CN215250359U - 一种污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污泥干化系统，涉及污泥干化处理技术领域，污泥干化系统包括干化室和余热回收热泵，空气在所述干化室与余热回收热泵间进行闭式循环；干化室上设置有与余热回收热泵连通的上出风口、上回风口和下回风口。本实用新型一种污泥干化系统将热泵与热干化结合，与纯热泵技术相比能提高干化室内水蒸气分压，从而提高干化效率，与热干化相比，能提高冷凝效率，从而提高干化效率的同时减少了冷却装置体积。

Description

一种污泥干化系统

技术领域

本实用新型涉及污泥干化处理技术领域，具体涉及一种利用干法水泥窑余热干化污泥的污泥干化系统。

背景技术

据统计，我国每年仅处理生活污水产生的污泥量就达上亿吨，此外，化工、造纸、制药等行业的生产过程中以及江河湖泊的疏浚工程也会产生大量的污泥。通常污泥含水率高达97％，易腐化发臭，且含有病原菌、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质，如不经无害化处理，是潜在二次污染源。污泥处理处置的目标是减量化、稳定化、无害化和资源化，避免污泥二次污染，实现有机质的资源利用。

通常的污泥处理方法是先进行机械压滤，再进行干化，干化的方法较多，如自然干化、太阳能干化和热力干化等。国内外的污泥干化工艺设备以采用热干化技术为主，具体包括回转窑热风干化、带式热风干化、流化床热风干化、桨叶式干化等，热力干化有高效、结构紧凑的优势。此外，传统热干化技术的工作温度普遍需达110℃以上，干化过程会产生大量粉尘和臭气需额外增加设施处理。

近年，利用除湿热泵工作原理的污泥低温干化技术逐渐受到大家的青睐，但其烘干过程中降低温度的同时也限制了污泥中水分的蒸发量。在一定温度下，当烘干室内饱和水蒸气达到相应限值时，需要足够长的烘干时间才能达到污泥理想干化效果，如此以来，也就间接增加了用电设备的耗电量，节能效果不明显。

干化回转窑水泥生产线的窑头冷却余风和窑尾预热器的烟气等仍含有不低的热量，上述烟气经发电锅炉后的烟气温度仍高达210℃左右，是可再利用来干化污泥较理想的热源，可以节省能源成本。生活污泥有机质的含量一般可占泥干重的30％～40％，干污泥的热值可以媲美褐煤，部分种类工业污泥热值更高，可以替代部分水泥窑燃料，节约资源消耗。

申请公开号为CN103739184A的专利介绍了一种利用干法水泥窑余热干化生活污泥及直接掺烧处理的方法，污泥先与氢氧化钠、丙三醇、二甘醇胺、烷基苯磺酸钠和水形成的添加剂混合，再计量加入煤粉和熟石灰后，在干化回转窑内被引入的干法水泥窑窑头余风或发电锅炉后的烟气干化。此方法以回转窑为干化器效率较低，占地面积大；添加剂成本高；污泥与熟石灰混合容易导致输送堵塞；烟气直接加热污泥，温度过高，有害气体脱出过多，增大尾气处理压力。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种污泥干化系统，以解决现有污泥干化方法存在节能效果不佳、干化效率低、成本高、有害气体脱出多等问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型的第一方面，一种污泥干化系统，所述污泥干化系统包括干化室和余热回收热泵，空气在所述干化室与所述余热回收热泵间进行闭式循环；所述干化室上设置有与所述余热回收热泵连通的上出风口、上回风口和下回风口。

进一步地，所述干化室内设置有至少两层网状传送带；所述传送带上方设置有循环风机和加热器。

进一步地，所述余热回收热泵包括泵壳，所述泵壳内设置有布袋过滤器，所述布袋过滤器设置在所述泵壳的内上方。

进一步地，所述泵壳内还设置有回热器、第一冷凝器、第一水- 空气换热器、第二冷凝器、第二水-空气换热器、水冷蒸发器、蒸发器和压缩机。

进一步地，所述污泥干化系统还包括冷却塔，所述冷却塔通过第一循环水管道与所述水冷蒸发器连接；所述第一循环水管道上安装有第一循环水泵。

进一步地，所述污泥干化系统还包括烟气换热器，所述烟气换热器通过第二循环水管道与所述第一水-空气换热器换热和所述第二水 -空气换热器换热连接；所述第二循环水管道上安装有第二循环水泵。

根据本实用新型的第二方面，一种污泥干化方法，所述方法使用上述的污泥干化系统，所述方法包括如下步骤：

污泥通过螺旋输送机送入所述干化室；污泥在所述干化室内从上而下经过至少两层网状传送带，传送带下方通入干燥热空气，干燥热空气穿过传送带上的污泥，与污泥完成热交换的同时，带走污泥中的水分，形成湿热空气；湿热空气经传送带上方的循环风机抽吸经所述干化室的上出风口进入所述余热回收热泵内；

进入所述余热回收热泵内的湿热空气经过所述布袋过滤器过滤粉尘；

经所述布袋过滤器过滤后的湿热空气一部分直接通过第一冷凝器和第一水-空气换热器换热，再通过所述上回风口进入所述干化室循环利用；

经所述布袋过滤器过滤后的湿热空气另一部分经过所述回热器换热后先经过所述水冷蒸发器初次降温，再经过所述蒸发器二次降温，降温后形成的水分被冷凝为冷凝水排出所述余热回收热泵外，降温后形成的干冷空气先经过所述压缩机吸热一次升温再经过所述回热器加热二次升温后，进入第二水-空气换热器换热，然后经过第二冷凝器加热后，从所述下回风口进入所述干化室循环利用；

水冷蒸发器内的水在第一循环水泵的作用下通过第一循环水管道进入冷却塔进行循环冷却降温；

水泥窑排放烟气经过所述烟气换热器换热后排入大气中，同时使所述烟气换热器内的水温上升，所述烟气换热器内上升的热水在第二循环水泵的作用下通过第二循环水管道进入第一水-空气换热器和第二水-空气换热器，与所述余热回收热泵内的干冷空气进行换热，使干冷空气升温。

进一步地，所述污泥在进入所述干化室前经过简单机械脱水，其含水率为50％～85％；所述污泥进料量为1.8～2.4t/h；所述污泥在所述干化室内的停留时间为90-150min；所述干化室内循环湿热空气温度保持在50-75℃，设备干化温度为65-85℃。

进一步地，所述水泥窑排放烟气的烟气温度为100～400℃，流量为10～30万Nm³/h，相对湿度小于6％，粉尘含量小于3mg/m³；

所述水泥窑排放烟气可以是空气冷却水泥熟料的废气，温度为100～130℃，废气是经过高效袋收尘，直接通过烟囱排放的有组织排放废气；所述水泥窑排放烟气也可以是温度为360～400℃的窑头冷却余风，也可以是温度为340～350℃的来自窑尾预热器分离器出口的烟气，也可以是温度为170～250℃经发电锅炉后的烟气。

进一步地，经所述污泥干化系统干化后得到的干化污泥含水率为 10％～40％，而后进入水泥窑协同处置，可以替代部分燃料；所述污泥干化系统产生的干化尾气可进入水泥窑内通过高温除去有机物后进入水泥窑尾气处理系统；所述污泥干化系统的蒸发器产生的冷凝水可直接进入水泥厂水处理系统，经过蒸发器的干冷空气被定期排出，引入水泥窑内进行焚烧处理。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型一种污泥干化系统将热泵与热干化结合，与纯热泵技术相比能提高干化室内水蒸气分压，从而提高干化效率，与热干化相比，能提高冷凝效率，从而提高干化效率的同时减少了冷却装置体积。

本实用新型的污泥干化系统在余热回收热泵的基础上，加入冷却塔作为余热回收热泵的冷源补充，加入烟气换热器作为余热回收热泵的热源补充。

本实用新型一种污泥干化方法利用水泥窑排放烟气中的热量干化污泥，再将干化后的污泥部分替代燃料，减容量可以达到67％，减重量可以达到80％，干化过程有机份无损失，降低污泥干化能耗同时减少节约水泥生产能耗。

本实用新型一种污泥干化方法采用热交换原理热烟气间接供热，控制干化温度，有害气体析出量大大减少，干化室内热风循环利用，防止干化过程中产生的气体混入水泥厂烟气中增大尾气处理量，也防止干化过程中产生的气体逸散进入大气中污染环境，从而可以将少量有机气体输入水泥窑内处置。

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能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例1提供的一种污泥干化系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的一种污泥干化方法的工艺流程图。

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。

实施例1

如图1所示的一种污泥干化系统包括干化室1和余热回收热泵2，空气在所述干化室1与所述余热回收热泵2间进行闭式循环；所述干化室1上设置有与所述余热回收热泵2连通的上出风口101、上回风口102和下回风口103。

本实用新型的污泥干化系统将热泵与热干化结合，与纯热泵技术相比提高了干化室内水蒸气分压，提高干化效率，与热干化相比，提高了冷凝效率，提高干化效率的同时减少了冷却装置体积。本实用新型的污泥干化系统将干化室内的热风循环利用，干化室1内的热风经上出风口101进入余热回收热泵2中进行处理升温后再经上回风口 102和下回风口103返回至干化室1内，用于污泥的干化，这样能防止干化过程中产生的气体混入水泥厂烟气中增大尾气处理量，也防止干化过程中产生的气体逸散进入大气中污染环境，从而可以将少量有机气体输入水泥窑内处置。

所述干化室1内设置有三层网状传送带3；所述传送带3上方设置有循环风机和两个加热器4。两个加热器4分别置于底层传送带3 和中间层传送带3上方，弥补烟气温度波动引起的温度变化，并在烟气温度过低时提供热量保障。湿热空气经循环风机抽吸送入余热回收热泵2。

所述余热回收热泵2包括泵壳20，所述泵壳20内设置有布袋过滤器21，所述布袋过滤器21设置在所述泵壳20的内上方。所述泵壳20内还设置有回热器22、第一冷凝器23、第一水-空气换热器24、第二冷凝器25、第二水-空气换热器26、水冷蒸发器27、蒸发器28 和压缩机29。布袋过滤器21用于过滤进入余热回收热泵2的湿热空气。

经所述布袋过滤器21过滤后的湿热空气一部分直接通过第一冷凝器23和第一水-空气换热器24换热，再通过所述上回风口进入所述干化室循环利用；另一部分经过所述回热器22换热后先经过所述水冷蒸发器27初次降温，再经过所述蒸发器28二次降温(蒸发器28为余热回收热泵2的蒸发设备，当湿热空气流经蒸发器28时，内部的低压制冷剂吸收空气的热量由液态变为气态，空气因此降温从而使其中的水气凝结后以液态水的形式排出)，降温后形成的水分被冷凝为冷凝水排出所述余热回收热泵2外，降温后形成的干冷空气先经过所述压缩机29吸热(压缩内部制冷剂放热，干冷空气吸热)一次升温再经过所述回热器22加热二次升温后，进入第二水-空气换热器 26换热，然后经过第二冷凝器25加热(第二冷凝器25内部制冷剂冷却放热，干冷空气吸热被加热)后，从所述下回风口103进入所述干化室1循环利用。

所述污泥干化系统还包括冷却塔5，所述冷却塔5通过第一循环水管道6与所述水冷蒸发器27连接；所述第一循环水管道6上安装有第一循环水泵7。本实用新型的污泥干化系统加入水冷却塔5作为余热回收热泵2的冷源补充。

所述污泥干化系统还包括烟气换热器8，所述烟气换热器8通过第二循环水管道9与所述第一水-空气换热器24换热和所述第二水- 空气换热器26换热连接；所述第二循环水管道9上安装有第二循环水泵10。本实用新型的污泥干化系统加入烟气换热器8作为余热回收热泵2的热源补充。

实施例2

一种污泥干化方法，其工艺流程如图2所示，所述方法使用实施例1所述的污泥干化系统，所述方法包括如下步骤：

选取生活污泥，将其倒入物料缓存罐中，而后通过提升角度为30°的螺旋输送机，提升到所述干化室1的污泥切条机料斗内，切条机对污泥进行切条预处理后均匀平铺到网状传送带3。其中，所述干化室1的设备干化温度为69℃。

污泥在所述干化室1内从上而下经过三层网状传送带3，传送带 3下方通入干燥热空气，干燥热空气穿过传送带3上的污泥，与污泥完成热交换的同时，带走污泥中的水分，形成湿热空气；湿热空气经传送带上方的循环风机抽吸经所述干化室1的上出风口101进入所述余热回收热泵2内；其中，干化室1内的循环湿热空气温度为50-75℃。

进入所述余热回收热泵2内的湿热空气经过所述布袋过滤器21 过滤粉尘；

经所述布袋过滤器21过滤后的湿热空气一部分直接通过第一冷凝器23和第一水-空气换热器24换热，再通过所述上回风口102进入所述干化室1循环利用；

经所述布袋过滤器21过滤后的湿热空气另一部分经过所述回热器22换热后先经过所述水冷蒸发器27初次降温，再经过所述蒸发器 28二次降温，降温后形成的水分被冷凝为冷凝水排出所述余热回收热泵2外，降温后形成的干冷空气先经过所述压缩机29吸热一次升温再经过所述回热器22加热二次升温后，进入第二水-空气换热器26 换热，然后经过第二冷凝器25加热后，从所述下回风口103进入所述干化室1循环利用；

在湿热空气在所述干化室1与所述余热回收热泵2间进行闭式循环过程中，水冷蒸发器27内的水在第一循环水泵7的作用下通过第一循环水管道6进入冷却塔5进行循环冷却降温；温度为113℃的空气冷却水泥熟料的废气(废气是经过高效袋收尘，直接通过烟囱排放的有组织排放废气)经过所述烟气换热器8换热后排入大气中，同时使所述烟气换热器8内70℃的水温上升至90℃，所述烟气换热器8 内上升的热水在第二循环水泵10的作用下通过第二循环水管道9进入第一水-空气换热器24和第二水-空气换热器26，与所述余热回收热泵2内的干冷空气进行换热，使干冷空气升温至60-85℃的干热空气，返回所述干化室1循环利用。

经所述污泥干化系统干化后得到的干化污泥含水率为22.73％，热值2286kcal/kg，物理形态稳定，不成团，易储存和输送，而后进入水泥窑协同处置，可以替代部分燃料；所述污泥干化系统产生的干化尾气可进入水泥窑内通过高温除去有机物后进入水泥窑尾气处理系统；所述污泥干化系统的蒸发器28产生的冷凝水可直接进入水泥厂水处理系统，经过蒸发器28的干冷空气被定期排出，2-4小时排气一次，一次10分钟，引入水泥窑内进行焚烧处理，保证窑内废气不持续富集，浓度控制在合理范围内。

实施例3

在实施例2方法的基础上，本实施例的方法还包括：

所述污泥在进入所述干化室前经过简单机械脱水，其含水率为 50％～85％；所述污泥进料量为1.8～2.4t/h；所述污泥在所述干化室内的停留时间为90-150min。

所述空气冷却水泥熟料的废气的流量为10～30万Nm³/h，相对湿度小于6％，粉尘含量小于3mg/m³。

实施例4

在实施例2方法的基础上，本实施例的方法中空气冷却水泥熟料的废气由温度为360～400℃的窑头冷却余风替代，也可以由温度为 340～350℃的来自窑尾预热器分离器出口的烟气，也可以由温度为 170～250℃经发电锅炉后的烟气。具体流量根据烟气温度、干化室目标温度、污泥干化量等因素作适应性调整。水泥窑排放烟气不直接用于干化污泥，而是利用热交换原理将这些水泥窑排放烟气与热水换热，而后将热水通过第一水-空气换热器24和第二水-空气换热器26与余热回收热泵2内的干冷空气换热，再输送至干化室内，使干化室内空气温度保持在75～90℃，用于间接干化污泥，第一水-空气换热器24 和第二水-空气换热器26均利用铜和纳米涂层的翅片换热器。

本实用新型一种污泥干化方法实现了水泥窑烟气余热的回收利用，节约了能耗和成本，但利用纯余热干化污泥，耗水量较大，冷却塔体积非常大，而加上热泵系统内的蒸发器二次降温，会显著降低冷却塔体积，提高干化效率。

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 (6)

1.一种污泥干化系统，其特征在于，所述污泥干化系统包括干化室和余热回收热泵，空气在所述干化室与所述余热回收热泵间进行闭式循环；所述干化室上设置有与所述余热回收热泵连通的上出风口、上回风口和下回风口。

2.如权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述干化室内设置有至少两层网状传送带；所述传送带上方设置有循环风机和加热器。

3.如权利要求1所述的污泥干化系统，其特征在于，所述余热回收热泵包括泵壳，所述泵壳内设置有布袋过滤器，所述布袋过滤器设置在所述泵壳的内上方。

4.如权利要求3所述的污泥干化系统，其特征在于，所述泵壳内还设置有回热器、第一冷凝器、第一水-空气换热器、第二冷凝器、第二水-空气换热器、水冷蒸发器、蒸发器和压缩机。

5.如权利要求4所述的污泥干化系统，其特征在于，所述污泥干化系统还包括冷却塔，所述冷却塔通过第一循环水管道与所述水冷蒸发器连接；所述第一循环水管道上安装有第一循环水泵。

6.如权利要求4所述的污泥干化系统，其特征在于，所述污泥干化系统还包括烟气换热器，所述烟气换热器通过第二循环水管道与所述第一水-空气换热器换热和所述第二水-空气换热器换热连接；所述第二循环水管道上安装有第二循环水泵。

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