CN208586191U - 一种基于废热整合的污泥干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于废热整合的污泥干燥装置，通过设计污泥干燥流程使得干燥过程中的显热和潜热更好的配对，使得干燥过程的热循环更加科学有效，达到节约能源的目的。本实用新型主要由四个预热式热交换器组成预热单元，一个蒸发式热交换器和一个分离装置组成的干燥单元，以及压缩机，气体膨胀装置，闪蒸装置，鼓风机和冷凝装置组成。显热回收单元中的预热式热交换器通过回收污泥干燥过程的显热、利用热空气‑水汽流的显热来预热湿污泥。污泥在蒸发式热交换器完成蒸发，污泥中的液态水转换为蒸汽。本实用新型通过干燥流程设计，最终使得干燥过程所涉及到的热能可以被回收利用。
Description
技术领域
本实用新型属于污泥干燥技术领域，主要涉及一种基于废热整合的污泥干燥装置。
背景技术
市政污水的主要来源为生活污水，近年来我国生活污水排放量持续增加。与此相应的是，全国设市城市中，除西藏日喀则、海南三沙市外全部建成投运城镇污水处理厂，共计2051座，形成污水处理能力1.26亿立方米/日。全国已有1381个县城建有污水处理厂，占县城总数的 85.0％；累计建成污水处理厂1571座，形成污水处理能力2758万立方米/日。这些污水处理厂在很大程度上解决了城市的污水处理问题。
尽管随着近年来我国城市化进程的不断尽快，污水处理厂不断增加，然而污水污泥处理量难以满足实际的要求。污水处理厂产生的污泥经初步浓缩后，含水率仍在80％以上，且其中含有大量的污染物，污泥处理是我国急需解决的环境问题。目前污泥的处置方法主要是填埋和堆肥。填埋方式占用大量的土地资源，且容易造成二次污染。堆肥处置可以达到污泥减量化和资源化的目的，但是处理过程较长，且占用大量土地，处置费用较高。干燥可使得污泥极大地减量化、无害化。污泥处理无需占用大面积土地，具有投资的经济性和运行的简单性，易操作性特点。
经检索国内外的研究发现，对于污泥干化过程本身废热再利用的方法很少，目前已有的研究中，废热利用普遍效率不高，且污泥处理工艺改造较为复杂，实际应用性较差。
在干燥过程中，干燥单元进出口温差越大，干燥过程效率越高。因此可以通过对湿污泥进行预热提高装置进口处的温度，并且可以通过气体膨胀装置降低出口气体的温度来提高干燥单元的热效率。
热交换装置是一种从低温热源吸收热量，使其在较高温度下放出可以利用热量的装置。由于获得可用的热量远大于本身消耗的能量，所以它是一种节能设备。通过合理设置热交换装置单元既可以对污泥进行预热提高湿污泥进口温度，同时又可以通过科学的热配对充分回收再利用污泥干燥过程的热能。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于废热整合的污泥干燥装置，在进行污泥干燥过程中可以充分回收过程热再利用于干燥过程，实现通过热能再利用可以达到干燥过程效率的最大化。
本实用新型为解决背景技术中技术问题，提出的技术方案是：一种基于废热整合的污泥干燥装置，主要由按照流向顺序连接的湿污泥进口单元、干燥单元和干污泥介质出口单元构成，还包括预热单元，以及连接于所述预热单元和所述干燥单元之间的压缩机、膨胀装置和闪蒸装置的组合；
所述预热单元由预热式热交换器HX1、预热式热交换器HX2、预热式热交换器HX3和预热式热交换器HX4组成；
所述湿污泥进口分别连接至所述预热式热交换器HX1污泥介质入口和所述预热式热交换器HX2污泥介质入口，所述预热式热交换器HX1和所述预热式热交换器HX2的污泥介质出口均连接至所述湿污泥进口单元入口；
所述干燥单元包括蒸发式热交换器HX5和分离装置，所述蒸发式热交换器HX5的污泥介质出口连接至所述分离装置，所述分离装置的顶部和底部分别连接至所述压缩机入口和所述干污泥介质出口单元；所述干污泥介质出口单元上设置有预热式热交换器HX2；
所述湿污泥进口单元出口连接至所述预热式热交换器HX4污泥介质入口，所述预热式热交换器HX4污泥介质出口连接至所述蒸发式热交换器HX5污泥介质入口。
所述压缩机出口一路连接至所述预热式热交换器HX4水汽介质入口，所述预热式热交换器 HX4水汽介质出口连接至所述蒸发式热交换器HX5水汽介质入口；所述蒸发式热交换器HX5 水汽介质出口连接闪蒸装置；所述闪蒸装置下部冷凝水出口输送至预热式热交换器HX1的热端入口，上部热空气出口输送至预热式热交换器HX3的热端入口；所述预热式热交换器HX3 热端出口连接至所述膨胀装置入口；
所述压缩机出口另一路连接至膨胀装置；
所述膨胀装置出口连接至冷却装置，所述冷却装置上部气体出口连接至鼓风机，所述鼓风机出口连接至预热式热交换器HX3干空气入口，所述预热式热交换器HX3干空气出口连接至所述湿污泥进口单元入口。
所述预热式热交换器HX1回收冷凝水的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX2回收烘干污泥的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX3回收热空气的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX4通过热空气-水汽流的显热将湿污泥预热。
所述蒸发式热交换器HX5根据干燥单元的种类不同而不同：
在流化床干燥装置中为同向换热器；
在旋转干燥装置和螺旋输送干燥装置中为逆向热交换器。
所述预热式热交换器HX1的热端出口设置排水口。
所述冷却装置下部设置有排水口。
本实用新型由四个热交换装置组成预热单元：预热式热交换器HX1回收冷凝水的显热；预热式热交换器HX2回收烘干污泥的显热用于预热湿污泥；预热式热交换器HX3回收热空气的显热用于预热湿污泥；预热式热交换器HX4通过热空气-水汽流的显热将湿污泥预热；由蒸发式热交换器HX5和分离装置组成干燥单元。其中经过预热的湿污泥的液态水在蒸发式热交换器HX5中转化为蒸汽，干燥后的污泥被送入分离装置，烘干污泥与热空气-水汽流分离。干燥单元产生的热空气-水汽流混合物通过压缩机压缩，再利用于接下来的污泥预热过程。而空气 -水汽流混合物在气体膨胀装置中发生热交换和气体膨胀过程使得空气-水汽流的温度下降，水蒸气与空气分离在冷凝装置中分离，分离后的干空气被用于接下来的干燥过程。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型通过合理的设计预热单元，不仅可以使得进入干燥单元的污泥的入口温度升高，并且可以回收干燥过程的热能，通过热配对使得过程整体的能量效率大大提高，节省干燥过程耗费的能量。
2、本实用新型通过压缩装置，膨胀装置，闪蒸装置的设计节省干燥介质的使用量，减少了干燥过程的物质消耗。
3、该方法仅通过在现有干燥方法的基础上科学合理的设计热回收单元，具有很好的可操作性和经济性。由于回收的是干燥过程本身的能量，工艺集成度高，在现有污泥干燥工艺的基础上改造过程简单易行。
附图说明
图1是本实用新型装置流程示意图：图1中左边虚线框为预热单元，右边虚线框为干燥单元。
附图标记：1-湿污泥进口单元，2-干污泥介质出口单元，3-压缩机，4-膨胀装置，5-闪蒸装置，6-分离装置，7-鼓风机，8-冷却装置，9-预热式热交换器HX1，10-预热式热交换器HX2、11-预热式热交换器HX3，12-预热式热交换器HX4,13-蒸发式热交换器HX5,14-湿污泥进口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实用新型一种基于废热整合的污泥干燥装置，主要由按照流向顺序连接的湿污泥进口单元1、干燥单元和干污泥介质出口单元2构成，还包括用于回收污泥干燥过程中的显热和潜热的预热单元，以及连接于所述预热单元和所述干燥单元之间的压缩机3、膨胀装置4和闪蒸装置5的组合；所述预热单元由预热式热交换器HX1 9、预热式热交换器HX2 10、预热式热交换器HX3 11和预热式热交换器HX4 12组成；
所述干燥单元包括蒸发式热交换器HX5 13和分离装置6，所述蒸发式热交换器HX513的污泥介质出口连接至所述分离装置6，所述分离装置6用于烘干污泥与热空气-水汽流的分离，所述分离装置6的顶部和底部分别连接至所述压缩机3入口和所述干污泥介质出口单元2；干燥后的污泥被送入分离装置6，干燥污泥与热空气-水汽流分离，干燥污泥输送至预热式热交换器HX2 10最后进行预热后可以进行再利用，产生的热空气-水汽流混合物通过压缩机3 压缩，输入预热式热交换器HX4 12被再利用于接下来的污泥预热过程；
所述干污泥介质出口单元2上设置有预热式热交换器HX2 10，所述预热式热交换器HX2 10 回收烘干污泥的显热，用于预热湿污泥；
所述蒸发式热交换器HX5 13水汽介质出口连接闪蒸装置5，用于将干燥过程产生的热空气-水气流输送到所述闪蒸装置5；
所述闪蒸装置5下部冷凝水出口输送至预热式热交换器HX1 9的热端入口，上部热空气出口输送至预热式热交换器HX3 11的热端入口；所述预热式热交换器HX3 11热端出口连接至所述膨胀装置入口；
所述压缩机3出口一路连接至所述预热式热交换器HX4 12水汽介质入口，所述预热式热交换器HX4 12水汽介质出口连接至所述蒸发式热交换器HX5 13水汽介质入口；
所述压缩机3出口另一路连接至膨胀装置4，所述膨胀装置4出口连接至冷却装置8，所述冷却装置8上部气体出口连接至鼓风机7，所述鼓风机7出口连接至预热式热交换器HX3 11 干空气入口，所述预热式热交换器HX3 11干空气出口连接至所述湿污泥进口单元1入口；
所述干燥单元产生的热空气-水汽流混合物通过所述压缩机3压缩，空气-水汽流混合物在所述膨胀装置4中发生热交换，气体膨胀过程中空气-水汽流的温度下降，空气湿度降低，此过程可以回收部分前端压缩过程耗费的能量，水蒸气与空气分离在所述冷却装置8中分离，分离后的干空气被鼓风机7鼓入预热式热交换器HX3 11用于干燥，液态水进入冷却装置8冷却处理后排除；
所述湿污泥进口14分别经所述预热式热交换器HX1 9污泥介质入口和所述预热式热交换器HX2 10污泥介质入口，所述预热式热交换器HX1 9和所述预热式热交换器HX2 10的污泥介质出口均连接至所述湿污泥进口单元1入口；所述湿污泥进口单元1出口连接至所述预热式热交换器HX4 12污泥介质入口，所述预热式热交换器HX4 12污泥介质出口连接至所述蒸发式热交换器HX5 13污泥介质入口。
所述预热式热交换器HX1 9回收冷凝水的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX2 10回收烘干污泥的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX3 11回收热空气的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX4 12通过热空气-水汽流的显热将湿污泥预热。
所述蒸发式热交换器HX5 13根据干燥单元的种类不同而不同：
在流化床干燥装置中为同向换热器；在旋转干燥装置和螺旋输送干燥装置中为逆向热交换器。
本实用新型工作过程：由四个热交换装置组成预热单元。预热式热交换器HX1回收冷凝水的显热用于预热湿污泥，预热式热交换器HX2回收烘干污泥的显热用于预热湿污泥，预热式热交换器HX3回收热空气的显热用于预热湿污泥，预热式热交换器HX4通过热空气-水汽流的显热将湿污泥预热。由蒸发式热交换器HX5和分离装置组成干燥单元。其中经过预热的湿污泥的液态水在蒸发式热交换器HX5中转化为蒸汽，该蒸发式热交换器HX5根据干燥单元的种类不同而不同。该交换器中干燥过程产生的热空气-水气流输送到闪蒸装置，热空气和热液态水分离分别输送至预热式热交换器HX3和预热式热交换器HX1再利用于接下来的污泥预热过程。干燥后的污泥被送入分离装置，干燥污泥与热空气-水汽流分离，干燥污泥输送至预热式热交换器HX2最后进行预热后可以进行再利用，产生的热空气-水汽流混合物通过压缩机压缩，输入预热式热交换器HX4被再利用于接下来的污泥预热过程。而空气-水汽流混合物在气体膨胀装置中发生热交换和气体膨胀过程使得空气-水汽流的温度下降导致空气湿度降低，此过程可以回收部分前端压缩过程耗费的能量，水蒸气与空气分离在冷凝装置中分离，分离后的空气被鼓风机鼓入预热式热交换器HX3再利用于接下来的干燥过程。液态水进入冷却装置冷却处理后排除。最终干燥过程涉及到的热能，包括用于作为干燥介质气体的显热，干燥产物的显热，以及蒸发水的显热和潜热都可以回收再利用，使得干燥过程的能量利用率大大提高。
尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (6)
1.一种基于废热整合的污泥干燥装置，主要由按照流向顺序连接的湿污泥进口单元、干燥单元和干污泥介质出口单元构成，其特征在于，还包括预热单元，以及连接于所述预热单元和所述干燥单元之间的压缩机、膨胀装置和闪蒸装置的组合；
所述预热单元由预热式热交换器HX1、预热式热交换器HX2、预热式热交换器HX3和预热式热交换器HX4组成；
所述湿污泥进口分别连接至所述预热式热交换器HX1污泥介质入口和所述预热式热交换器HX2污泥介质入口，所述预热式热交换器HX1和所述预热式热交换器HX2的污泥介质出口均连接至所述湿污泥进口单元入口；
所述干燥单元包括蒸发式热交换器HX5和分离装置，所述蒸发式热交换器HX5的污泥介质出口连接至所述分离装置，所述分离装置的顶部和底部分别连接至所述压缩机入口和所述干污泥介质出口单元；所述干污泥介质出口单元上设置有预热式热交换器HX2；
所述湿污泥进口单元出口连接至所述预热式热交换器HX4污泥介质入口，所述预热式热交换器HX4污泥介质出口连接至所述蒸发式热交换器HX5污泥介质入口。
2.根据权利要求1所述的一种基于废热整合的污泥干燥装置，其特征在于，所述压缩机出口一路连接至所述预热式热交换器HX4水汽介质入口，所述预热式热交换器HX4水汽介质出口连接至所述蒸发式热交换器HX5水汽介质入口；所述蒸发式热交换器HX5水汽介质出口连接闪蒸装置；所述闪蒸装置下部冷凝水出口输送至预热式热交换器HX1的热端入口，上部热空气出口输送至预热式热交换器HX3的热端入口；所述预热式热交换器HX3热端出口连接至所述膨胀装置入口；
所述压缩机出口另一路连接至膨胀装置；
所述膨胀装置出口连接至冷却装置，所述冷却装置上部气体出口连接至鼓风机，所述鼓风机出口连接至预热式热交换器HX3干空气入口，所述预热式热交换器HX3干空气出口连接至所述湿污泥进口单元入口。
3.根据权利要求1所述的一种基于废热整合的污泥干燥装置，其特征在于，
所述预热式热交换器HX1回收冷凝水的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX2回收烘干污泥的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX3回收热空气的显热用于预热湿污泥；
所述预热式热交换器HX4通过热空气-水汽流的显热将湿污泥预热。
4.根据权利要求1所述的一种基于废热整合的污泥干燥装置，其特征在于，所述蒸发式热交换器HX5根据干燥单元的种类不同而不同：
在流化床干燥装置中为同向换热器；
在旋转干燥装置和螺旋输送干燥装置中为逆向热交换器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种基于废热整合的污泥干燥装置，其特征在于，所述预热式热交换器HX1的热端出口设置排水口。
6.根据权利要求2所述的一种基于废热整合的污泥干燥装置，其特征在于，所述冷却装置下部设置有排水口。
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| CN109970311A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-05 | 华能国际电力股份有限公司 | 适用于燃煤锅炉的高温蒸汽流化床污泥干燥掺烧系统及方法 |
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