CN211645030U - 一种污泥闭式热泵干化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种污泥闭式热泵干化设备，包括余热预热装置、干燥装置和热泵系统，余热预热装置用于对经过余热预热装置内的湿污泥进行预热升温处理；干燥装置用于接收经过余热预热装置处理后的预热污泥，并对预热污泥进行二次干燥处理；热泵系统利用余热对进入余热预热装置的自然空气进行加热，热泵系统用于接收干燥装置内排出的循环空气，并对循环空气升温加热后回流至干燥装置内对预热污泥进行干燥，在热泵系统与干燥装置之间形成供循环空气流动的闭式循环干化通道。本实用新型主要在湿污泥干燥处理前，利用余热对湿污泥进行预热处理，提高整个设备的干化效果和能量利用率。

Description

一种污泥闭式热泵干化设备

技术领域

本实用新型实施例涉及干化技术领域，具体涉及一种污泥闭式热泵干化设备。

背景技术

污泥干化是指通过渗滤或蒸发等作用除去湿污泥中的部分水分的过程。污泥干化后体积减小，后续运输、处理便利，可以为填埋节省空间，同时干化后的污泥可以作为肥料、建筑材料或焚烧等资源利用。在污泥干化处理中，污泥干化设备有着非常大的作用，其中以热效率较高的闭式干化设备为主，该干化设备不仅可用于污泥的干化脱水，还可以适用于其他需要干燥的粉状或颗粒状物料。

在现有技术条件下，闭式污泥干化设备的进泥温度一般为常温，污泥的流动性比较大，污泥进入设备后不能直接蒸发水分，因此，现有的污泥干化设备第一舱基本不起蒸发的作用，蕴含于其中的热效率无法充分利用。尽管在现有技术条件下闭式热泵污泥干化设备通过自身结构的改进已经克服直排的方式排除的湿热空气会带走大量热量造成热能浪费的问题。但是进入稳定运行状态的热泵干化机组为了维持机组内循环空气温度的稳定，仍需要散掉部分热量。

目前的方法通常为机组专门设置散热装置，通过风冷或水冷等方式完成散热，尽管此时的热泵干化机组相对于其他干化方式已经节约大量能源，但不可忽视的是，这种方式仍然会导致排除的热量无法综合应用导致热量损失的问题。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种污泥闭式热泵干化设备及其方法，以解决现有技术中为维持机组内循环空气温度的稳定，仍需要散掉部分热量，该部分热量无法得到控制和有效利用的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：

在本实用新型实施例的第一个方面，提供了一种闭式热泵干化设备，包括：

余热预热装置，用于对经过所述余热预热装置内的湿污泥进行预热升温处理；

干燥装置，设置在所述余热预热装置下方，所述干燥装置用于接收经过所述余热预热装置处理后的预热污泥，并对所述预热污泥进行二次干燥处理；

热泵系统，所述热泵系统与所述余热预热装置、所述干燥装置的内部通道均连通，所述热泵系统利用余热对进入所述余热预热装置的自然空气进行加热，所述热泵系统用于接收所述干燥装置内排出的循环空气，并对所述循环空气升温加热后回流至所述干燥装置内对所述预热污泥进行干燥，在所述热泵系统与所述干燥装置之间形成供所述循环空气流动的闭式循环干化通道。

作为本实用新型一种优选地方案，所述余热预热装置包括余热预热箱体，以及设置在所述余热预热箱体内的污泥预热传送带，在所述余热预热箱体顶部设置有位于所述污泥预热传送带上方的湿污泥进料斗，在所述余热预热箱体内部污泥预热传送带上方形成有供自然空气通过的预热通道。

作为本实用新型一种优选地方案，在所述预热通道的空气进口设置有余热风机，所述空气进口设置在预热通道靠近所述热泵系统的一端，所述预热通道的空气出口设置在所述预热通道的另一端。

作为本实用新型一种优选地方案，所述污泥预热传送带的上表面传送方向与所述预热通道内加热后的自然空气流动方向相反。

作为本实用新型一种优选地方案，在所述预热通道内的污泥预热传送带上方设置有多个导流板，所述导流板倾斜安装在所述余热预热箱体内壁面，在所述导流板与所述污泥预热传送带上的湿污泥之间形成可供其流通过的间隙。

作为本实用新型一种优选地方案，所述导流板的倾斜方向与所述预热通道内气流方向一致。

作为本实用新型一种优选地方案，所述干燥装置包括干燥箱体，以及设置在所述干燥箱体内的输送网带组，在所述干燥箱体上设置有位于所述输送网带组上方且用于接收所述预热污泥的预热污泥进料斗，在所述输送网带组底端出料端设置有干燥污泥出料斗，在所述干燥装置与所述热泵系统紧密连接的一侧壁上开设有用于输入经过所述热泵系统加热后循环空气的侧翼进口和用于排出经过所述输送网带组冷却后循环空气的侧翼出口，在所述干燥装置内形成有自所述侧翼进口至所述侧翼出口的气流道，在所述气流道内设置有循环风机。

作为本实用新型一种优选地方案，所述热泵系统包括与所述干燥箱体形成所述闭式循环干化通道的热泵箱体，以及设置在所述热泵箱体内部的压缩机、热回收冷凝器、膨胀阀、蒸发器和空气回热器，在所述热泵箱体外设置有余热冷凝器；

所述压缩机的出口端顺次连接余热冷凝器、热回收冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器的出口端与所述压缩机的进口端连接，所述蒸发器的排水口连接排水管至所述干燥箱体外；

所述余热冷凝器设置在所述预热通道的空气进口，所述热回收冷凝器设置在所述干燥箱体的侧翼进口，所述蒸发器设置在所述热泵箱体内远离所述热回收冷凝器的一侧。

作为本实用新型一种优选地方案，在所述干燥箱体内竖直设置有空气回热器，所述空气回热器的一侧正对所述干燥箱体的侧翼出口，所述空气回热器用于对所述侧翼出口排出的携带水汽的循环空气进行预冷处理。

作为本实用新型一种优选地方案，所述空气回热器设置在所述热回收冷凝器和所述蒸发器之间。

本实用新型的实施方式具有如下优点：

本实用新型在污泥干化之前增加余热预热设备，主动利用热泵系统多余的热量对污泥进行初步的干化，有效的提高整个系统的干化效果，同时实现对整个设备余热的高效利用，提高能量的利用率，节约能源，该过程仅以少量的能量增加实现机组大量余热的有效利用，机械结构形式简单，适合多种物料的预热过程。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施方式的整体结构示意图。

图中：

1-热泵系统；2-干燥装置；3-余热预热装置；

101-压缩机；102-余热冷凝器；103-热回收冷凝器；104-膨胀阀；105- 蒸发器；106-空气回热器；107-排出管道；108-热泵箱体；109-冷凝水集水盘；11-隔板；

201-预热污泥进料斗；202-输送网带组；203-出料斗；204-循环风机； 205-干燥箱体；206-侧翼进口；207-侧翼出口；21-第一侧翼挡板；22-第二侧翼挡板；23-底板。

301-余热风机；302-湿污泥进料斗；303-污泥预热传送带；304-空气导流板；305-余热预热箱体；306-预热通道；307-空气进口；308-空气出口。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种污泥闭式热泵干化设备，主要实现在湿污泥干燥处理前，利用余热对湿污泥进行余热处理，提高整个设备的干化效果和能量利用率，其主要包括余热预热装置3、干燥装置2 和热泵系统1三个部分，具体如下：

湿污泥从余热预热装置3开始进入系统，余热预热装置3用于对经过余热预热装置3内的湿污泥进行预热升温处理；

干燥装置2设置在余热预热装置3的下方，干燥装置2用于接收经过余热预热装置3处理后的预热污泥，并对该预热污泥进行二次干燥处理；

热泵系统1主要为余热预热装置3和干燥装置2提供用户干燥污泥的介质，在本实施例中，以自然空气为例说明，且热泵系统1与余热预热装置3、干燥装置2的内部通道均连通，热泵系统1利用余热对进入余热预热装置3的自然空气进行加热，热泵系统1用于接收干燥装置2内排出的循环空气，并对循环空气升温加热后回流至所述干燥装置2内对预热污泥进行干燥，在热泵系统1与干燥装置2之间形成供所述循环空气流动的闭式循环干化通道，循环空气在该闭式循环干化通道循环经历从升温到降温再到升温的过程，来实现持续对经过干燥装置2内预热污泥的二次干燥处理。以下，对余热预热装置3、干燥装置2和热泵系统1三个部分的具体结构和联系分别进行说明：

其中，余热预热装置3包括余热预热箱体305，以及设置在余热预热箱体305内的污泥预热传送带303，在余热预热箱体305顶部设置有位于所述污泥预热传送带303起始端上方的湿污泥进料斗302，在余热预热箱体305内部污泥预热传送带303上方形成有供自然空气通过的预热通道 306。

湿污泥从湿污泥进料斗302进入余热预热箱体305，污泥预热传送带 303水平设置，且湿污泥进料斗302一般设置在污泥预热传送带303上表面传动方向的起始端的正上方最佳，这样湿污泥能够在预热通道306内经历最长时间的余热升温过程。在预热通道306的空气进口307设置有余热风机301，空气进口307设置在预热通道306靠近热泵系统1的一端，预热通道306的空气出口308设置在预热通道306的另一端。

在余热风机301的作用下，自然空气在空气进口307处被热泵系统1 的余热加热升温后进入预热通道306，对污泥预热传送带303上传输的湿污泥预热后从空气出口308排出。

为了使得在预热通道306内对湿污泥起到最佳的余热升温效果，将污泥预热传送带303上表面的传送方向与预热通道306内加热后的自然空气流动方向相反设置，如图1所示并以图1标识的方向为例。

为了更好的利用经过预热通道306的热气流，使其对污泥预热传送带303上的湿污泥的余热处理效果达到更好，在预热通道306内的污泥预热传送带303上方设置有多个导流板304，导流板304倾斜安装在余热预热箱体305内壁面，在导流板304与污泥预热传送带303上的湿污泥之间形成可供其流通过的间隙，通过导流板304间歇性的缩小预热通道 306某个部位的通道宽度，使进入预热通道306的自然空气在该部位能够较为集中的贴近污泥预热传送带303上湿污泥进行流动，以达到更好的预热效果，由于空气进口307端的气流温度较高，所以导流板304一般集中设置在靠近空气进口307的一端。导流板304的倾斜方向一般设置为与预热通道306内气流方向一致。

在污泥预热传送带303的下方也可以设置一组导流板，导流板的倾斜方向与气流方向一致，对经过污泥预热传送带303下方的气流起到一个向上引导的作用，来提高气流与湿污泥的接触时间。

进一步地，为了使得气流更集中的从污泥预热传送带303上方通过，在空气进口307与污泥预热传送带303的下料端之间可设置挡板图示未画出。

干燥装置2包括干燥箱体205，以及设置在所述干燥箱体205内的输送网带组202，在干燥箱体205上设置有位于输送网带组202起始端上方且用于接收所述预热污泥的预热污泥进料斗201，预热污泥进料斗201的进口端设置在污泥预热传送带303上表面传送方向的最下游端的正下方，在所述输送网带组202底端出料端设置有干燥污泥出料斗203，起始端是指输送网带组202上表面传输方向的最上游端；在干燥装置2与热泵系统1紧密连接的一侧壁上开设有用于输入经过所述热泵系统1加热后循环空气的侧翼进口206和用于排出经过所述输送网带组202冷却后循环空气的侧翼出口207，在所述干燥装置2内形成有自所述侧翼进口206至所述侧翼出口207的气流道，在所述气流道内设置有循环风机204。

其中，输送网带组202是由若干水平传送带自上而下交错分布组成的传输系统，从余热预热装置3的污泥预热传送带303排出的预热污泥落入预热污泥进料斗201，进入干燥箱体205内最上方的水平传送带，上下相邻的水平传送带的传输方向相反，使得最上方水平传送带上的预热污泥能够自上而下依次经过所有水平传送带的全程，在传输的过程中进行干燥，最后从干燥污泥出料斗203出料。

本实施例中的气流道可以是通过在输送网带组202两端及底部设置挡板，从而形成从侧翼进口206、至输送网带组202底部，至输送网带组 202顶部，至干燥装置2内侧壁面的流道，如图1所示，分别记为第一侧翼挡板21、第二侧翼挡板22、底板23，第一侧翼挡板21靠近侧翼进口206，在第一侧翼挡板21与侧翼进口206之间形成第一通道A、在底板 23于最下方的水平传送带之间形成第二通管道B，在第二侧翼挡板22与干燥箱体205的右内侧壁之间形成第三通管道C，在底板23与干燥箱体 205的底端内壁之间形成第四通道D，ABCD形成气流道。

侧翼进口206→第一通道A→第二通道B→输送网带组202→第三通管道C→第四通道D→侧翼出口207→热泵系统1→侧翼进口206，整体形成供所述循环空气流动的闭式循环干化通道。

循环风机204一般可以设置在第一通道A和第二通道B的连接处最佳。

热泵系统1包括与干燥箱体205形成所述闭式循环干化通道的热泵箱体108，以及设置在热泵箱体108内部的压缩机101、热回收冷凝器103、膨胀阀104、蒸发器105和空气回热器106，在所述热泵箱体108外设置有余热冷凝器102；

压缩机101的出口端顺次连接余热冷凝器102、热回收冷凝器103、膨胀阀104和蒸发器105，所述蒸发器105的出口端与所述压缩机101的进口端连接，所述蒸发器105的排水口连接排水管107至所述干燥箱体 205外；

余热冷凝器102设置在所述预热通道306的空气进口307，所述热回收冷凝器103设置在所述干燥箱体205的侧翼进口206，所述蒸发器105 设置在所述热泵箱体108内远离所述热回收冷凝器103的一侧。

在本实施例中，余热冷凝器102两端穿过热泵箱体108的连接部件例如软管与热泵箱体108的侧壁之间密封，密封方式可以是胶粘，也可以是其他的任何密封方式。同样的，蒸发器105的排水管107与热泵箱体108的侧壁之间也密封连接。

热泵系统1的原理是：

制冷剂在蒸发器105处吸收干燥箱体108空气的热量蒸发变成气体工质，气体工质经压缩机101压缩后，在余热冷凝器102处散掉部分热量，再流经热回收冷凝器103冷凝放热，冷凝后的制冷剂在膨胀阀104 处发生节流，形成的低温低压制冷剂到蒸发器105处吸热再次蒸发，完成一个制冷剂的循环过程。制冷剂在工作过程中重复上述过程。

因此，余热冷凝器102和热回收冷凝器103均是用于放热的，在本实施例中，余热冷凝器102和热回收冷凝器103是主要的放热部件，热回收冷凝器103设置在侧翼进口206上。

从侧翼出口207排出的是高相对湿度的循环空气，高相对湿度的循环空气流动至蒸发器105冷凝除湿，再到热回收冷凝器103处吸热升温形成高温干燥的循环空气，从侧翼进口206进入干燥箱体205内的闭式循环干化通道。

在干燥箱体205内竖直设置有空气回热器106，所述空气回热器106 的热端正对所述干燥箱体205的侧翼出口207，空气回热器106设置在所述热回收冷凝器103和所述蒸发器105之间，也就是空气回热器106的冷端在靠近蒸发器105的一侧。

从侧翼出口207排出的高相对湿度的循环空气先经过空气回热器106 的热端进行预冷处理，再使循环空气流至蒸发器105进一步降温除湿，经过蒸发器105降温除湿后的循环空气先经过空气回热器106的冷端吸收空气回热器的热量初步升温后再流至热回收冷凝器103。

空气回热器106的热端和冷端具有良好的传热效果，热端吸收高温介质高相对湿度的循环空气的热量并传递至冷端，再由冷端将热量释放到低温介质，完成高、低温介质的间接换热过程。

也就是循环空气首先经过热端降温预冷，然后经过蒸发器105降温除湿后，再返回空气回热器106的冷端升温。

在本实施例中，热回收冷凝器103与所述蒸发器105之间通过隔板11 在热泵箱体108内形成上下两个通道，下方的记为第五通道E，上方的记为第六通道F，闭式循环干化通道的气体流向则为：

侧翼进口206→第一通道A→第二通道B→输送网带组202→第三通管道C→第四通道D→侧翼出口207→第五通道E→第六通道F→侧翼进口 206。

空气回热器106穿过隔板11，且空气回热器106的外表面与隔板11之间密封。

其中，空气回热器106的底部也通过排出管道107连接至热泵箱体108 外，并且在空气回热器106以及蒸发器105的出口端均设置有冷凝水集水盘109，排出管道107连接在冷凝水集水盘109中间开设的排水口，冷凝水集水盘109可以为漏斗形状，通过排出管道107支撑固定。

本实用新型在污泥干化之前增加预热设备，主动利用热泵系统多余的热量对污泥进行初步的干化，有效的提高整个系统的干化效果，同时实现对整个设备余热的高效利用，提高能量的利用率，节约能源，该过程仅以少量的能量增加实现机组大量余热的有效利用，机械结构形式简单，适合多种物料的预热过程。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，包括：

余热预热装置(3)，用于对经过所述余热预热装置(3)内的湿污泥进行预热升温处理；

干燥装置(2)，设置在所述余热预热装置(3)下方，所述干燥装置(2)用于接收经过所述余热预热装置(3)处理后的预热污泥，并对所述预热污泥进行二次干燥处理；

热泵系统(1)，所述热泵系统(1)与所述余热预热装置(3)、所述干燥装置(2)的内部通道均连通，所述热泵系统(1)利用余热对进入所述余热预热装置(3)的自然空气进行加热，所述热泵系统(1)用于接收所述干燥装置(2)内排出的循环空气，并对所述循环空气升温加热后回流至所述干燥装置(2)内对所述预热污泥进行干燥，在所述热泵系统(1)与所述干燥装置(2)之间形成供所述循环空气流动的闭式循环干化通道。

2.根据权利要求1所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，所述余热预热装置(3)包括余热预热箱体(305)，以及设置在所述余热预热箱体(305)内的污泥预热传送带(303)，在所述余热预热箱体(305)顶部设置有位于所述污泥预热传送带(303)上方的湿污泥进料斗(302)，在所述余热预热箱体(305)内部污泥预热传送带(303)上方形成有供自然空气通过的预热通道(306)。

3.根据权利要求2所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，在所述预热通道(306)的空气进口(307)设置有余热风机(301)，所述空气进口(307)设置在预热通道(306)靠近所述热泵系统(1)的一端，所述预热通道(306)的空气出口(308)设置在所述预热通道(306)的另一端。

4.根据权利要求3所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，所述污泥预热传送带(303)的上表面传送方向与所述预热通道(306)内加热后的自然空气流动方向相反。

5.根据权利要求3所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，在所述预热通道(306)内的污泥预热传送带(303)上方设置有多个导流板(304)，所述导流板(304)倾斜安装在所述余热预热箱体(305)内壁面，在所述导流板(304)与所述污泥预热传送带(303)上的湿污泥之间形成可供其流通过的间隙。

6.根据权利要求5所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，所述导流板(304)的倾斜方向与所述预热通道(306)内气流方向一致。

7.根据权利要求6所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，所述干燥装置(2)包括干燥箱体(205)，以及设置在所述干燥箱体(205)内的输送网带组(202)，在所述干燥箱体(205)上设置有位于所述输送网带组(202)上方且用于接收所述预热污泥的预热污泥进料斗(201)，在所述输送网带组(202)底端出料端设置有干燥污泥出料斗(203)，在所述干燥装置(2)与所述热泵系统(1)紧密连接的一侧壁上开设有用于输入经过所述热泵系统(1)加热后循环空气的侧翼进口(206)和用于排出经过所述输送网带组(202)冷却后循环空气的侧翼出口(207)，在所述干燥装置(2)内形成有自所述侧翼进口(206)至所述侧翼出口(207)的气流道，在所述气流道内设置有循环风机(204)。

8.根据权利要求7所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，所述热泵系统(1)包括与所述干燥箱体(205)形成所述闭式循环干化通道的热泵箱体(108)，以及设置在所述热泵箱体(108)内部的压缩机(101)、热回收冷凝器(103)、膨胀阀(104)、蒸发器(105)和空气回热器(106)，在所述热泵箱体(108)外设置有余热冷凝器(102)；

所述压缩机(101)的出口端顺次连接余热冷凝器(102)、热回收冷凝器(103)、膨胀阀(104)和蒸发器(105)，所述蒸发器(105)的出口端与所述压缩机(101)的进口端连接，所述蒸发器(105)的排水口连接排水管(107)至所述干燥箱体(205)外；

所述余热冷凝器(102)设置在所述预热通道(306)的空气进口(307)，所述热回收冷凝器(103)设置在所述干燥箱体(205)的侧翼进口(206)，所述蒸发器(105)设置在所述热泵箱体(108)内远离所述热回收冷凝器(103)的一侧。

9.根据权利要求8所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，在所述干燥箱体(205)内竖直设置有空气回热器(106)，所述空气回热器(106)的一侧正对所述干燥箱体(205)的侧翼出口(207)，所述空气回热器(106)用于对所述侧翼出口(207)排出的携带水汽的循环空气进行预冷处理。

10.根据权利要求9所述的一种污泥闭式热泵干化设备，其特征在于，所述空气回热器(106)设置在所述热回收冷凝器(103)和所述蒸发器(105)之间。

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