CN214065440U - 一体式混合能源驱动低温带式干化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式混合能源驱动低温带式干化系统，包括：废热/热水回收系统，用于与余热介质换热并产生热水；热水型低温带式干化模块，数量为多个且串联在一起，与废热/热水回收系统连接，用于对穿过热水型低温带式干化模块内部的干化带上的物料进行干燥；低温热泵型带式干化模块，数量为多个且串联在一起，与热水型低温带式干化模块串联连接，用于对穿过低温热泵型带式干化模块内部的干化带上的物料进行干化。本实用新型能最大程度提高设备利用效率，降低运行能耗和运行成本，混合串联若干热水型低温带式干化模块及若干低温热泵型带式干化模块成为一体，其中每个模块均可单独启闭，使整个系统高效节能，减少了系统的运行费用。

Description

一体式混合能源驱动低温带式干化系统

技术领域

本实用新型属于环保、化工及能源的技术领域，尤其涉及一种一体式混合能源驱动低温带式干化系统。

背景技术

近些年来，随着我国经济发展和城市化进程的加快，我国的城市排水和污水处理基础设施建设取得了很大的进步，与此同时，污泥的产生量也随之急剧增多。

污泥问题必将成为中国下一阶段重要的环境问题，污泥处理处置的相关技术、政策和管理方面的研究已经引起越来越多的科研人员的关注，对这些问题的研究，不仅仅是解决科学问题，更重要的是为我国面临的污泥困境提供技术和管理上的指导，为环境保护和可持续发展作出贡献。

国内在污泥处理处置方面做了许多工作，近些年出现了许多的单一使用热能或电能干化项目，还存在因污泥干化处理成本较高等问题。传统热干化所用的能源多为单一类化学燃料等一次能源派生出的二次能源(蒸汽、高温烟气等)，即蒸发1kg水就至少消耗620kcal(2595kJ)的热能，传统高温热干化的干化温度高(大部分超过100℃)带来安全隐患；单一电能低温热泵式低温热泵干化仅采用电能，电能通过热泵倍增成至少3～4倍的热能，热能通过冷凝器热水换热传递给污泥，不超过60℃，蒸发1kg水理论消耗0.330kwh的电能，用电成本较高。

在保证稳定干化效果前提下，尽量降低成本、同时使用一套一体化干化机实现两种能源混合驱动应用，实现高效稳定运行、且实现一定通用性的模块化设计是污泥市场亟待解决的问题和需求。

实用新型内容

基于以上现有技术的不足，本实用新型所解决的技术问题在于针对现有仅可使用单一热能或电能干化处理成本高的问题，提供一种结构紧凑、系统化，占地面积小、运行费用低、高效、节能的一套一体式混合能源驱动低温带式干化系统，实现两种能源混合驱动干化。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案来实现：本实用新型提供一种一体式混合能源驱动低温带式干化系统，包括：废热/热水回收系统，用于与余热介质换热并产生热水；热水型低温带式干化模块，数量为多个且串联在一起，与所述废热/热水回收系统连接，用于通过所述废热/热水回收系统产生的热水对热水型低温带式干化模块内部的低温空气进行加热，并对穿过热水型低温带式干化模块内部的干化带上的物料进行干燥；低温热泵型带式干化模块，数量为多个且串联在一起，与所述热水型低温带式干化模块串联连接，用于通过其热泵系统对低温热泵型带式干化模块内部的湿空气进行升温干燥，并对穿过低温热泵型带式干化模块内部的干化带上的物料进行干化。

由上，通过本发明的废热/热水回收系统、热水型低温带式干化模块和低温热泵型带式干化模块能最大程度提高设备利用效率，同时降低运行能耗和运行成本；本发明混合串联若干热水型低温带式干化模块及若干低温热泵型带式干化模块成为一体，其中每个模块均可单独启闭，使整个系统高效节能，减少了系统的运行费用。

进一步的，所述热水型低温带式干化模块包括气/水冷却除湿换热器、气/水加热换热器和第一循环风机，所述废热/热水回收系统产生的热水进入所述气/水加热换热器中并对热水型低温带式干化模块内的空气进行加热；所述气/水冷却除湿换热器用于对热水型低温带式干化模块内的湿空气进行间接换热冷却除湿；所述第一循环风机用于使空气在热水型低温带式干化模块内不断循环。

进一步的，所述低温热泵型带式干化模块包括热泵系统和第二循环风机；所述热泵系统包括用于将低温热泵型带式干化模块内携带水分的湿空气进行冷却的蒸发器、及用于对低温热泵型带式干化模块内的干空气进行升温的冷凝器；所述第二循环风机用于使空气在低温热泵型带式干化模块内不断循环。

进一步的，还包括冷却系统，与所述热水型低温带式干化模块和低温热泵型带式干化模块连接，用于将热水型低温带式干化模块的湿空气通过循环冷却水间接换热冷却除湿、将低温热泵型带式干化模块内多余的热量通过循环冷却水带走。

可选的，所述废热/热水回收系统包括依次连接形成循环回路的废热/热水回收换热器、热水膨胀缓冲装置和热水循环泵，该循环回路中的低温软化水经过所述废热/热水回收换热器与余热介质间接换热后产生热水，热水储存于所述热水膨胀缓冲装置中，并由热水循环泵驱动至所述热水型低温带式干化模块进行热交换，散热利用后的软化水返回所述废热/热水回收换热器。

进一步的，所述热泵系统还包括膨胀阀和压缩机，在热泵系统内循环的制冷剂在经膨胀阀后制冷，冷量在所述蒸发器释放，再被所述压缩机压缩制热，热量在所述冷凝器释放。

可选的，所述冷却系统内具有在所述热水型低温带式干化模块与冷却系统之间循环、及在所述低温热泵型带式干化模块和冷却系统之间循环的循环冷却水。

可选的，还包括进出料输送系统，用于湿污泥进料和干泥出料。

由上，本发明具有结构紧凑、系统化，占地面积小、能耗低、余热利用率高、运行费用低，高效、节能、运行效果稳定等优点，实现了不同行业领域中各类市政污泥、工业污泥、化工类污泥、制药类污泥、以及热敏性湿物料减量化处理，该发明在市场上具有极大的应用前景。单个热水型或低温热泵型模块处理泥量为5～6t/d，依据项目规模，可灵活配套单套低温干化系统中各模块的数量。设备内部运行温度不高于70℃，实现低温干化。所有热水型低温带式干化模块与低温热泵型带式干化模块在厂内组装完成，整机出厂，设备整体吊运至项目现场，安装简便、快捷，整个系统采用PLC控制。本实用新型的一体式混合能源驱动低温带式干化系统至少具备如下有益效果：

1、由于系统利用的是余热，比如废烟气、地热、等余热介质换热、地热尾水、太阳能热水、废热油等，因此，系统高效节能，相应大大减少了系统的运行费用；

2、由于干化温度在70℃以下，相对温度较低，因此可实现低温干化；

3、整个系统处于密闭状态，不产生任何废气，不向空气中排放任何气体，不污染环境；

4、处理对象广泛，对市政污泥、工业污泥、化工类污泥、制药类污泥、以及热敏性湿物料等均适用；

5、能降低处理费用及运行成本，实现各类市政污泥、工业污泥、化工类污泥、制药类污泥、以及热敏性湿物料减量化处理；

6、无高温高压设备，系统运行安全可靠，稳定运行。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型的一体式混合能源驱动低温带式干化系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本实用新型的原理，本实用新型的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

本实用新型的一体式混合能源驱动低温带式干化系统可广泛应用于市政污泥、工业污泥的低温高效干化系统，为可综合利用废热、余热(废烟气、地热、等余热介质换热、地热尾水、太阳能热水、废热油等)等对市政污泥、工业污泥的低温高效干化系统。本发明应当理解为包含但不限于市政污泥、工业污泥的低温高效干化系统等。

如图1所示，本实用新型的一体式混合能源驱动低温带式干化系统该系统主要由五个相互关联的单元构成，包括：废热/热水回收系统1、若干热水型低温带式干化模块2、若干低温热泵型带式干化模块3、冷却系统4、进出料输送系统5。湿污泥经过进出料输送系统5破碎到一定粒径后进入低温干化系统，均匀平铺在2～3层干化带上。

本实用新型的废热/热水回收系统1包含依次连接的耐腐蚀的废热/热水回收换热器、热水膨胀缓冲装置7、热水循环泵8，废热/热水回收换热器可使用软化水与废烟、热油、地热等余热介质间接换热，例如图1中的烟道6。废热/热水回收换热器的材质均为能耐800℃以下，并具有防腐、保温以及有一定强度和密封性能较好的材料，如SS304不锈钢以上，外在形状和结构不限，且间接换热，产生热水可供应若干热水型低温带式干化模块2同时使用，热水在密闭系统循环。

废热/热水回收系统1采用耐腐蚀板式或列管式换热器，即使用软化水循环与废烟气、地热、等余热介质换热、地热尾水、太阳能热水、废热油等余热介质换热，采用软化水与前述余热逆流换热，产生90℃热水。废热/热水回收系统1设置配套有热水循环泵8、热水膨胀缓冲装置7，并设有检修人孔，方便定期维护检修，该系统采用PLC控制实现自动、稳定、连续运行。废热/热水回收系统1与对应的热水型低温带式干化模块2可以并联同时使用。

若干热水型低温带式干化模块2中的每个热水型低温带式干化模块均包含气/水冷却除湿换热器21、气/水加热换热器22，第一循环风机23、废热/热水回收系统1产生的热水进入气/水加热换热器22中并对热水型低温带式干化模块内的空气进行加热，换热器与干化带隔开，干化带区域串联。第一循环风机23使空气在热水型低温带式干化模块2内不断循环。

本发明的热水型低温带式干化模块2可利用部分余热，比如废烟气、地热、等余热介质换热、地热尾水、太阳能热水、废热油等，如图1所示，通过废热/热水回收系统1中的循环水与前述余热介质逆流换热，产生80～90℃热水，进入热水型低温带式干化模块2内的热水对低温空气进行加热，形成热干空气，不断地吸收湿污泥中的水分，携带水分的湿空气通过经气/水冷却除湿换热器21的循环冷却水换热降温后除湿，冷凝水排放，空气作为载体在模块内不断循环，实现污泥的干化，降低了能耗和运行费用。

本发明的若干低温热泵型带式干化模块3中的每个低温热泵型带式干化模块均包含蒸发器31、冷凝器32、压缩机33、第二循环风机34和膨胀阀35，其中蒸发器31、冷凝器32、压缩机33和膨胀阀35构成低温热泵型带式干化模块的热泵系统，蒸发器31和冷凝器32与干化带隔开，物料通道(干化带区域)串联。第二循环风机34使空气在低温热泵型带式干化模块3内不断循环。湿污泥经过进出料输送系统5使污泥在输送履带上均匀分布，污泥在履带上行走的同时被低温热泵型带式干化模块3内加热的循环空气带走水分，实现干污泥的出料。携带水分的湿空气在蒸发器31被冷却，水分冷凝后排出，脱水后的冷干空气经过冷凝器32升温再进入污泥中，不断循环；制冷剂在热泵系统内部，经膨胀阀35后制冷，冷量在蒸发器31释放，再被压缩机33压缩制热，热量在冷凝器32释放，多余的热量通过循环冷却水排除，不断循环。

本发明的冷却系统4的循环冷却水在循环泵41的作用下，在若干低温热泵型带式干化模块3的膨胀阀35和若干热水型低温带式干化模块2内部的气/水冷却除湿换热器21与冷却系统4之间进行强制循环，该循环系统为密闭状态，高效、节水。

本发明的一体式混合能源驱动低温带式干化系统可综合利用传统高温热干化无法使用余热/废热等，利用就近的低温热水、地热尾水、太阳能热水、废热油热量、烟气废热等，热量不足部分可采用热泵式低温热泵模块补充，创新性地将两套使用不同能源的系统整合，避免采用两套设备带来设备投资成本增加、运行负荷不足等缺点，既减少投资又最大程度地降低系统运行成本，依据配套若干热水型低温带式干化模块2的数量，可将蒸发1kg水电能降低至采用单一电能热泵干化机的1/2～2/3，即0.17～0.22kwh/电能左右。

本发明通过5个循环系统的共同作用，在较低温度下对市政污泥、工业污泥成功进行干化减量，将高含水率、不稳定的脱水污泥最终处理成稳定的干颗粒，为下一步资源化和无害化做好准备。

下面，参照图1并结合上述技术特征的描述，对本实用新型的一体式混合能源驱动低温带式干化系统的工作过程进行简单描述：

1、通过废热/热水回收系统1回收废热水，产生80～90℃热水，热水产生量由例如烟气量和烟气温度决定。80～90℃热水送入若干热水型低温带式干化模块2进行热交换，散热利用后热水的温度降至70℃，返回废热/热水回收系统1的换热器，热水储存于热水膨胀缓冲装置7，由热水循环泵8驱动，往复循环；

2、热水型低温带式干化模块2内的气/水加热换热器22将模块内空气加热至70℃，空气作为载体在模块内不断循环，实现污泥的干化，湿空气通过气/水冷却除湿换热器21和循环冷却水间接换热冷却除湿，循环冷却水在若干热水型低温带式干化模块2与冷却系统4之间不断循环。

3、热量不足部分由若干低温热泵型带式干化模块3补充，低温热泵型带式干化模块3内设置有污泥分布器使污泥在输送履带上均匀分布，污泥在履带上行走的同时被第二循环风机提供的流动空气带走水分，最终实现干污泥的出料；携带污泥水分的湿空气在蒸发器31被冷却除湿，将携带的水分被冷凝，污泥水分冷凝排出设备，脱水后的干空气经过冷凝器32升温再进入污泥中，依次循环；制冷剂经膨胀阀35后制冷，冷量在蒸发器31释放，后再被压缩机33压缩制热，热量在冷凝器32释放，制冷剂不断循环。系统中多余的热量通过冷却系统4的冷却循环水带走。循环冷却水在若干低温热泵型带式干化模块3与冷却系统4之间不断循环。若干低温热泵型带式干化模块3与若干热水型低温带式干化模块2共用1套冷却系统4。

4、湿污泥进料和干泥出料由进出料输送系统5实现。

本实用新型的若干热水型低温带式干化模块2和若干低温热泵型带式干化模块3共用2～3条干化带。每个模块的循环风机均可单独启闭，不影响其它模块的使用，可最大程度提高设备利用效率，同时降低运行能耗和运行成本。单个热水型低温带式干化模块2和低温热泵型带式干化模块3处理的泥量为5～6t/d，依据处理量，可灵活配套总模块数量。所有热水型低温带式干化模块与低温热泵型带式干化模块在厂内组装完成，整机出厂，设备整体吊运至项目现场，安装简便、快捷。

以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一体式混合能源驱动低温带式干化系统，其特征在于，包括：

废热/热水回收系统，用于与余热介质换热并产生热水；

热水型低温带式干化模块，数量为多个且串联在一起，与所述废热/热水回收系统连接，用于通过所述废热/热水回收系统产生的热水对热水型低温带式干化模块内部的低温空气进行加热，并对穿过热水型低温带式干化模块内部的干化带上的物料进行干燥；

低温热泵型带式干化模块，数量为多个且串联在一起，与所述热水型低温带式干化模块串联连接，用于通过其热泵系统对低温热泵型带式干化模块内部的湿空气进行升温干燥，并对穿过低温热泵型带式干化模块内部的干化带上的物料进行干化。

2.如权利要求1所述的一体式混合能源驱动低温带式干化系统，其特征在于，所述热水型低温带式干化模块包括气/水冷却除湿换热器、气/水加热换热器和第一循环风机，所述废热/热水回收系统产生的热水进入所述气/水加热换热器中并对热水型低温带式干化模块内的空气进行加热；

所述气/水冷却除湿换热器用于对热水型低温带式干化模块内的湿空气进行间接换热冷却除湿；

所述第一循环风机用于使空气在热水型低温带式干化模块内不断循环。

3.如权利要求1所述的一体式混合能源驱动低温带式干化系统，其特征在于，所述低温热泵型带式干化模块包括热泵系统和第二循环风机；

所述热泵系统包括用于将低温热泵型带式干化模块内携带水分的湿空气进行冷却的蒸发器、及用于对低温热泵型带式干化模块内的干空气进行升温的冷凝器；

所述第二循环风机用于使空气在低温热泵型带式干化模块内不断循环。

4.如权利要求1所述的一体式混合能源驱动低温带式干化系统，其特征在于，该干化系统还包括与所述热水型低温带式干化模块和低温热泵型带式干化模块连接的冷却系统，用于将热水型低温带式干化模块的湿空气通过循环冷却水间接换热冷却除湿、将低温热泵型带式干化模块内多余的热量通过循环冷却水带走。

5.如权利要求1所述的一体式混合能源驱动低温带式干化系统，其特征在于，所述废热/热水回收系统包括依次连接形成循环回路的废热/热水回收换热器、热水膨胀缓冲装置和热水循环泵，该循环回路中的低温软化水经过所述废热/热水回收换热器与余热介质间接换热后产生热水，热水储存于所述热水膨胀缓冲装置中，并由热水循环泵驱动至所述热水型低温带式干化模块进行热交换，散热利用后的软化水返回所述废热/热水回收换热器。

6.如权利要求3所述的一体式混合能源驱动低温带式干化系统，其特征在于，所述热泵系统还包括膨胀阀和压缩机，在热泵系统内循环的制冷剂在经膨胀阀后制冷，冷量在所述蒸发器释放，通过所述压缩机压缩制热，热量在所述冷凝器释放。

7.如权利要求4所述的一体式混合能源驱动低温带式干化系统，其特征在于，所述冷却系统内具有在所述热水型低温带式干化模块与冷却系统之间循环、及在所述低温热泵型带式干化模块和冷却系统之间循环的循环冷却水。

8.如权利要求1所述的一体式混合能源驱动低温带式干化系统，其特征在于，还包括进出料输送系统，用于湿污泥进料和干泥出料。

Images