申请日2018.03.29
公开(公告)日2019.03.08
IPC分类号C02F11/12; F26B21/00
摘要
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。
权利要求书
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。
说明书
一种基于废热整合的污泥干燥装置
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。
