的下方。辅风机14和辅循环风出风口23用于在辅助热泵模块2与烘箱模块1之间形成辅循环风，辅循环风经过所述辅冷凝器13加热后返回烘箱模块1。

所述辅助热泵模块2的一侧紧邻烘箱模块1，对侧紧邻主冷凝器12，另外两侧紧邻隔离腔室7，并处于所述第一蒸发部分17和第二蒸发部分18的上方。

所述冷凝部分16与第一蒸发部分17、第二蒸发部分18之间连接的管路的端头均置于两个隔离腔室7内，所述冷凝部分16的两端也置于两个隔离腔室7内，避免了设备端头和冷凝部分16暴露在风道中而被腐蚀。

每一条主循环分风道19内部蒸发器8、压缩机9和膨胀阀数量相同且一一对应；所述制冷剂储罐10通过管路连接蒸发器8和分体式热管换热器；所述蒸发器8的制冷剂出口通过管路依次连接压缩机9、主冷凝器12或辅冷凝器13的制冷剂进口，主冷凝器12或辅冷凝器13的制冷剂出口通过管路依次连接膨胀阀和蒸发器8的制冷剂进口。即辅冷凝器也是利用蒸发器、膨胀阀和压缩机工作的，工作原理与主冷凝器相同，例如，所述的污泥干化机包括4台压缩机，2台压缩机用于辅冷凝器，2台压缩机用于主冷凝器。

所述压缩机9、主冷凝器12的接管、蒸发器8的接管、制冷剂储罐10都与主循环风隔离，即制冷剂工艺管路也避免了与主循环风接触，膨胀阀、过滤器、压力传感器、温度传感器、压力开关、充注头，也避免了腐蚀。通过结构布局优化，将换热器的端头全部隔离出主循环分风道19，至此需要制冷剂管路连接的各部件均与主循环风隔离，避免了腐蚀。

实施例2

本实施例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，与实施例1相同，区别在于，如图1-10所示，所述主冷凝器12的下方设有分体式热管换热器，所述分体式热管换热器包括冷凝部分16、第一蒸发部分17和第二蒸发部分18，冷凝部分16设在主冷凝器12的下方；第一蒸发部分17和第二蒸发部分18设在主热泵模块3下部的居中位置，且相互平行，且均垂直于冷凝部分16。

所述主循环风进口设在所述第一蒸发部分17和第二蒸发部分18之间。一条主循环分风道19依次经过所述第一蒸发部分17、主热泵模块3前端的蒸发器8、主热泵模块3前端的隔离腔室7的下方；另一条主循环分风道19依次经过所述第二蒸发部分18、主热泵模块3后端的蒸发器8、主热泵模块3后端的隔离腔室7的下方；

两条主循环分风道19在所述冷凝部分16的下方汇合形成一条主循环出风道20，所述主循环出风道20依次经过所述冷凝部分16和主冷凝器12，然后在主冷凝器12上方分成两条主循环出风分道21，分别在两个主风机6的控制下为烘箱模块1输送干燥高温的主循环风。

具体的，两条主循环分风道19均包括上下两层通道，两条主循环分风道19的下层风道处于同一水平高度，共用主循环风进口，主循环风进口的左侧依次设置所述第一蒸发部分17和主热泵模块3前端的蒸发器8，主循环风进口的右侧依次设置所述第二蒸发部分18和主热泵模块3后端的蒸发器8；主循环分风道19的下层风道的上方设有其上层风道，两条主循环分风道19的上层风道处于同一水平高度，共用同一个出口，该出口与主循环风进口处于同一竖直线上；每条主循环分风道19的下层风道的气流方向与其上层风道的气流方向相反。

所述冷凝部分16与主冷凝器12和两层污泥网带平行，并包括并排放置的第一冷凝管24和第二冷凝管25及其外部均匀密集布设的换热翅片26；

所述第一蒸发部分17包括第一制冷剂管27及其外部均匀密集布设的换热翅片26；第一制冷剂管27的进口连接第一制冷剂注入管29，第一制冷剂管27的出口通过第一制冷剂输出管30连接第一冷凝管24的进口，第一冷凝管24的出口连接第一制冷剂注入管29，第一制冷剂注入管29上设有第一制冷剂注入口31；

所述第二蒸发部分18包括第二制冷剂管28及其外部均匀密集布设的换热翅片26；第二制冷剂管28的进口连接第二制冷剂注入管，第二制冷剂管28的出口通过第二制冷剂输出管连接第二冷凝管25的进口，第二冷凝管25的出口连接第二制冷剂注入管，第二制冷剂注入管上设有第二制冷剂注入口。

所述第一蒸发部分17为扁平长方体形状，并竖直设在一条主循环分风道19中，其表面积最大的侧面垂直于该主循环分风道19中的气流流向，使得干化污泥后的高湿低温回风与第一蒸发部分17的换热翅片26充分接触换热，降低温度。

所述第一制冷剂管27包括第一总进液管32、第一总出液管33以及连接在两者之间的36个第一U型管34，第一总进液管32和第一总出液管33均竖直设置，36个第一U型管34由上至下均匀排列，第一U型管34的两个开口分别连通第一总进液管32和第一总出液管33。

所述第一总进液管32的中上部连接所述第一制冷剂注入管29，第一总出液管33的的中上部连接所述第一制冷剂输出管30。

所述第一制冷剂管27的1212片换热翅片26沿第一U型管34的长度方向均匀布设，该换热翅片26垂直于第一U型管34，且平行于第一总进液管32和第一总出液管33。即第一制冷剂管27的换热翅片26均平行于主循环分风道19中的气流流向，使得干化污泥后的高湿低温回风从两片换热翅片26之间流通，并与所有充满制冷剂的第一U型管34充分接触，进行换热。

使用时，从污泥干化机输出的高湿低温回风通过主循环分风道19与所述第一蒸发部分17接触换热，冷却降温。具体的，将第一制冷剂管27内抽真空，再将制冷剂从第一制冷剂注入口31注入，然后关闭第一制冷剂注入口31，在重力作用下，制冷剂经过第一制冷剂注入管29进入第一总进液管32，当制冷剂充满第一总进液管32时，均匀分配进入各个第一U型管34；主循环分风道19内的回风流经并贯穿第一蒸发部分17的换热翅片26间的缝隙，将回风进行物理分隔，便于回风与第一U型管34充分接触，进行换热，降温后的回风沿主循环分风道19去往第一蒸发器8部分，进行降温除湿；第一U型管34内的制冷剂吸收回风的热量后，蒸发汽化，由第一总出液管33输出，再经第一制冷剂输出管30进入第一冷凝管24。

所述第二蒸发部分18的结构和使用方法与第一蒸发部分17相同。具体的，所述第二蒸发部分18为扁平长方体形状，并竖直设在另一条主循环分风道19中，其表面积最大的侧面垂直于该主循环分风道19中的气流流向，使得干化污泥后的高湿低温回风与第二蒸发部分18的换热翅片26充分接触换热，降低温度。

所述第二制冷剂管28包括第二总进液管、第二总出液管以及连接在两者之间的36个第二U型管，第二总进液管和第二总出液管均竖直设置，36个第二U型管由上至下均匀排列，第二U型管的两个开口分别连通第二总进液管和第二总出液管。

所述第二总进液管的中上部连接所述第二冷剂注入管，第二总出液管的的中上部连接所述第二制冷剂输出管。

所述第二制冷剂管28的1212片换热翅片26沿第二U型管的长度方向均匀布设，换热翅片26垂直于第二U型管，且平行于第二总进液管和第二总出液管。即第二制冷剂管28的换热翅片26平行于主循环分风道19中的气流流向，使得干化污泥后的高湿低温回风从两片换热翅片26之间流通，并与所有充满制冷剂的第二U型管充分接触，进行换热。

所述第一蒸发部分17和第二蒸发部分18的换热翅片26的四周边缘设有不锈钢框架，用于固定换热翅片26以及将蒸发部分固定在主循环分风道19内，同时封闭主循环分风道19的边缘部分，使得回风只能由第一蒸发部分17和第二蒸发部分18的换热翅片26位置通过。

所述冷凝部分16为扁平长方体形状，并水平设在主循环出风道20中，其表面积最大的侧面垂直于主循环出风道20中的气流流向，使得降温除湿后的回风与冷凝部分16的换热翅片26充分接触换热，提高温度。

所述第一冷凝管24包括第三总进液管35、第三总出液管36以及连接在两者之间的21个第三U型管37，第三总进液管35和第三总出液管36均水平设置，且与主循环出风道20的气流方向和第一U型管34、第二U型管均平行；21个第三U型管37沿主循环出风道20的气流方向均匀排列，第三U型管37的两个开口分别连通第三总进液管35和第三总出液管36，所述第一制冷剂输出管30连接第三总进液管35，第一制冷剂注入管29连接第三总出液管36。

所述第二冷凝管25包括第四总进液管、第四总出液管以及连接在两者之间的21个第四U型管11，第四总进液管和第四总出液管均与第三总进液管35平行；21个第四U型管11与第三U型管37平行，第四U型管11的两个开口分别连通第四总进液管和第四总出液管；所述第二制冷剂输出管连接第四总进液管，第二冷剂注入管连接第四总出液管。

所述第三U型管37的开口一端和第四U型管11的闭口一端同处于所述冷凝部分16的一侧，即处于主循环出风道20的一侧；所述第三U型管37的闭口一端和第四U型管11的开口一端同处于所述冷凝部分16的另一侧，即处于主循环出风道20的另一侧。

所述冷凝部分16的600片换热翅片26沿第三U型管37和第四U型管11的长度方向均匀布设，每一片该换热翅片26的长度等于第三U型管37和第四U型管11的总宽度，该换热翅片26垂直于第三U型管37，且平行于第三总进液管35。即冷凝部分16的换热翅片26平行于主循环出风道20中的气流流向，使得降温除湿后的回风从两片换热翅片26之间流通，并与所有充满气态制冷剂的第三U型管37和第四U型管11充分接触，进行换热升温。

使用时，气态制冷剂从第一蒸发部分17通过第三总进液管35进入第一冷凝管24，均匀分配进入各个第三U型管37，气态制冷剂从第二蒸发部分18通过第四总进液管进入第二冷凝管25，均匀分配进入各个第四U型管11；主循环出风道20内的气流流经并贯穿冷凝部分16的换热翅片26间的缝隙，将气流进行物理分隔，便于气流与第三U型管37和第四U型管11先后充分接触，进行换热，升温后的气流沿主循环出风道20去往冷凝器，进一步升温；第三U型管37和第四U型管11内的制冷剂释放热量后液化，分别由第三总出液管36和第四总出液管输出，再分别经第一制冷剂注入管29进入第一蒸发部分17，经第二制冷剂注入管进入第二蒸发部分18，而此时第一制冷剂注入口31和第二制冷剂注入口均关闭，且暂时不注入新制冷剂。

所述第一U型管34、第二U型管、第三U型管37和第四U型管11的上方分管和下方分管均竖直放置。

从污泥干化机烘箱模块1中出来的高温高湿回风（主循环风）先经过分体式热管换热器的第一蒸发部分17和第二蒸发部分18，对回风进行冷却降温，降低蒸发器8的冷却负荷，减少蒸发器8换热面积；经过预降温处理的回风再进入蒸发器8进一步冷却，水蒸气析出变成冷凝水流出，回风温度进一步降低；回风再经过分体式热管换热器的冷凝部分16，被预加热，降低了主冷凝器12的加热负荷，减少主冷凝器12换热面积；经过预加热处理的风再进入主冷凝器12进一步加热，变成高温低湿热空气送入污泥干化机的烘箱模块1中对污泥进行烘干处理，如此往复循环，实现能量回收利用。

实施例3

本实施例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，与实施例2相同，区别在于，所述第一U型管34、第二U型管、第三U型管37和第四U型管11均为两个U型管对接的形式，形成蛇形管。

所述第一U型管34、第二U型管、第三U型管37和第四U型管11的上方分管和下方分管均倾斜放置。

实施例4

本实施例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，与实施例3相同，区别在于，所述第一蒸发部分17和第二蒸发部分18的换热翅片26的两侧分别设有三个可活动防尘片，所述防尘片一端转动连接换热翅片26的侧面，另一端可自由转动，使得防尘片与换热翅片26之间呈不同的角度；防尘片的竖直高度等于换热翅片26的高度；

三个可活动防尘片彼此平行，且沿主循环风的流向依次布设在换热翅片26的侧面，用于拦截主循环风的灰尘。

所述第一蒸发部分17和第二蒸发部分18的换热翅片26靠近所述主循环风进口的一端设置所述防尘片，远离主循环风进口的一端不设置防尘片，即在主循环风刚进入第一蒸发部分17和第二蒸发部分18时利用防尘片拦截灰尘。所述防尘片可转动，能够实时调节两个相邻换热翅片26之间的距离，使得主循环风顺利通过第一蒸发部分17和第二蒸发部分18，在停机时通过防尘片的转动，抖落其上面附着的灰尘，达到自动清洁的目的。

防尘片连接电控驱动装置，即可实现转动，电控驱动装置为市场上普通的电控驱动装置，设在污泥干化机的外部。

以下实施例和对比例的主循环风和辅循环风形成的总风量与实施例1相同，即总风量不变。

实施例5

本实施例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，与实施例4相同，区别在于，步骤S300中，主循环风与辅循环风的风量之比为1:1/3，即在实施例4的基础上，将主循环风的风量增加50%，同时将辅循环风的风量减少50%，本实施例的焓湿图如图12所示。

实施例6

本实施例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，与实施例4相同，区别在于，步骤S300中，主循环风与辅循环风的风量之比为1:3，即在实施例4的基础上，将主循环风的风量减少50%，同时将辅循环风的风量增加50%，本实施例的焓湿图如图13所示。

实施例7

本实施例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，与实施例4相同，区别在于，步骤S200中，所述辅循环风的全部风量自上而下依次穿过上层污泥网带4和下层污泥网带5，辅助蒸发污泥的水分，本实施例的焓湿图如图14所示。

实施例8

本实施例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，与实施例7相同，区别在于，步骤S300中，主循环风与辅循环风的风量之比为1:3，即在实施例4的基础上，将主循环风的风量减少50%，同时将辅循环风的风量增加50%，本实施例的焓湿图如图15所示。

对比例1

本对比例提供所述的污泥干化机的节能干化方法，与实施例1相同，区别在于，S200：主循环风在主风机6的作用下，自下而上依次穿过下层污泥网带5和上层污泥网带4，蒸发污泥的水分；

辅循环风在辅风机14的作用下，自下而上依次穿过上层污泥网带4，辅助蒸发污泥的水分；

S300：主循环风经过热泵模块的蒸发器8进行除湿，再经过主冷凝器12进行加热，然后返回下层污泥网带5下方，再次穿过下层污泥网带5和上层污泥网带4，如此重复；

辅循环风经过热泵模块的辅冷凝器13进行加热，然后返回上层污泥网带4下方，与主循环风混合后再次穿过上层污泥网带4，如此重复；

主循环风与辅循环风的风量之比为1:1，本对比例的焓湿图如图16所示。

本对比例使用的污泥干化机为什么厂家的SBDD4800FL型号的干化机。

表1 实施例和对比例的效果比较

由上表可知，本发明所述的污泥干化机的节能干化方法，相比于对比例1（常规的污泥干化方法），单位风量除湿量显著增加，能效提高，且本发明的污泥干化机的结构优化设计极大缓解了设备腐蚀，提高了能效，而且减少了设备体积。以对比例1为基准，实施例1、5、6、7和8的除水量的增加量分别为6.07%、6.54%、10.51%、10.51%和17.76%，除水量明显增加。

污泥干化机中，污泥中的水分最终以空气除湿形式带离干化设备本体。辅循环风的干化贡献为辅风量与其单位风量除湿量的乘积，主循环风的干化贡献为主风量与其单位风量除湿量的乘积。在辅循环风量不变时，比较主循环风的单位风量除湿量即可；在辅循环风量增加时（实施例6），主循环风的单位风量除湿量依然较大，继续以主循环风的单位风量除湿量为指标即可。

Claims (8)

1.一种污泥干化机的节能干化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：将需要干化的污泥放置在污泥干化机的烘箱模块的上层污泥网带和下层污泥网带上，两层网带带动污泥水平通过烘箱模块；

S200：主循环风在主风机的作用下，自上而下依次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，蒸发污泥的水分；

辅循环风在辅风机的作用下，自上而下依次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，辅助蒸发污泥的水分；

S300：主循环风经过热泵模块的蒸发器进行除湿，再经过主冷凝器进行加热，然后返回上层污泥网带上方，再次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，如此重复；

辅循环风经过热泵模块的辅冷凝器进行加热，然后返回上层污泥网带上方，与主循环风混合后再次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，如此重复；

主循环风与辅循环风的风量之比为1:(1/3-3)；

所述污泥干化机包括并排设置的烘箱模块和热泵模块，所述热泵模块包括并排设置的辅助热泵模块和主热泵模块，辅助热泵模块处于烘箱模块与主热泵模块之间，所述主热泵模块和辅助热泵模块的前后两端的连线平行于污泥传送带，

所述主热泵模块由上至下设置两个主风机、两个隔离腔室和若干个蒸发器，主风机处于主热泵模块的壳体外的上方；

所述两个隔离腔室分别设在主热泵模块中部的前后两端，每个隔离腔室内均设有若干个压缩机、若干个膨胀阀和制冷剂储罐，每个隔离腔室由隔板拼搭组成，与主循环分风道、主循环出风道隔离开来；两个隔离腔室之间设有主冷凝器；

所述主冷凝器的下方设有分体式热管换热器，所述分体式热管换热器包括冷凝部分、第一蒸发部分和第二蒸发部分，冷凝部分设在主冷凝器的下方；第一蒸发部分和第二蒸发部分设在主热泵模块下部的居中位置；

所述主热泵模块的内部设有两条主循环分风道，一条主循环分风道依次经过所述第一蒸发部分、主热泵模块前端的蒸发器、主热泵模块前端的隔离腔室的下方；另一条主循环分风道依次经过所述第二蒸发部分、主热泵模块后端的蒸发器、主热泵模块后端的隔离腔室的下方；

两条主循环分风道在所述冷凝部分的下方汇合形成一条主循环出风道，所述主循环出风道依次经过所述冷凝部分和主冷凝器，然后在主冷凝器上方分成两条主循环出风分道，分别在两个主风机的控制下为烘箱模块输送干燥高温的主循环风；

两条主循环出风分道分别连接两个主循环风送风口；两个主循环风送风口均设在上层污泥网带的上方，连通烘箱模块与对应的主循环出风分道的内部空间，将干燥高温的主循环风送回烘箱模块。

2.根据权利要求1所述的节能干化方法，其特征在于，步骤S200中，辅循环风分为第一辅循环风和第二辅循环风，第一辅循环风自上而下穿过上层污泥网带，第二辅循环风自上而下穿过上层污泥网带和下层污泥网带；

步骤S300中，第一辅循环风和第二辅循环风均经过辅冷凝器进行混合和加热，然后返回上层污泥网带上方，与主循环风混合。

3.根据权利要求2所述的节能干化方法，其特征在于，所述第一辅循环风和第二辅循环风的风量之比为1:(1-1.5)。

4.根据权利要求1所述的节能干化方法，其特征在于，步骤S200中，所述辅循环风的全部风量自上而下依次穿过上层污泥网带和下层污泥网带，辅助蒸发污泥的水分。

5.根据权利要求1所述的节能干化方法，其特征在于，所述上层污泥网带和下层污泥网带彼此平行且贯穿所述烘箱模块的长度方向；

辅助热泵模块和主热泵模块均沿烘箱模块的长度方向设置。

6.根据权利要求5所述的节能干化方法，其特征在于，所述第一蒸发部分和第二蒸发部分相互平行，且均垂直于冷凝部分。

7.根据权利要求6所述的节能干化方法，其特征在于，所述冷凝部分包括并排放置的第一冷凝管和第二冷凝管及其外部均匀密集布设的换热翅片；

所述第一蒸发部分包括第一制冷剂管及其外部均匀密集布设的换热翅片；第一制冷剂管的进口连接第一制冷剂注入管，第一制冷剂管的出口通过第一制冷剂输出管连接第一冷凝管的进口，第一冷凝管的出口连接第一制冷剂注入管，第一制冷剂注入管上设有第一制冷剂注入口；

所述第二蒸发部分包括第二制冷剂管及其外部均匀密集布设的换热翅片；第二制冷剂管的进口连接第二制冷剂注入管，第二制冷剂管的出口通过第二制冷剂输出管连接第二冷凝管的进口，第二冷凝管的出口连接第二制冷剂注入管，第二制冷剂注入管上设有第二制冷剂注入口。

8.根据权利要求7所述的节能干化方法，其特征在于，所述辅助热泵模块的内部设有辅冷凝器和辅风机，辅风机和两个辅循环风出风口均设在辅助热泵模块与烘箱模块之间的隔壁上，辅风机位于上层污泥网带与主循环风送风口之间，一个辅循环风出风口位于上层污泥网带与下层污泥网带之间，另一个辅循环风出风口位于下层污泥网带的下方。

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