CN104129896A - 一种污泥热泵干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥热泵干燥装置，包括干燥箱、污泥承载带以及对所述污泥承载带加热的加热装置，所述污泥承载带设置在干燥箱中，还包括驱动所述污泥承载带转动的动力装置，污泥承载带上具有用于容纳污泥的容置空间，在污泥承载带上方还设置有将污泥压入所述容置空间中的压泥辊。本发明具有安全可靠性好、无恶臭及有毒气体排放、干燥速率快、节能等优点，其中本发明使用循环运转的污泥承载带承装和输送污泥，污泥在污泥承载带上均匀分布，摊薄了污泥厚度，能有效的防止干燥过程中污泥结成大团块，本发明加大了污泥与热空气的接触面积，提高了干燥速率，缩短了干燥时间。

Description

一种污泥热泵干燥装置

技术领域

本发明涉及一种污泥处理器，特别涉及一种污泥热泵干燥装置。

背景技术

污水处理会产生大量污泥，这种污泥有毒同时含有大量有机物，如何无害化处理这种污泥，成为当今我国一个重要的课题。现有的污泥处理方式主要是填埋和干燥后无公害焚烧。填埋的方式处理污泥既浪费土地资源又会对环境造成二次污染。所以无害化焚烧污泥是目前最有效的一种污泥处理方式。焚烧前一般要对污泥进行预干燥，使其含水量降到一定范围，以改善燃烧条件，达到无害化焚烧的目的。

现有的污泥干燥设备有多种，如转盘式、闪蒸式、桨叶式及热泵式等干燥设备，其中转盘式、闪蒸式、桨叶式等都存在能耗高、热量损失大的缺点，而现有的污泥热泵干燥设备虽然是一种新型节能的污泥干燥设备，但目前存在的问题是：干燥过程中污泥无法充分摊开、摊薄,容易结成大团块、污泥与热空气接触面积少，导致干燥速率慢、干燥过程产生的可燃、恶臭及有毒气体得不到处理，危及热泵安全运行。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种能快速干燥污泥同时耗能低的污泥热泵干燥装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种污泥热泵干燥装置，包括干燥箱、污泥承载带以及对所述污泥承载带加热的加热装置，所述污泥承载带设置在干燥箱中，还包括驱动所述污泥承载带转动的动力装置，污泥承载带上具有用于容纳污泥的容置空间，在污泥承载带上方还设置有将污泥压入所述容置空间中的压泥辊。

优选的，所述污泥承载带呈“己”字形或“S”形绕设或呈“己”字形或“S”形循环绕设。

优选的，所述污泥承载带包括带体以及运载网带，所述运载网带为至少两个，且相叠置在一起，叠置起来的运载网带设置于带体上，运载网带上的网孔间相叠置形成所述容置空间。

优选的，还包括金属丝，所述金属丝可以为钢丝、铁丝或铜丝，所述叠置在一起的运载网带通过金属丝缠绕并支撑起来，相邻两层运载网带的金属丝呈“8”字形设置，运载网带分别固定在“8”字形设置的金属丝相交位置。

优选的，还设置有带循环辊，所述污泥承载带通过带循环辊进行循环运转。

优选的，相邻两层运载网带的间距为3-10mm，运载网带的目数为1-9目。

优选的，所述污泥承载带下方设置有干泥运输小车。

优选的，所述加热装置包括风机、热泵蒸发器、热泵压缩机、主热泵冷凝器、副热泵冷凝器以及热泵节流阀，干燥箱气体输出口与风机抽风口连接，风机出风口与热泵蒸发器气体入口连接，热泵蒸发器的冷空气出口与主热泵冷凝器冷空气入口连接，热泵蒸发器的蒸汽出口与热泵压缩机输入端连接，副热泵冷凝器的蒸汽入口和蒸汽出口与热泵压缩机输出端连接，主热泵冷凝器的蒸汽入口与副热泵冷凝器的蒸汽出口和热泵压缩机输出端连接，主热泵冷凝器的热气输出口与干燥箱气体输入口连接，主热泵冷凝器的液化蒸汽出口通过热泵节流阀与热泵蒸发器液化蒸汽入口连接。

优选的，还包括除尘器以及燃烧器，除尘器气体入口与干燥箱气体输出口相连，除尘器气体出口与风机抽风口连接，风机出风口与燃烧器输入端连接。

优选的，还包括智能控制***，智能控制***包括控制器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器以及多个电动阀，温度传感器、湿度传感器、气体传感器、每个电动阀、风机和热泵压缩机分别与控制器连接，温度传感器和湿度传感器设置在干燥箱中，气体传感器设置在干燥箱气体输出口处，多个电动阀分别连接在燃烧器输入端、热泵蒸发器气体入口、副热泵冷凝器蒸汽入口与热泵压缩机和主热泵冷凝器连接的支路上。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明具有安全可靠性好、无恶臭及有毒气体排放、干燥速率快、节能等优点，其中本发明使用循环运转的污泥承载带承装和输送污泥，污泥在污泥承载带上均匀分布，摊薄了污泥厚度，能有效的防止干燥过程中污泥结成大团块，本发明加大了污泥与热空气的接触面积，提高了干燥速率，缩短了干燥时间。

2、本发明污泥承载带可循环绕设成多层式的结构且能循环运转，具有占用干燥空间小，干燥面积大等优点；同时多层绕设的污泥承载带能承载输送更多的污泥，干燥结束后通过电机驱动污泥承载带转动，能使污泥粉碎，促使污泥脱落，有利于干燥污泥的排出。

3、本发明通过燃烧器能有效去除干燥过程中释放的可燃、恶臭及毒性气体，当可燃、恶臭及有毒气体的浓度达到一定程度时，通过电动阀的开关，将可燃、恶臭及有毒气体及时导入到燃烧器中燃烧氧化，保证热泵安全运行，防止有毒、恶臭气体散发到空气中污染环境，且保证了设备安全可靠的运行。

4、本发明的干燥过程采用智能控制，使干燥过程处于最佳工作状态，达到最好的使用效果。

5、本发明能够有效去除干燥过程中循环气流中的泥尘，避免在干燥污泥过程中产生的泥尘会影响热泵、风机等的工作性能。

6、本发明易于推广，能够成批量的处理污泥，自动化程度高，可用于处理污水处理厂中产生的污泥，特别适合城市污泥的处理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中A-A的剖视图。

图3是本发明单层运载网带的结构示意图。

图4是污泥承载带的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

一种污泥热泵干燥装置，包括干燥箱1、污泥承载带4以及对所述污泥承载带4加热的加热装置，所述污泥承载带4设置在干燥箱1中，所述污泥承载带4下方设置有干泥运输小车21，还包括驱动所述污泥承载带4转动的动力装置，污泥承载带4上具有多个均匀分布的用于容纳污泥的容置空间29，在容置空间29上方还设置有将污泥压入所述容置空间29中的压泥辊3，压泥辊3外圆周表面与污泥承载带4相接触，干燥箱1上具有呈长方体型的污泥进料口2，污泥进料口2长度相等或大于污泥承载带4宽度，压泥辊3设置于污泥进料口2进料方向上，优选的，压泥辊3尽量靠近污泥进料口2设置，当污泥落到污泥承载带4上时，受到压泥辊3的挤压，使污泥被压进容置空间29中。

所述污泥承载带4包括带体30、运载网带31以及钢丝32，所述运载网带31叠置成多层，优选的，运载网带31叠置成2、3或4层，叠置成多层的运载网带31设置于带体30上，运载网带31上的网孔间相叠置形成所述容置空间29，具体的，两层间的运载网带31通过所述钢丝32缠绕并支撑起来，相邻两层运载网带31的钢丝32呈“8”字形设置，运载网带31分别固定在“8”字形设置的钢丝32相交位置。这样使容置空间29更大，可以容纳较多污泥且湿污泥可以被压入呈“8”字形设置的钢丝32中防止掉落，同时，在污泥承载带4弯曲时，“8”字形设置的钢丝32可产生适应性的弹性变形以适应弯曲变化，如污泥承载带4弯曲时，“8”字形设置的钢丝32受压变扁。所述运载网带31可以用丝状或长条状的金属编织在一起形成，如钢丝条、铁丝条，污泥承载带4的厚度为5-39mm，优选的为6-30mm，相邻两层运载网带31的间距为3-10mm。运载网带31的目数为1-9目，优选的为1-7目。通过上述的参数设置能使湿污泥固定于运载网带31上，避免过大在倒置时产生掉落，影响干燥效果。

加热装置包括除尘器20、风机17、燃烧器15、热泵蒸发器12、热泵压缩机11、主热泵冷凝器7、副热泵冷凝器8以及热泵节流阀6，除尘器20气体入口与干燥箱1气体输出口相连，除尘器20气体出口与风机17抽风口连接，风机17出风口与燃烧器15输入端和热泵蒸发器12气体入口连接，热泵蒸发器12的冷空气出口与主热泵冷凝器7冷空气入口连接，热泵蒸发器12的蒸汽出口与热泵压缩机11输入端连接，副热泵冷凝器8的蒸汽入口和蒸汽出口与热泵压缩机11输出端连接，主热泵冷凝器7的蒸汽入口与副热泵冷凝器8的蒸汽出口和热泵压缩机11输出端连接，主热泵冷凝器7的热气输出口与干燥箱1气体输入口连接，主热泵冷凝器7的液化蒸汽出口通过热泵节流阀6与热泵蒸发器12液化蒸汽入口连接。

还包括智能控制***，智能控制***包括控制器18、温度传感器22、湿度传感器5、气体传感器19以及五个电动阀16、14、13、10、9，温度传感器22、湿度传感器5、气体传感器19、每个电动阀、风机17和热泵压缩机11分别与控制器18连接，温度传感器22和湿度传感器5设置在干燥箱1中，气体传感器19设置在干燥箱1气体输出口处，优选的，气体传感器19设置在除尘器20与风机17之间，其中四个电动阀16、14、10、9分别连接在燃烧器15输入端、热泵蒸发器12气体入口、副热泵冷凝器8蒸汽入口与热泵压缩机11和主热泵冷凝器7连接的支路上，电动阀13是用于控制外部空气进入加热装置的，即为加热装置在需要时添加外部空气。

还包括轴承23、滚动辊24以及联轴器26，所述污泥承载带4呈“己”字形或“S”形沿滚动辊24绕设或呈“己”字形或“S”形循环绕设形成多层式结构，容纳更多污泥。具体的,所述滚动辊24间相对设置，同一高度的两滚动辊24相错开，其中至少一个滚动辊24由动力装置驱动以使污泥承载带4转动，动力装置可以是电机27。还设置有带循环辊33，所述污泥承载带4通过带循环辊33进行循环运转。所述带循环辊33为两个，分别对应设置于污泥承载带4的上端和下端，具体的，污泥承载带4为环形带，两带循环辊33分别对应于位于最上端的滚动辊24和最下端的滚动辊24，污泥承载带4同时还绕两带循环辊33转动，通过两带循环辊33使污泥承载带4向压泥辊3绕设。使用时，可绕滚动辊24和带循环辊33运转，以实现干燥完成后物料的运送和自动脱落，同时为下一次污泥干燥进行准备。

污泥进料口2置于干燥箱1的顶部。压泥辊3用来将污泥均匀压入到污泥承载带4的容置空间，能使湿污泥摊开、摊薄、均匀置于容置空间中，同时在转动过程中不会掉下来。干燥结束后，由于污泥干燥后会开裂***和体积缩小，因此能促使污泥脱落，使污泥落入干泥运输小车21中。此外污泥承载带4能随着滚动辊24转动使容置空间产生变形也能促使污泥脱落，使污泥落入干泥运输小车21中，同时还能对污泥进行粉碎。污泥承载带4由滚动辊24支撑，滚动辊24两端由所述轴承23支撑承载，电机27通过所述联轴器26与滚动辊24连接，部分滚动辊24可由电机27通过链轮25和链条28驱动做同步转动。电机27安装在干燥箱1外，湿污泥进料时，开启电机27，当湿污泥布满整个污泥承载带4时，关停电机27，停止污泥进料。干燥结束后，开启电机27，直至干污泥全部落入干泥运输小车21中，关闭电机27。电机27为减速电机。

本发明的工作过程及工作原理：干燥过程开始后，湿污泥通过污泥进料口2输送到污泥承载带4上，由压泥辊3将污泥均匀压入到污泥承载带4内部的容置空间29中。电机27可以通过链轮25和链条28传动来驱动部分或全部滚动辊24同步转动，由于此时污泥是湿的，因此被压进容置空间29的污泥可以被呈“8”字形设置的钢丝32限制住防止掉落，因此当污泥承载带4的容置空间29运至滚动辊24或倒置时仍不会脱掉，直至湿污泥布满整个污泥承载带4时，关停电机27，并停止污泥进料。

如图1所示，开启电动阀14，关闭电动阀13和16，开启电动阀9，关闭电动阀10。干燥箱1内的湿热空气经过除尘器20和风机17作用，除去其夹带的泥尘，然后进入到热泵蒸发器12中。热泵蒸发器12中的制冷剂吸收鼓进来的湿热空气的热量，从低压液态蒸发成低压蒸汽，经热泵压缩机11增压成为高温高压的蒸汽。湿热空气通过热泵蒸发器12后，被冷却成冷干空气，冷凝水通过热泵蒸发器12的排水管排出。在主热泵冷凝器7中，高温高压的蒸汽放出热量加热进入干燥箱1的冷干空气，使冷干空气被加热成为热干空气，而蒸汽本身从气态冷凝成高压液体，经过热泵节流阀6的节流，变成低温低压的制冷剂，进入热泵蒸发器12中。进入干燥箱1的热干空气均匀流经污泥承载带4，并带走污泥承载带4中污泥的水分，变成湿热空气，再进入热泵蒸发器12中循环干燥。

当气体传感器19检测出风口可燃、恶臭及有毒气体的浓度达到一定程度时，根据气体传感器19传递来的信号，控制器18发出动作，关闭电动阀14，开启电动阀13和16，开启燃烧器15。此时，外部空间空气通过电动阀13进入加热装置中。燃烧器15燃烧氧化可燃、恶臭及有毒气体，直至可燃、恶臭及毒性气体浓度达到安全范围内时，根据气体传感器19传递来的信号，控制器18发出控制指令，重新开启电动阀14，关闭电动阀13和16，切断燃烧器15电源。

干燥箱1中的温度和湿度分别由温度传感器22、湿度传感器5监控，当温度达到一定数值后，关闭电动阀9，开启电动阀10，使副冷凝器8工作，协作调节加热装置空气温度，具体的，副冷凝器8是由外部空间空气对高温高压的蒸汽进行冷却，协作调节加热装置空气温度，防止加热装置中空气温度过高，加大热泵压缩机11的工作负荷，影响热泵压缩机11的工作状态。干燥过程中，控制器18根据事先储存的最优干燥工艺程序，控制调节热泵压缩机11和风机17的工作状态。当干燥速率下降时，控制器18发出指令，降低热泵压缩机11的工作频率，同时降低风机17的转速，以更好达到节能目的。当干燥箱1内污泥的湿度达到设定值时，控制器18发出干燥终止指令，控制器18切断热泵压缩机11和风机17的电源，电机27开始工作，污泥承载带4来回折弯式转动，使污泥承载带4上的干燥污泥抖落，掉入干泥运输小车21中，直至干燥的污泥完全掉落，关闭电机27，干燥过程结束。

实施例二：

本实施例中，干燥箱尺寸为5x6x5m，污泥承载带尺寸为4x4x0.02m，总面积为112m²。运载网带的目数为3，运载网带的层数为3层。温度传感器选用PT100热电阻，量程为0-100℃，湿度传感器选用HTK308S(测量范围：0-100％RH-40-120℃)，气体传感器选用QT-400-P型号。风机选用型号T4-72NO5A离心通风机，功率2.2KW，转数1450r/min，流量为7057m³/h。电机选用TCH(V)22-1500-60S减速机，额定功率为1.5KW，除尘器选用CLT/A旋风除尘器，电动阀选用YLDF-215型号。热泵蒸发器选用PJZ型号，热泵压缩机选用比泽尔压缩机66G-80.2，功率50.4KW，热泵压缩机性能系数COP为3.24，主热泵冷凝器和副热泵冷凝器选用GLCW-55型号。燃烧器内装有3000W的电热丝。智能控制器选用西门子S200系列PLC。干燥物料为某污水处理厂压滤机出来的污泥，进料湿污泥重量约为1800kg，污泥初始干基含水量为1.3kg水/(kg绝干料)，室温25℃，干燥箱内热风平均温度为60℃。当污泥干基含水量为0.333kg水/(kg绝干料)时，本发明所用干燥时间为4.5h，每千克初始湿污泥的能耗为1504.656kJ/(kg湿料)，与按同样加热条件但没有摊开摊薄污泥的传统污泥热泵干燥装置相比，干燥时间缩短40％以上，可燃、恶臭及毒性气体能得到有效去除，尾气排放符合国家相关标准。同时，本发明在多应用了燃烧器、除尘器和副热泵冷凝器等的情况下，与按同样加热条件但没有摊开摊薄污泥的传统污泥热泵干燥装置相比能量消耗相当。与其它气流干燥方式比，本发明污泥热泵干燥装置热能利用效率是其它气流干燥方式的1.6倍，节能效果明显。

实施例三：

本实施例中，干燥箱尺寸为5x5x5m，污泥承载带尺寸为3.5x3.5x0.01m，总面积为85.75m²。运载网带的目数为4，运载网带的层数为2层。燃烧器内装有2500W的电热丝。主热泵冷凝器和副热泵冷凝器选用ZF-16型号。智能控制器选用传统继电器控制***。干燥物料为某污水处理厂压滤机出来的污泥，进料湿污泥重量约为1100kg，污泥初始干基含水量为1kg水/(kg绝干料)，室温23℃，干燥箱内热风平均温度为61℃。当污泥干基含水量为0.282kg水/(kg绝干料)时，本发明所用干燥时间为3.9h，每千克初始湿污泥的能耗为1388.68kJ/(kg湿料)，与按同样加热条件但没有摊开摊薄污泥的传统污泥热泵干燥装置相比，干燥时间提升45％以上，可燃、恶臭及毒性气体能得到有效去除，尾气排放符合国家相关标准，同时，本发明在多应用了燃烧器、除尘器和副热泵冷凝器等的情况下，与按同样加热条件但没有摊开摊薄污泥的传统污泥热泵干燥装置相比能量消耗相当。与其它气流干燥方式比，本发明污泥热泵干燥装置热能利用效率是其它气流干燥方式的1.7倍，节能效果明显。

实施例四：

本实施例中，干燥箱尺寸为4x4x4m，污泥承载带尺寸为3x3x0.01m，总面积为63m²。运载网带的目数为5，运载网带的层数为2层。电机选用GF-1000-10S减速机，额定功率为1.0KW。主热泵冷凝器和副热泵冷凝器分别选用GLCW-55和SS-0360GST-F型号。燃烧器内装有2000W的电热丝。智能控制器选用瑞萨CISC单片机控制器。干燥物料为某污水处理厂压滤机出来的污泥，进料湿污泥重量约为800kg，污泥初始干基含水量为0.8kg水/(kg绝干料)，室温27℃，干燥箱内热风平均温度为63℃。当污泥干基含水量为0.25kg水/(kg绝干料)时，本发明所用干燥时间为3.6h，每千克初始湿污泥的能耗为1535.76kJ/(kg湿料)，与按同样加热条件但没有摊开摊薄污泥的传统污泥热泵干燥装置相比，干燥时间提升50％以上，可燃、恶臭及毒性气体能得到有效去除，尾气排放符合国家相关标准，同时，本发明在多应用了燃烧器、除尘器和副热泵冷凝器等的情况下，与按同样加热条件但没有摊开摊薄污泥的传统污泥热泵干燥装置相比能量消耗相当。与其它气流干燥方式比，本发明污泥热泵干燥装置热能利用效率是其它气流干燥方式的1.8倍，节能效果明显。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：包括干燥箱、污泥承载带以及对所述污泥承载带加热的加热装置，所述污泥承载带设置在干燥箱中，还包括驱动所述污泥承载带转动的动力装置，污泥承载带上具有用于容纳污泥的容置空间，在污泥承载带上方还设置有将污泥压入所述容置空间中的压泥辊。

2.根据权利要求1所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：所述污泥承载带呈“己”字形或“S”形绕设或呈“己”字形或“S”形循环绕设。

3.根据权利要求1或2所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：所述污泥承载带包括带体以及运载网带，所述运载网带为至少两个，且相叠置在一起，叠置起来的运载网带设置于带体上，运载网带上的网孔间相叠置形成所述容置空间。

4.根据权利要求3所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：还包括金属丝，所述叠置在一起的运载网带通过金属丝缠绕并支撑起来，相邻两层运载网带的金属丝呈“8”字形设置，运载网带分别固定在“8”字形设置的金属丝相交位置。

5.根据权利要求2所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：还设置有带循环辊，所述污泥承载带通过带循环辊进行循环运转。

6.根据权利要求4所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：相邻两层运载网带的间距为3-10mm，运载网带的目数为1-9目。

7.根据权利要求1所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：所述污泥承载带下方设置有干泥运输小车。

8.根据权利要求1所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：所述加热装置包括风机、热泵蒸发器、热泵压缩机、主热泵冷凝器、副热泵冷凝器以及热泵节流阀，干燥箱气体输出口与风机抽风口连接，风机出风口与热泵蒸发器气体入口连接，热泵蒸发器的冷空气出口与主热泵冷凝器冷空气入口连接，热泵蒸发器的蒸汽出口与热泵压缩机输入端连接，副热泵冷凝器的蒸汽入口和蒸汽出口与热泵压缩机输出端连接，主热泵冷凝器的蒸汽入口与副热泵冷凝器的蒸汽出口和热泵压缩机输出端连接，主热泵冷凝器的热气输出口与干燥箱气体输入口连接，主热泵冷凝器的液化蒸汽出口通过热泵节流阀与热泵蒸发器液化蒸汽入口连接。

9.根据权利要求8所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：还包括除尘器以及燃烧器，除尘器气体入口与干燥箱气体输出口相连，除尘器气体出口与风机抽风口连接，风机出风口与燃烧器输入端连接。

10.根据权利要求9所述的一种污泥热泵干燥装置，其特征在于：还包括智能控制***，智能控制***包括控制器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器以及多个电动阀，温度传感器、湿度传感器、气体传感器、每个电动阀、风机和热泵压缩机分别与控制器连接，温度传感器和湿度传感器设置在干燥箱中，气体传感器设置在干燥箱气体输出口处，多个电动阀分别连接在燃烧器输入端、热泵蒸发器气体入口、副热泵冷凝器蒸汽入口与热泵压缩机和主热泵冷凝器连接的支路上。