CN219031989U - 太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，所述系统包括污泥储存和进料单元、太阳能蒸汽制备单元、污泥干化单元和尾气处理单元。污泥储存和进料单元至少包括干湿污泥料仓，传送污泥的螺旋进料泵、冷却螺旋；所述螺旋进料泵与流化床干化机的进料口相连通；所述太阳能蒸汽制备单元通过保温水箱和集热系统产生湿饱和蒸汽并贮存于蒸发罐中，蒸发罐的蒸汽部分经螺杆蒸汽增压机进一步增压。经螺杆蒸汽增压机增压后的汽水混合物进入汽水分离器，分离出的蒸汽储存于蒸汽储罐供给后端使用，凝结水返回前端保温水箱。所述系统适用于干化污水处理厂产生的脱水污泥或者是河道治理产生的清淤底泥等泥质固体。
Description
技术领域
本实用新型涉及污泥处理装置和方法技术领域，尤其涉及一种太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统及方法。
背景技术
剩余污泥是污水处理厂运行的主要副产物，2020年我国污泥产生量达7288.3万吨(含水率80％)，预计2025年污泥(含水率80％)年产量将突破9000万吨。污泥结构组成复杂，包含多种有毒物质，例如病原体、重金属和有机污染物。若不经过稳定化、无害化处理，必然造成环境二次污染。干化是重要的污泥处理手段，不仅能实现污泥减量化和稳定化，也是实现污泥资源化利用的关键步骤。
典型的污泥热力干化设备包括以间接式传热为原理的桨叶式干化机、圆盘干化机、薄膜干化机、流化床干燥机，和以直接传热为原理的带式干化机、喷雾干化机和回转式污泥干化机等。与其他设备相比，流化床干化系统密闭，可靠性高，稳定运行时间长，自动化程度高。经处理的干污泥颗粒安全卫生。流化床干燥机干化污泥的方式，在白龙港污水处理厂、石洞口污水处理厂等多座污水处理厂中均有较为成熟、成功的应用。
流化床干燥机一般利用蒸汽、导热油或者天然气作为热源，这个过程需要消耗大量的能量，据核算干化的能耗在3500-4500(kJ/kgH2O)。而随着“双碳目标”在污泥处理处置行业的落地，需要在能源消耗上探寻一种更清洁、绿色的方式。太阳能作为一种绿色清洁可再生能源，将其应用于污泥干化，降低了热能和资源的消耗，降低了运行成本，是一种绿色低碳，环境友好的能源替代方式。太阳能辅助流化床干燥机技术在污泥干化过程中具有巨大的能源优势和成本优势，该技术必将成为一种新型的低能耗污泥干化技术。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种能够避免传统热媒的消耗及带来的环境问题的太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：包括若干个保温水箱，每个所述保温水箱的出水口与相应的太阳能集热器的进水口连接，所述太阳能集热器的出水口与电加热蒸发罐的进水口连接，所述电加热蒸发罐的回水口分别与所述保温水箱的进水口连接，所述电加热蒸发罐的蒸汽出口经螺杆蒸汽增压机与汽水分离器的进气口连接，所述汽水分离器的出水口与所述保温水箱的的进水口连接，所述汽水分离器的出气口与蒸汽储罐的进气口连接，所述蒸汽储罐的出气口与流化床干燥机的进气口连接，湿污泥进料仓的出料口经污泥螺杆泵与所述流化床干燥机的进料口连接，所述流化床干燥机的尾气出气口与旋风分离器的进气口连接，所述旋风分离器的出料口经一个冷却螺杆与干污泥料仓的进料口连接，所述旋风分离器的出气口依次经洗涤塔以及除雾器与循环风机的进风口连接，所述循环风机的出风口与所述流化床干燥机的另一个进气口连接，所述流化床干燥机的出料口经另一个冷却螺杆与干污泥料仓的进料口连接。
进一步的技术方案在于：所述的保温水箱为双层不锈钢结构，保温层厚度为60mm，材质为岩棉。
进一步的技术方案在于：所述太阳能集热器采用三高航天紫金真空管，太阳能集热器正南布置，与水平面为30-45°夹角。
进一步的技术方案在于：所述太阳能集热器产生的湿饱和蒸汽进入蒸发罐，蒸发罐为双层304不锈钢罐，内置有双金属温度计和压力表，磁浮翻转式液位计，实时检测湿饱和蒸汽的温度和压力，罐内水位，在罐体顶部装有安全调节阀，控制罐内压力始终处于安全压力范围内。
进一步的技术方案在于：螺杆蒸汽增压机排出的增压后的汽水混合物进入汽水分离室中，分离出的蒸汽供给后端使用，凝结水返回前端保温水箱。
进一步的技术方案在于：所述蒸汽储罐罐体为双层304不锈钢，内置有温度计和压力表，在罐体顶部装有安全调节阀，高温高压蒸汽输送管采用304不锈钢工业波纹管，同时管路上装有压力调节阀。
进一步的技术方案在于：经流化床干燥机干燥的污泥通过冷却螺杆经水冷方式从80-90℃冷却至45℃以下。
进一步的技术方案在于：所述流化床干燥机的尾气经过旋风分离器捕集粉尘，再经载气冷凝器洗涤、冷凝，进入除雾器进一步的汽水分离，最后，气体通过载气循环风机循环使用。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述系统和方法采用的干化能源为太阳能，属于清洁能源，避免了传统热媒的消耗及带来的环境问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例所述系统的原理框图；
其中：1-保温水箱；2-太阳能集热器群组，3-电加热蒸发罐，101-温度计，102-压力表，103-安全调节阀，104-压力调节阀，105-液位计；4-螺杆蒸汽增压机，5-汽水分离器，6-蒸汽储罐，7-湿污泥进料仓，8-污泥螺杆泵，9-流化床干燥机，10-冷却螺杆，11-干污泥料仓，12-旋风分离器，13-洗涤塔，14-除雾器，15-循环风机。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
总体的，如图1所示，本实用新型实施例公开了一种太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，包括若干个保温水箱1，每个所述保温水箱1的出水口与相应的太阳能集热器2的进水口连接，所述太阳能集热器2的出水口与电加热蒸发罐3的进水口连接，所述电加热蒸发罐3的回水口分别与所述保温水箱1的进水口连接，所述电加热蒸发罐3的蒸汽出口经螺杆蒸汽增压机4与汽水分离器5的进气口连接，所述汽水分离器5的出水口与所述保温水箱1的进水口连接，所述汽水分离器5的出气口与蒸汽储罐6的进气口连接，所述蒸汽储罐6的出气口与流化床干燥机9的进气口连接，湿污泥进料仓7的出料口经污泥螺杆泵8与所述流化床干燥机9的进料口连接，所述流化床干燥机9的尾气出气口与旋风分离器12的进气口连接，所述旋风分离器12的出料口经一个冷却螺杆10与干污泥料仓11的进料口连接，所述旋风分离器12的出气口依次经洗涤塔13以及除雾器14与循环风机15的进风口连接，所述循环风机15的出风口与所述流化床干燥机9的另一个进气口连接，所述流化床干燥机9的出料口经另一个冷却螺杆10与干污泥料仓11的进料口连接。
进一步的，所述保温水箱1为双层不锈钢结构，保温层厚度为60mm，材质为岩棉，外接大流量循环泵和增压泵，不断的补给自来水进入太阳能集热器2。
优选的，所述太阳能集热器2采用三高航天紫金真空管，为使集热面积最大化，集热系统正南布置，与水平面为30-45°夹角。
进一步的，所述太阳能集热器2产生的湿饱和蒸汽进入电加热蒸发罐3，电加热蒸发罐3的罐体为双层304不锈钢，内置有双金属温度计101、压力表102和磁浮翻转式液位计105，实时检测罐内水位，湿饱和蒸汽的温度和压力。在罐体顶部装有安全调节阀103，控制罐内压力始终处于安全压力范围内。
进一步的，所述电加热蒸发罐3蒸汽部分进入螺杆蒸汽增压机4进一步增压，高温水通过罐底的管路返回保温水箱1，将水进行回收再利用。
进一步的，所述电加热蒸发罐3在阴雨天气或者夜间时可采用电加热产生蒸汽，保证稳定的高温高压蒸汽供给。
进一步的，蒸汽增压机4排出的增压后的汽水混合物进入汽水分离室5中，分离出的蒸汽供给后端使用，凝结水返回前端的保温水箱1内进行回收利用。
进一步的，所述蒸汽储罐6的罐体为双层304不锈钢，内置有温度计101和压力表102，在罐体顶部装有安全调节阀103，高温高压蒸汽输送管采用304不锈钢工业波纹管，同时管路上装有压力调节104。经所述流化床干化机9干燥的污泥通过冷却螺杆经水冷方式从80-90℃冷却至45℃以下。
所述流化床干化机9的尾气经过旋风分离器12捕集粉尘，再经洗涤塔洗涤、冷凝，进入除雾器14进一步的汽水分离，最后，气体通过载气循环风机15循环使用。
相应的，本实用新型实施例还公开了一种太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的方法，所述方法使用所述系统，所述方法包括如下步骤：
高压高温蒸汽制备过程：保温水箱1根据电加热蒸发罐3中的液位变化通过自动控制不断的向太阳能集热器2输送水；水接受太阳辐射后，由冷水变为饱和水至湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽进入电加热蒸发罐3中发生汽水分离，其中蒸汽部分进入螺杆蒸汽增压机4进一步的增压至目标压力；高温水则通过电加热蒸发罐3底部的管道回流至保温水箱1，提高水资源利用率，整个系统通过PLC自动控制系统实现蒸汽的连续生产；在阴雨天气或者夜间太阳能能量密度不足的情况下，电加热蒸发罐3可采用电加热产生蒸汽，保证高温高压蒸汽的稳定供给；
污泥干化过程：脱水污泥由污泥螺杆泵泵送至湿污泥进料仓7，湿污泥进料仓7底部配备污泥螺杆泵8，根据干化机运行负荷、载气出口温度，流化床床压控制污泥螺杆泵8的进料量，将湿污泥送至流化床干燥机9；在流化床干燥机中，污泥与高温高压蒸汽进行间接热交换，水分迅速蒸发至污泥含固率达到60％以上；流化床干燥机9出口的污泥颗粒通过冷却螺杆10经由水冷方式降温，并输送至干污泥料仓11；干化尾气经旋风分离器12，粉尘被捕集后同样进入污泥料仓11；后续尾气继续经洗涤塔13和除雾器14进行洗涤和冷凝，再循环到干化机内循环使用。
综上可知，本实用新型采用太阳能作为热源，提供了一种太阳能辅助流化床干化机进行污泥干化的系统。本方法适用于干化污水处理厂产生的脱水污泥或者是河道治理产生的清淤底泥等泥质固体。
Claims (8)
1.一种太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：包括若干个保温水箱(1)，每个所述保温水箱(1)的出水口与相应的太阳能集热器(2)的进水口连接，所述太阳能集热器(2)的出水口与电加热蒸发罐(3)的进水口连接，所述电加热蒸发罐(3)的回水口分别与所述保温水箱(1)的进水口连接，所述电加热蒸发罐(3)的蒸汽出口经螺杆蒸汽增压机(4)与汽水分离器(5)的进气口连接，所述汽水分离器(5)的出水口与所述保温水箱(1)的进水口连接，所述汽水分离器(5)的出气口与蒸汽储罐(6)的进气口连接，所述蒸汽储罐(6)的出气口与流化床干燥机(9)的进气口连接，湿污泥进料仓(7)的出料口经污泥螺杆泵(8)与所述流化床干燥机(9)的进料口连接，所述流化床干燥机(9)的尾气出气口与旋风分离器(12)的进气口连接，所述旋风分离器(12)的出料口经一个冷却螺杆(10)与干污泥料仓(11)的进料口连接，所述旋风分离器(12)的出气口依次经洗涤塔(13)以及除雾器(14)与循环风机(15)的进风口连接，所述循环风机(15)的出风口与所述流化床干燥机(9)的另一个进气口连接，所述流化床干燥机(9)的出料口经另一个冷却螺杆(10)与干污泥料仓(11)的进料口连接。
2.如权利要求1所述的太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：所述保温水箱(1)为双层不锈钢结构，保温层厚度为60mm，材质为岩棉。
3.如权利要求1所述的太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：所述太阳能集热器(2)采用三高航天紫金真空管，太阳能集热器(2)正南布置，与水平面为30-45°夹角。
4.如权利要求1所述的太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：所述太阳能集热器(2)产生的湿饱和蒸汽进入电加热蒸发罐(3)，电加热蒸发罐(3)为双层304不锈钢罐，内置有温度计(101)、压力表(102)和液位计(105)，实时检测湿饱和蒸汽的温度和压力，罐内水位，在罐体顶部装有安全调节阀(103)，控制罐内压力始终处于安全压力范围内。
5.如权利要求1所述的太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：螺杆蒸汽增压机(4)排出的增压后的汽水混合物进入汽水分离器(5)中，分离出的蒸汽供给后端使用，凝结水返回前端保温水箱。
6.如权利要求1所述的太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：所述蒸汽储罐(6)的罐体为双层304不锈钢，内置有温度计(101)和压力表(102)，在罐体顶部装有安全调节阀(103)，高温高压蒸汽输送管采用304不锈钢工业波纹管，同时管路上装有压力调节阀(104)。
7.如权利要求1所述的太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：经流化床干燥机(9)干燥的污泥通过冷却螺杆(10)经水冷方式从80-90℃冷却至45℃以下。
8.如权利要求1所述的太阳能辅助流化床干燥机进行污泥干化的系统，其特征在于：所述流化床干燥机(9)的尾气经过旋风分离器(12)捕集粉尘，再经洗涤塔(13)洗涤、冷凝，进入除雾器(14)进一步的汽水分离，最后，气体通过载气循环风机(15)循环使用。
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