CN115432903A - 一种低温污泥干化热力*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温污泥干化热力***，将桨叶式污泥干燥机、内循环水路以及低温污泥干化机结合为一套整体的污泥干化热力***。本发明巧妙地利用了桨叶式污泥干燥机原本排出的高温高湿废气及高温蒸汽冷凝水作为内循环水的供应原料，该内循环水可以源源不断地为低温污泥干化机提供其干燥所需要的热能，使得低温污泥干化机本身不需要配备任何加热单元，真正实现了零能耗。内循环水还可以持续为低温污泥干化机内的气体进行加热，将低温污泥干化机内部的温度维持在较高水平，抵消污泥干燥过程中蒸发吸热所损失的热能，且气体始终在设备内部循环，实现了零排放。
Description
技术领域
本发明涉及换热技术领域，具体涉及一种低温污泥干化热力***。
背景技术
污泥是污水处理后的产物，其主要特性为含水率高、有机物含量高，容易腐化发臭。污泥处理的目标是使来自工业中的污染物作为原料重新返回到工艺里面，因污染物实际上是工业过程中流失的原料，造成流失的媒介大多数情况下是水，因此去除污泥中的水分可使得大量的潜在污染物可以得到重新利用。污泥中所含污染物一般具有很高的热值，但是由于污泥中大量水分的存在，使得这部分的热值无法得到利用。如果焚烧高含水率的污泥，不但得不到热值，还需要补充大量燃料才能完成燃烧，因此，只要将污泥的含水率降低到一定程度后，燃烧就是可能的，因此污泥资源利用化的关键在于降低污泥中的含水率，即污泥干化。
低温污泥干化机是常用的一种污泥干燥设备。其主要原理是：将高含水率的污泥送入设备内部，然后将干燥的热风或其他热媒介送入设备内部，使污泥中的水分吸热后不断汽化，产生大量饱和的水蒸气，设备最终将含有大量水蒸气以及部分干燥物料成分的空气排出，经除尘、除臭等单元。处理，达到排放标准要求后排出大气。
由于低温污泥干化机的核心原理是在设备内部产生热能交换，因此其必须依赖送入大量的热能来将污泥内部的水分蒸发出，尤其是大功率的大型干化机，其需要进行大量加热来产生热媒介，设备的能耗非常高。另一方面，设备的排放也是一个问题，首先排放出来的气体会携带一部分的污泥物料，需要经过除尘除臭等多种工艺处理，带来较高的成本；同时，长时间运行后还会造成污泥的物料损耗，降低了污泥再利用率。综上，导致了低温污泥干化机的能耗高、排放高、运行成本高的问题。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低温污泥干化热力***，其可以解决现有低温污泥干化机存在的能耗高、排放高、运行成本高的问题。
本发明通过以下的技术方案来实现：
一种低温污泥干化热力***，包括：桨叶式污泥干燥机；冷凝水节能器，所述冷凝水节能器的输入端连通至所述桨叶式污泥干燥机的蒸汽冷凝水口，所述冷凝水节能器外接至外部的冷凝收集箱；内循环水箱；尾气节能器，所述尾气节能器的进气端连通至所述桨叶式污泥干燥机的排气口，所述尾气节能器的进水端连通至所述内循环水箱的出水端；所述尾气节能器的出水端连通至所述冷凝水节能器的输入端；低温污泥干化机，所述低温污泥干化机的底部和顶部分别设有下部空气加热器和上部空气加热器，所述下部空气加热器及所述上部空气加热器的进气端和出气端均与所述低温污泥干化机的内部连通，所述低温污泥干化机的内部容置有待干燥的污泥；所述冷凝水节能器的输出端连通至所述下部空气加热器的进水端，所述下部空气加热器的出水端连通至所述内循环水箱的输入端；所述冷凝水节能器的输出端还连通至所述上部空气加热器的进水端，所述上部空气加热器的出水端连通至所述内循环水箱的输入端。
进一步地，所述低温污泥干化机还包括：尾气冷凝器；所述尾气冷凝器的进气端连通至所述低温污泥干化机的排气口，所述尾气冷凝器的出气端连通至所述上部空气加热器的进气端。
进一步地，所述低温污泥干化机还包括一条旁通支路；所述旁通支路的进气端设于所述低温污泥干化机的排气口与所述尾气冷凝器的进气端之间，所述旁通支路的出气端设于所述尾气冷凝器的出气端与所述上部空气加热器的进气端之间；所述旁通支路上设有一个旁通控制阀；所述尾气冷凝器的进气端上设有一个主路控制阀。
进一步地，所述低温污泥干化机的排气口处设有一个湿度传感器；所述湿度传感器用于控制所述旁通控制阀及所述主路控制阀的开闭。
进一步地，所述主路控制阀的开启预设阈值为RH80％。
进一步地，所述低温污泥干化热力***还包括：原配冷却器；所述原配冷却器的进气端连通于所述尾气节能器的出气端；所述原配冷却器的出气端连接于外部的除臭***。
进一步地，所述原配冷却器的进水端和出水端连通于外部的冷却水塔。
进一步地，所述尾气冷凝器的进水端和出水端连通于外部的冷却水塔。
进一步地，所述桨叶式污泥干燥机设有用于高温蒸汽进入的蒸汽入口。
进一步地，所述桨叶式污泥干燥机设有用于上料的污泥入口以及用于下料的污泥出口。
相比于现有技术，本发明能达到的有益效果为：
本发明将桨叶式污泥干燥机、内循环水路以及低温污泥干化机结合为一套整体的污泥干化热力***。
桨叶式污泥干燥机原有排出的冷凝水进入到冷凝水节能器，原有排出的废气经尾气节能器后进入到冷凝水节能器内，冷凝水和废气两者在冷凝水节能器内实现换热，然后冷凝水节能器输出两路热水，分别输往低温污泥干化机的下部空气加热器和上部空气换热器内，为低温污泥干化机提供污泥干燥所需要的热能。
冷凝水节能器输出的第一路热水至下部空气加热器内，与低温污泥干化机的内部空气实现换热，使得低温污泥干化机设备内部的空气温度持续升高，从而使污泥物料内的水分蒸发；同时换热后的第一路热水会降温，并进入到内循环水箱内，等待循环。
污泥物料蒸发出大量水份，低温污泥干化机的上部排出含有大量饱和水蒸气的气体，排气进入上部空气加热器内，冷凝水节能器输出第二路热水进入上部空气加热器内，与低温污泥干化机的气体进行换热。换热后，气体被加热，并重新回到低温污泥干化机的内部，保证了低温污泥干化机内部维持高温；同时，换热后第二路热水会降温，并进入到内循环水箱内，等待循环。
此时，内循环水箱内汇集到降温后的第一路水和第二路水，并输出到桨叶式污泥干燥机后接的尾气节能器内，与桨叶式尾气实现换热，对桨叶式尾气实现了降温处理，同时，汇集后的内循环水又会重新升温，并输入至冷凝水节能器内，为冷凝水节能器提供其所需要的热水。从而，实现完整的水路内循环。
在整套***的工作流程中，(1)巧妙地利用了桨叶式污泥干燥机原本排出的高温高湿废气及高温蒸汽冷凝水作为内循环水的供应原料，该内循环水可以源源不断地为低温污泥干化机提供其干燥所需要的热能，使得低温污泥干化机本身不需要配备任何加热单元，真正实现了零能耗；(2)该内循环水还可以持续为低温污泥干化机内的气体进行加热，将低温污泥干化机内部的温度维持在较高水平，抵消污泥干燥过程中蒸发吸热所损失的热能，且气体始终在设备内部循环，实现了零排放；(3)内循环水为低温污泥干化机提供热能，换热后会降温，降温后的水重新进入内循环水箱，又重新输出到桨叶式污泥干燥机后接的尾气节能器，使得桨叶式污泥干燥机的尾气得以降温，为尾气后续处理实现了前置性的冷却；同时换热后的内循环水又会重新升温，并重新进入到冷凝水节能器内，作为高温水储备，又可以继续为低温污泥干化机源源不断地提供热能。
因此，本发明巧妙地通过内循环水路将桨叶式污泥干燥机和低温污泥干化机结合成一套完整的干燥***，有效地利用了多余废热，通过***内部的水循环和若干换热反应可使得两设备间互为有利地结合利用，使得低温污泥干化机实现了零能耗。同时，低温污泥干化机的气体在受到重新加热后又会重新回到设备内部，在此过程中，气体始终在设备内部循环，真正实现了零排放，不需要对低温污泥干化机配备任何的除尘、除臭单元，降低了设备的运行成本，同时也不会使污泥物料随着排放造成损失。
附图说明
图1所示为本发明公开的低温污泥干化热力***的原理图。
图中：10、桨叶式污泥干燥机；11、蒸汽入口；12、污泥入口；13、污泥出口；20、冷凝水节能器；30、内循环水箱；40、尾气节能器；50、低温污泥干化机；51、下部空气加热器；52、上部空气加热器；60、尾气冷凝器；61、主路控制阀；70、旁通支路；71、旁通控制阀；80、湿度传感器；90、原配冷却器。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1，本发明公开了一种低温污泥干化热力***，包括：桨叶式污泥干燥机10、冷凝水节能器20、内循环水箱30、尾气节能器40以及低温污泥干化机50，各部件之间的连通均通过相应管道以实现连接。
在一种具体实施例中，以低温污泥干化机50总加热功率为1500KW为例：
其中，桨叶式污泥干燥机10为现有设备。设备内部设有桨叶结构。桨叶式污泥干燥机10侧部设有用于高温蒸汽进入的进气口、用于污泥上料的污泥入口12以及用于污泥下料的污泥出口13。污泥物料从污泥入口12内进入到桨叶式污泥干燥机10的内部，从蒸汽入口11处通入高温蒸汽，使污泥含有的水分得到蒸发，会得到两路产物，分别是高温尾气(115℃)以及高温冷凝水(159℃，包括90％冷凝水和10％闪蒸汽)。然后通过桨叶结构的转动，高温尾气会从桨叶式污泥干燥机10的排气口输出，高温冷凝水则会从桨叶式污泥干燥机10的蒸汽冷凝水口排出。
冷凝水节能器20用于接收桨叶式污泥干燥机10工作过程中所产生的余热，并将这些余热源源不断地提供给低温污泥干化机50，作为低温污泥干化的热源。具体地，冷凝水节能器20的输入端连通至桨叶式污泥干燥机10的蒸汽冷凝水口，用于接收桨叶式污泥干燥机10的高温废水(159℃，包括90％冷凝水和10％闪蒸汽)。冷凝水节能器20还外接至外部的冷凝收集箱。
内循环水箱30为本***的内循环水路起到收集和输出内循环水的中转站作用。
尾气节能器40则是用于对桨叶式污泥干燥机10所产生的高温高湿尾气进行前置冷却处理。尾气节能器40的进气端连通至桨叶式污泥干燥机10的排气口；尾气节能器40的进水端连通至内循环水箱30的出水端，出水端连通至冷凝水节能器20的输入端。以尾气节能器40功率1134KW为例，内循环水箱30会为尾气节能器40输入内循环水(内循环水的来源在下文会提及)，在尾气节能器40内，内循环水(60℃)与高温尾气(115℃)产生换热，然后将高温尾气降温(85℃)，内循环水则升温(75℃)，然后内循环水被送入到冷凝水节能器20内，与桨叶式污泥干燥机10排出的高温冷凝水(159℃)汇集后，冷凝水节能器20内部形成85℃的内循环水，用于为低温污泥干化机50提供热源。
低温污泥干化机50的底部和顶部分别设有下部空气加热器51和上部空气加热器52，下部空气加热器51、上部空气加热器52的进气端和出气端均与低温污泥干化机50的内部连通，低温污泥干化机50的内部用于容置待干燥的污泥。通过往加热器内通入热源，与加热器内空气进行换热(间接式加热)，从而使污泥内部水分产生蒸发，实现污泥干燥。
冷凝水节能器20(以功率766KW为例)会输出两路热水，分别往下部空气加热器51和上部空气加热器52输送第一路热水和第二路热水。
冷凝水节能器20的输出端连通至下部空气加热器51的进水端，用于为低温污泥干燥机提供热源。下部空气加热器51的出水端连通至内循环水箱30的输入端，冷凝水节能器20往下部空气加热器51内注入85℃的内循环水，即第一路热水，与低温污泥干化机50的内部空气产生换热，使低温污泥干化机50内部升温，达到水分蒸发的条件。换热后，下部空气加热器51的内循环水重新注入内循环水箱30，用于重新提供给尾气节能器40。
同时，冷凝水节能器20的输出端还连通至上部空气加热器52的进水端，上部空气加热器52的出水端连通至内循环水箱30的输出端。这种实施方式的作用在于：低温污泥干化机50内部的温度升高以后，将污泥内的水分蒸发，低温污泥干化机50的上部会排出含有大量饱和水蒸气的气体(54℃)，该排气进入到上部空气加热器52内，此时冷凝水节能器20往上部空气加热器52内注入85℃的内循环水，即第二路热水，两者产生换热，将排气重新加热(至80℃)，然后排气重新回到低温污泥干化机50内，使低温污泥干化机50内部始终维持在较高温度，保证干燥效率。换热后，同时第二路热水会降温(至60℃)，并重新注入内循环水箱30，与第一路热水汇集，用于重新提供给尾气节能器40。
此时，内循环水箱30内汇集到降温后的第一路热水和第二路热水(此时为60℃的内循环水)，该内循环水输出到桨叶式污泥干燥机10后接的尾气节能器40内，与桨叶式尾气(115℃)实现换热，对桨叶排出尾气实现了降温(80℃)，同时，内循环水又会重新升温至(75℃)，并重新注入冷凝水节能器20内，为冷凝水节能器20提供其所需要的热源。至此，实现完整的水路内循环。
本发明将桨叶式污泥干燥机10、内循环水路以及低温污泥干化机50结合为一套整体的污泥干化热力***。在整套***的工作流程中：(1)巧妙地利用了桨叶式污泥干燥机10原本排出的高温高湿废气及高温蒸汽冷凝水作为内循环水原料，该内循环水可以源源不断地为低温污泥干化机50提供其干燥所需要的热能，有效利用了桨叶式污泥干燥机10本身排出的余热，使得低温污泥干化机50本身不需要配备任何加热单元，真正实现了零能耗；(2)该内循环水还可以持续为低温污泥干化机50内的气体进行加热，将低温污泥干化机50内部的温度维持在较高水平，抵消污泥干燥过程中蒸发吸热所损失的热能，且气体始终在设备内部循环，实现了零排放；(3)内循环水为低温污泥干化机50提供热能，换热后会降温，降温后的水重新进入内循环水箱30，又重新输出到桨叶式污泥干燥机10后接的尾气节能器40，使得桨叶式污泥干燥机10的尾气得以降温，为尾气后续处理实现了前置性的冷却；同时换热后的内循环水又会重新升温，并重新进入到冷凝水节能器20内，作为高温水储备，又可以继续为低温污泥干化机50源源不断地提供热能。
因此，本发明巧妙地通过内循环水路将桨叶式污泥干燥机10和低温污泥干化机50结合成一套完整的干燥***，有效地利用了多余废热，通过***内部的水循环和若干换热反应可使得两设备间互为有利地结合利用，使得低温污泥干化机50实现了零能耗。同时，低温污泥干化机50的气体在受到重新加热后又会重新回到设备内部，在此过程中，气体始终在设备内部循环，真正实现了零排放，不需要对低温污泥干化机50配备任何的除尘、除臭单元，降低了设备的运行成本，同时也不会使污泥物料随着排放造成损失。
由于低温污泥干化机50的排气饱含大量水蒸气，因此，在该排气的含水量达到一定程度后，需对该排气进行冷凝脱水处理，然后再将排气在低温污泥干化机50里予以循环。为此，优选地，低温污泥干化机50还设有一个尾气冷凝器60；尾气冷凝器60的进气端连通至低温污泥干化机50的排气口，用于接收低温污泥干化机50在污泥干燥的过程中所产生的高湿度排气；尾气冷凝器60的出气端连通至上部空气加热器52的进气端，使得排气经冷凝脱水处理之后再进入到上部空气加热器52内。尾气冷凝器60的进水端和出水端连通于外部的冷却水塔。
为了降低功耗，使尾气冷凝器60在不必要的情况下停止工作，低温污泥干化机50的排气需达到一定含水率，尾气冷凝器60才接入***内工作。为此，优选地，低温污泥干化机50还设有一条旁通支路70，旁通支路70的进气端设于低温污泥干化机50的排气口和尾气冷凝器60的进气端之间，出气端设于尾气冷凝器60的出气端和上部空气的进气端之间。旁通支路70上设一个旁通控制阀71，尾气冷凝器60的进气端设一个主路控制阀61。如此，使旁通支路70和尾气冷凝器60形成两条并联式的支路，在排气含水率低的时候选择接入旁通支路70，使尾气冷凝器60待机不工作；排气含水率高时则接入选择接入尾气冷凝器60，对排气进行脱水处理。
检测排气含水率则是通过安装湿度传感器80来实现的。优选地，低温污泥干化机50的排气口处设一个湿度传感器80，通过湿度传感器80来检测低温污泥干化机50的排气的相对湿度，若相对湿度达到预设阈值，则控制主路控制阀61打开，旁通控制阀71关闭；若不能达到阈值，则控制旁通控制阀71打开，主路控制阀61关闭。在一种具体实施例中，主路控制阀61开启的预设阈值为RH80％。
桨叶式污泥干燥机10的尾气处理管道上还设有一个原配冷却器90，原配冷却器90是桨叶式污泥干燥机10原本自带的，属于现有技术；本发明将尾气冷凝器60接入桨叶式污泥干燥机10的排气口和原配冷却器90之间，利用了***的内循环水路对高温尾气预先进行了前置式的散热，再使尾气进入原配冷却器90内，降低了原配冷却器90的功耗。原配冷却器90的进水端和出水端连通于外部的冷却水塔。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种低温污泥干化热力***，其特征在于，包括：
桨叶式污泥干燥机；
冷凝水节能器，所述冷凝水节能器的输入端连通至所述桨叶式污泥干燥机的蒸汽冷凝水口，所述冷凝水节能器外接至外部的冷凝收集箱；
内循环水箱；
尾气节能器，所述尾气节能器的进气端连通至所述桨叶式污泥干燥机的排气口，所述尾气节能器的进水端连通至所述内循环水箱的出水端；所述尾气节能器的出水端连通至所述冷凝水节能器的输入端；
低温污泥干化机，所述低温污泥干化机的底部和顶部分别设有下部空气加热器和上部空气加热器，所述下部空气加热器及所述上部空气加热器的进气端和出气端均与所述低温污泥干化机的内部连通，所述低温污泥干化机的内部容置有待干燥的污泥；
所述冷凝水节能器的输出端连通至所述下部空气加热器的进水端，所述下部空气加热器的出水端连通至所述内循环水箱的输入端；所述冷凝水节能器的输出端还连通至所述上部空气加热器的进水端，所述上部空气加热器的出水端连通至所述内循环水箱的输入端。
2.如权利要求1所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述低温污泥干化机还包括：尾气冷凝器；所述尾气冷凝器的进气端连通至所述低温污泥干化机的排气口，所述尾气冷凝器的出气端连通至所述上部空气加热器的进气端。
3.如权利要求2所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述低温污泥干化机还包括一条旁通支路；
所述旁通支路的进气端设于所述低温污泥干化机的排气口与所述尾气冷凝器的进气端之间，所述旁通支路的出气端设于所述尾气冷凝器的出气端与所述上部空气加热器的进气端之间；
所述旁通支路上设有一个旁通控制阀；所述尾气冷凝器的进气端上设有一个主路控制阀。
4.如权利要求3所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述低温污泥干化机的排气口处设有一个湿度传感器；所述湿度传感器用于控制所述旁通控制阀及所述主路控制阀的开闭。
5.如权利要求4所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述主路控制阀的开启预设阈值为RH80％。
6.如权利要求1所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述低温污泥干化热力***还包括：原配冷却器；所述原配冷却器的进气端连通于所述尾气节能器的出气端；所述原配冷却器的出气端连接于外部的除臭***。
7.如权利要求6所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述原配冷却器的进水端和出水端连通于外部的冷却水塔。
8.如权利要求2所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述尾气冷凝器的进水端和出水端连通于外部的冷却水塔。
9.如权利要求1所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述桨叶式污泥干燥机设有用于高温蒸汽进入的蒸汽入口。
10.如权利要求1所述的低温污泥干化热力***，其特征在于，所述桨叶式污泥干燥机设有用于上料的污泥入口以及用于下料的污泥出口。
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