CN207699432U - 一种空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，包括干燥箱和循环系统，所述干燥箱设有进料口(8)和出料口(20)，所述干燥箱上通过空气出口(7)和热风进口(24)分别与所述的循环系统相连通；所述干燥箱包括干燥箱体、物料输送网带、网带驱动装置、挡板和热水管线，所述的输送网带自上而下分布有多层，所述挡板相应地设置于每层输送网带的下方，由所述挡板将所述干燥箱体自上而下分隔为第1、第2、第3.....第N干燥区，所述输送网带与所述热水管线接触，使得热水的热量可直接传导到输送网带上。本实用新型的干化温度低，在一个闭环系统内运行，干燥过程中不会产生异味，干化后污泥含水率低、且能耗低。

Description

一种空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统

技术领域

本实用新型涉及污泥处理技术领域，具体地说是一种空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统。

背景技术

随着污水处理规模的扩大及标准的提高，污泥产生量不断增加，加之过往积累下来的污泥，污泥的处理处置已经成为污水处理领域一个重大问题，而污泥的干化处理就是其中关键的一步。

为减少污染并免除温室气体的产生，可将污泥变废为宝，将其进行干化处理并使之成为可以利用的燃料，其主要方法为将城市生活污泥干化到30％时送到电厂锅炉里与煤粉掺杂燃烧，其热值可达2500大卡-3400大卡/千克，即两吨30％的污泥可当作一吨煤的热值。一般处理污泥的过程为对其进行干化、脱水。当前污泥干化有通过高温烟气对污泥进行干化，干化后的尾气还需要进行再处理，而且干化过程温度较高，一般在150-200℃之间，干化时产生的味道较重，容易产生有毒有害气体，整个系统结构复杂。当前也有采用电渗透对污泥进行干化脱水，但是电渗透也存在能耗较大，当污泥含水率较低时污泥电阻过大产生脱水效果差，电极板容易损耗等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在的干化要求温度较高，易发生有毒有害尾气和干化效果差的技术问题，提出一种干化温度低，干化后污泥含水率低、能耗低的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种以下结构的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，包括干燥箱和循环系统，所述干燥箱设有进料口和出料口，所述干燥箱上通过空气出口和热风进口分别与所述的循环系统相连通；

所述干燥箱包括干燥箱体、物料输送网带、网带驱动装置、挡板和热水管线，所述的输送网带自上而下分布有多层，所述挡板相应地设置于每层输送网带的下方，由所述挡板将所述干燥箱体自上而下分隔为第1、第2、第3.....第N干燥区，所述输送网带与所述热水管线接触，使得热水的热量可直接传导到输送网带上。

可选的，所述的循环系统包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器和风机，所述第一换热器的一端通过空气出口与干燥箱连通，其另一端通过风管与第二换热器相连通，所述的第二换热器通过风管与第三换热器连通，所述第三换热器的另一端通过风管与所述的第四换热器连通，所述第四换热器的另一端通过热风进口与所述干燥箱相连通，所述的风机设置于风管内；

所述第二换热器的盘管与压缩机连接，所述第一换热器盘管的两端分别与第三换热器的两端相连通。

可选的，干燥空气由热风进口进入干燥箱，热空气利用空气对流，带走污泥的水分，并在干燥箱中变为中温湿空气，从空气出口排出，进入到第一换热器，吸收第一换热器的冷量，将热量传递给第一换热器，中温湿空气温度降低至其露点温度，析出部分水分，饱和空气继续进入到第二换热器，其温度进一步降低，析出更多的水分变成低温饱和空气，再通过第三换热器加热至中温温度，然后经过第四换热器使得温度升高至高温，变为高温低湿空气从热风进口进入干燥箱，并依此循环。

可选的，所述的循环系统还包括第五换热器，所述第二换热器的盘管还与所述第五换热器的盘管相连通，并在二者的连接管路上设有节流元件，所述第五换热器通过热水通道与所述第四换热器的盘管相连通。

可选的，所述第五换热器包括盘管和壳体，在壳体内充有水体，所述的盘管位于壳体内的水中，所述第五换热器的壳体通过热水管道与干燥箱内的热水管线相连通。

可选的，每一层所述挡板在宽度方向上分成两块，每块挡板上均可实现翻转，在挡板的一侧开设有下料口和排气口，上下相邻层的挡板之下料口和排气口分布在不同侧。

可选的，所述的干燥箱还包括驱动挡板翻转的齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括驱动电机、第一直齿轮、第二直齿轮、皮带、转轴、第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述的驱动电机与第一直齿轮相连接，第一直齿轮与第二直齿轮啮合，第一直齿轮带动转轴旋转，转轴上固定有多个第二锥齿轮，第二直齿轮通过皮带带动另一个转轴转动，另一个转轴上也设置有多个第二锥齿轮，所述的第二锥齿轮与第一锥齿轮一一啮合，所述的第一锥齿轮与挡板相连以带动挡板转动。

可选的，所述的热风进口安装在干燥箱体的下部，所述的空气出口安装在干燥箱体的上部，所述的第一换热器和第二换热器下端设置有积水盘，所述的所述第五换热器内设置有多块折流板，所述第五换热器的高温端、第四换热器及热水管线经管道相连通，所述的热风进口进口处设置有挡风板。

可选的，所述的进干燥箱为高温低湿度空气，温度为75-85℃，热水温度为80-90℃，出口空气为低温饱和空气，温度为40-50℃，蒸发器温度为10-15℃，空气经过第一换热器后温度降至30-40℃，经过第二换热器温度降低至20-30℃，经过第三换热器后温度升高至35-40℃，经过第四换热器后温度升高至75-85℃。

可选的，在所述第一换热器与所述第三换热器之间的连接管路上设有水泵，在所述第五换热器与所述第四换热器及干燥箱的热水管线之间的连接管路上也设有水泵。

采用以上结构，本实用新型具有以下优点：整个系统分为三个子循环系统，空气循环系统、热水循环系统和制冷剂循环系统。第一换热器与第三换热器进行冷热量交换，第二换热器与第五换热器进行冷热量交换，第四换热器与第五换热器进行冷热量交换，各个冷量及热量达到最大限度的利用，同时干燥介质在系统内进行除湿与加热一体，没有尾气排出，形成闭环干化系统。本实用新型利用了热泵原理，由于热泵具有一个COP值，即消耗一度的电能，可产生数倍的热能，本干化系统能耗少。本实用新型的干化温度低，由于整个空气在一个闭环系统内运行，干燥过程中不会产生异味，干化后污泥含水率低、且能耗低。

附图说明

图1为本实用新型空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统的结构示意图；

图2为本实用新型空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统的轴侧示意图；

图3为本实用新型空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统的断面图；

图4为本实用新型空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统的右视图。

如图所示，1、压缩机，2、节流元件，3、Ⅱ-Ⅴ管线，4、第二换热器，5、风管，6、第一换热器，7、空气出口，8、物料进口，9、输送网带，10、干燥箱体，11、下料口，12、排气口，13、挡板，14、第一直齿轮，15、第一锥齿轮，16、第二锥齿轮，17、转轴，18、网带驱动装置，19、热水管线，20、出料口，21、梳杷器，22、挡风板，23、热水管线，24、热风进口，25、流量计，26、出水管，27、三通阀，28、第四换热器，29、温湿度传感器，30、Ι-Ⅲ管线，31、第三换热器，32、水泵，33、风机，34、控制器，35、折流板，36、第五换热器，37、积水盘，38、第二直齿轮，39、皮带，40、驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型涵盖任何在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。此外，本实用新型之附图中为了示意的需要，并没有完全精确地按照实际比例绘制，在此予以说明。

如图1和2所示，示意了本实用新型一种空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，包括干燥箱和循环系统，所述的干燥箱上设有进料口8和出料口20，所述的循环系统包括多个换热器和风机33，所述风机33可采用变频风机，风量可调。

循环系统包括第一换热器6、第二换热器(作为蒸发器)4、第三换热器31、第四换热器8、第五换热器(作为冷凝器)36，第一换热器、第二换热器(作为蒸发器)、第三换热器及第四换热器都是采用盘管翅片式换热器，在换热器内布置多片翅片，翅片材料采用铝材，盘管采用导热性能良好的铜管，换热翅片面积根据换热量来确定。第五换热器也采用盘管式折流板换热器，第一换热器6通过出风口7与干燥箱体连接，另一端通过风管5与第二换热器4相连接，第一换热器6还通过Ι-Ⅲ管线30与第三换热器31相连，第二换热器4通过风管5与第三换热器31相连，第二换热器4通过Ⅱ-Ⅴ管线3与第五换热器36相连，第二换热器4、第三换热器31之间还设置有风机33，第四换热器28一端通过风管与第三换热器31相连，另一端通过热风进口24与干燥箱相连，第四换热器还通过热水管线23与第五换热器36及干燥箱内的水管19相连，Ⅱ-Ⅴ管线3内充填的是制冷剂氟利昂，Ι-Ⅲ管线30内充填的是水，在Ι-Ⅲ管线还布置有一个水泵32。

干燥箱包括干燥箱体10、物料输送网带9、网带驱动装置18、挡板13、热水管线19，干燥箱体采用长方体结构，挡板13固定布置在干燥箱体10上，每块挡板13与干燥箱体10形成一个相对封闭的空间，在挡板13与干燥箱体形成相对封闭空间内布置有输送网带9，输送网带9自上而下分布有多层，网孔大小从上层到下层逐渐减小，根据干燥的速度及含水率确定层级，污泥含水率要求越低，则分布的层级越多，网带9采用导热性能良好的金属材料制成，挡板13与网带9一一对应，每根网带9配置一个挡板，挡板13与网带9组成了一个子干燥区，自上而下分别为第1、第2、第3.....第N干燥区，上下相邻网带9在左右方向有一定的错位，当物料从左往右运动是，下一个网带比上一个网更靠右边布置，网带9与热水管线19直接接触，使得热水的热量可直接传输到网带上，进而将热量传送给污泥，网带驱动装置18为带速可调，通过一套网带驱动装置18可驱动所有的网带运动。

挡板13在宽度方向上分成两块，每块挡板与第一锥齿轮15连接，在挡板靠近烘箱的一头开设有下料口11及排气口12，该下料口设置在输送网带9的正下方，排气口12设置在下料口11的外端，供干燥空气流动用，下一个挡板13下料口11及排气口12开设在烘箱的另一头，使得物料、干燥空气及热水在干燥箱内走的都是S型路线，而且物料与干燥空气及热水是逆向接触。每层挡板13上安装有多个梳杷器21，用以将污泥杷松及翻转污泥，增强污泥与干燥空气及热水的传热传质。.

干燥箱还包括驱动挡板翻转的齿轮传动机构，该齿轮传动机构包括驱动电机40、第一直齿轮14、第二直齿轮38、皮带39、转轴17、第一锥齿轮15、第二锥齿轮16，驱动电机40与第一直齿轮14相连接，第一直齿轮14与第二直齿轮35啮合，第一直齿轮14带动转轴17旋转，转轴17上固定有多个第二锥齿轮16，第二直齿轮38通过皮带39带动另一个转轴17转动，另一个转轴17上也设置有多个第二锥齿轮16，所述的第二锥齿轮16与第一锥齿轮15一一啮合，第一锥齿轮15与挡板13相连，所述的齿轮传动机构安装在干燥箱体10外部。为了形成多个干燥子腔室而设置了挡板，由于网带具有网孔结构，细颗粒小尺寸的污泥容易透过网带而落下到挡板上，挡板采用可翻转结构，将落下集存在挡板上的污泥翻落下来。

热风进口24安装在干燥箱体10的下端，与第N子干燥区对应，热风进口24进口处设置有挡风板22，挡风板22使得热风不会从出料口22直接排出，空气出口7安装在干燥箱的上部与第一干燥区对应，第一换热器6、第二换热器4下端设置有积水盘37，第五换热器内设置有多块折流板32，热水管线23分别与第五换热器36的高温端、第四换热器28及箱内热水管19相连。

气体循环线路为热风进口24→第N子干燥区→第N-1子干燥区→.....→第2子干燥区→第1子干燥区→出风口7→第一换热器6→第二换热器4→风机33→第三换热器31→第四换热器28→热风进口24，气体由于经过多个干燥区，并且干燥时产生对流及传导加热，双重效果，出口的空气为饱和湿空气或者接近饱和湿空气，在第一换热器和第二换热器降温后可析出大量的水分，热水循环路线为第五换热器36的热端→水泵32→三通阀27→热水管线23及第四换热器的盘管→第N子干燥区的箱内热水管19→第N-1子干燥区箱内热水管19→.....→第2子干燥区箱内热水管19→第1子干燥区箱内热水管19→出水管26→第四换热器的盘管及第五换热器36的冷端，制冷剂氟利昂循环路线为压缩机1→第五换热器33的热端→第五换热器36的冷端→膨胀阀2→第二换热器4→压缩机1。

进干燥箱为高温低湿度空气，温度为75-85℃，热水温度为80-90℃，出口空气为低温饱和空气，温度为40-50℃，45℃饱和空气每立方空气中含湿量为65.5g，空气经过第一换热器6后温度降至30-40℃,35℃饱和空气每立方空气中含湿量为39.7g，经过第一换热器后每立方空气中水分去除量为25.8g，蒸发器温度为10-15℃，经过第二换热器4温度降低至15-20℃，20℃时饱和空气每立方空气中含湿量为17.3g，经过第二换热器后每立方空气中水分去除量为22.4g，共去除水分为48.2g，水分去除量为74％，温度降低越多，水分去除量越大。经过第三换热器31后温度升高至35-40℃，经过第四换热器28后温度升高至75-85℃，此时空气湿度为5.9％，基本上为干燥空气，该干燥空气可保证带出的水分足够多。

污泥干化系统还包括多个温湿度传感器29、流量计25、控制器34，温湿度传感器29布置在热风进口24、出风口7、各换热器的进出口及风箱内，所述的控制器34与温湿度传感器29、流量计25、风机33、水泵32、压缩机1、节流元件2等连接，用以实现系统的自动化控制。通过安装的温湿度传感器可实时检测空气的饱和湿度，确保出口的空气湿度为饱和状态或接近饱和状态，如果没有达到饱和状态，则调整风机风量、风速、网带转速、节流元件的开度、压缩机的压力等，使得整个系统保持在一个最佳状态。

本系统工作原理如下：污泥从物料进口进入到最上层网带，在网带驱动装置作用下，网带带动污泥从左往右缓慢移动，污泥运动到做右端时，从下料孔下落到第二层网带的最右端，第二层网带在网带驱动装置作用下，驱动网带和污泥从右往左缓慢运动，运动到最左端时从下料孔又下落到第三层网带，污泥又从左往右运动，直到下落到最后一层网带从物料出口排出。在污泥运动过程中，干燥空气由热风进口进入干燥箱，热水由热水管线也进入到干燥箱到第N子干燥区，热水管线将水的热量传递给污泥，对污泥进行加热，同时干燥热空气与污泥接触，热空气由第N干燥区的排气口进入到N-1子干燥区，热水由箱内热水管线也进入到N-1子干燥区，继续对污泥加热，带走污泥的水分，依次类推，进入到第1子干燥区，热水的温度降低变成中温水(40-50℃)，空气也变为中温饱和湿空气(温度40-50℃，饱和度：90％-100％)，从空气出口排出，进入到第一换热器，吸收第一换热器的冷量，将热量传递给第一换热器，饱和湿空气温度降低至30-40℃，低于其露点温度，部分水分析出，饱和空气继续进入到第二换热器温度进一步降低至15-20℃，析出更多的水分变成低温饱和空气，然后再进入第三换热器(第三换热器热量来自于第一换热器)进行加热至35-40℃，然后经过第四换热器(第四换热器热量来自于第五换热器)后温度升高至75-85℃，变为高温低湿空气又从热风进口进入干燥箱。来自于第五换热器的热水一部分直接进入到干燥箱内的热水管线，另一部分进入到第四换热器，将热量传递给经过第四换热器的空气对其加热，热水在干燥箱内从下层往上层按照S型路线与污泥进行逆向运行，从出水管排出到第五换热器的冷端，与第五换热器换热后，变为温度为80-90℃的热水又重新进入到干燥箱。制冷剂氟利昂循环路线为压缩机→第五换热器的热端→第五换热器的冷端→膨胀阀→第二换热器→压缩机。

整个系统分为三个子循环系统，干燥空气循环系统、热水循环系统、制冷剂氟利昂循环系统。第一换热器与第三换热器进行冷热量交换，第二换热器与第五换热器进行冷热量交换，第四换热器与第五换热器进行冷热量交换，各个冷量及热量达到最大限度的利用，同时干燥介质在系统内进行除湿与加热一体，没有尾气排出，形成闭环干化系统。本实用新型的低温闭环污泥干化系统，其中的“低温”是相对于现有技术而言的，由于采用本实用新型的系统，其干化温度相对较低，故而称之为低温，以体现本实用新型要解决的技术问题。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，包括干燥箱和循环系统，其特征在于：所述干燥箱设有进料口(8)和出料口(20)，所述干燥箱上通过空气出口(7)和热风进口(24)分别与所述的循环系统相连通；所述干燥箱包括干燥箱体(10)、输送网带(9)、网带驱动装置(18)、挡板(13)和热水管线(19)，所述的输送网带(9)自上而下分布有多层，所述挡板(13)相应地设置于每层输送网带(9)的下方，由所述挡板(13)将所述干燥箱体(10)自上而下分隔为第1、第2、第3.....第N干燥区，所述输送网带(9)与所述热水管线(19)接触，使得热水的热量可直接传导到输送网带(9)上。

2.根据权利要求1所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：所述的循环系统包括第一换热器(6)、第二换热器(4)、第三换热器(31)、第四换热器(28)和风机(33)，所述第一换热器(6)的一端通过空气出口(7)与干燥箱连通，其另一端通过风管与第二换热器(4)相连通，所述的第二换热器(4)通过风管与第三换热器(31)连通，所述第三换热器(31)的另一端通过风管与所述的第四换热器(28)连通，所述第四换热器(28)的另一端通过热风进口(24)与所述干燥箱相连通，所述的风机(33)设置于风管内；

所述第二换热器(4)的盘管与压缩机(1)连接，所述第一换热器(6)盘管的两端分别与第三换热器(31)的两端相连通。

3.根据权利要求2所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：干燥空气由热风进口(24)进入干燥箱，热空气利用空气对流，带走污泥的水分，并在干燥箱中变为中温湿空气，从空气出口(7)排出，进入到第一换热器(6)，吸收第一换热器(6)的冷量，将热量传递给第一换热器(6)，中温湿空气温度降低至其露点温度，析出部分水分，饱和空气继续进入到第二换热器(4)，其温度进一步降低，析出更多的水分变成低温饱和空气，再通过第三换热器(31)加热至中温温度，然后经过第四换热器(28)使得温度升高至高温，变为高温低湿空气从热风进口(24)进入干燥箱，并依此循环。

4.根据权利要求3所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：所述的循环系统还包括第五换热器(36)，所述第二换热器(4)的盘管还与所述第五换热器(36)的盘管相连通，并在二者的连接管路上设有节流元件(2)，所述第五换热器(36)通过热水通道与所述第四换热器(28)的盘管相连通。

5.根据权利要求4所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：所述第五换热器(36)包括盘管和壳体，在壳体内充有水体，所述的盘管位于壳体内的水中，所述第五换热器(36)的壳体通过热水管道与干燥箱内的热水管线相连通。

6.根据权利要求4所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：每一层所述挡板(13)在宽度方向上分成两块，每块挡板(13)上均可实现翻转，在挡板(13)的一侧开设有下料口(11)和排气口(12)，上下相邻层的挡板之下料口(11)和排气口(12)分布在不同侧。

7.根据权利要求6所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：所述的干燥箱还包括驱动挡板翻转的齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括驱动电机(40)、第一直齿轮(14)、第二直齿轮(38)、皮带(39)、转轴(17)、第一锥齿轮(15)和第二锥齿轮(16)，所述的驱动电机(40)与第一直齿轮(14)相连接，第一直齿轮(14)与第二直齿轮(38)啮合，第一直齿轮(14)带动转轴(17)旋转，转轴(17)上固定有多个第二锥齿轮(16)，第二直齿轮(38)通过皮带(39)带动另一个转轴(17)转动，另一个转轴(17)上也设置有多个第二锥齿轮(16)，所述的第二锥齿轮(16)与第一锥齿轮(15)一一啮合，所述的第一锥齿轮(15)与挡板(13)相连以带动挡板转动。

8.根据权利要求7所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：所述的热风进口(24)安装在干燥箱体(10)的下部，所述的空气出口(7)安装在干燥箱体(10)的上部，所述的第一换热器(6)和第二换热器(4)下端设置有积水盘，所述的所述第五换热器(36)内设置有多块折流板(35)，所述第五换热器(36)的高温端、第四换热器(28)及热水管线(23)经管道相连通，所述的热风进口(24)进口处设置有挡风板(22)。

9.根据权利要求3所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：进入干燥箱的所述干燥空气为高温低湿度空气，温度为75-85℃，热水温度为80-90℃，出口空气为低温饱和空气，温度为40-50℃，蒸发器温度为10-15℃，空气经过第一换热器(6)后温度降至30-40℃，经过第二换热器(4)温度降低至20-30℃，经过第三换热器(31)后温度升高至35-40℃，经过第四换热器(28)后温度升高至75-85℃。

10.根据权利要求8所述的空气、热水和制冷剂协同循环污泥干化系统，其特征在于：在所述第一换热器(6)与所述第三换热器(31)之间的连接管路上设有水泵(32)，在所述第五换热器(36)与所述第四换热器(28)及干燥箱的热水管线(23)之间的连接管路上也设有水泵(32)。