CN220245883U - 一种多能互补的污泥烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种多能互补的污泥烘干装置，包括干燥箱、电渗透干燥单元、太阳能供热单元和热泵供热单元；热泵供热单元包括热泵冷凝器；太阳能供热单元包括蓄热水箱，蓄热水箱连接有太阳能集热器，在管路中安装有太阳能集热循环泵，蓄热水箱由管路连接有太阳能加热器，并在管路中安装有太阳能加热循环泵；经电渗透干燥单元处理后的物料进入干燥箱进行干燥处理，太阳能加热器和热泵冷凝器均安装于干燥箱的干燥循环管路中；循环排气管路中还安装有余热回收器，该余热回收器上连接有除湿单元；蓄热水箱上安装有与控制器。本发明创造可充分利用太阳能资源，有效降低干燥系统的耗电量和干燥成本，可将太阳能资源得到充分合理的利用。

Description

一种多能互补的污泥烘干装置

技术领域

本发明创造属于污泥烘干设备技术领域，尤其是涉及一种多能互补的污泥烘干装置。

背景技术

由于污泥来源、成分复杂，直接排放会对环境造成严重污染，但在当前的污泥处理体系下，大部分污泥并没有得到资源化利用，甚至还需要额外能源投入来进行无害化处理，传统的污泥处理方式需要消耗大量的能源，通常将煤炭用于污泥干燥的工业生产，这些煤炭燃烧后会向大气排放二氧化碳和二氧化硫。因此，合理的污泥资源化处理方法不仅有利于碳减排，还可以变废为宝、节约资源。对于污泥干燥这一实现污泥资源化利用的重要步骤而言，虽然干燥方式多种多样，但现有技术中所采取的干燥方法存在能耗高、安全性、稳定性低等问题，因此有必要进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种多能互补的污泥烘干装置。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种多能互补的污泥烘干装置，包括干燥箱，干燥箱上连接有电渗透干燥单元、太阳能供热单元和热泵供热单元；热泵供热单元包括热泵冷凝器；太阳能供热单元包括蓄热水箱，蓄热水箱由蓄热管路连接有太阳能集热器，并在蓄热管路中安装有太阳能集热循环泵，同时，该蓄热水箱由太阳能加热管路连接有太阳能加热器，并在太阳能加热管路中安装有太阳能加热循环泵；

经电渗透干燥单元处理后的物料进入干燥箱进行干燥处理，太阳能加热器和热泵冷凝器均安装于干燥箱的干燥循环管路中；所述干燥循环管路包括干燥箱一侧的循环进气管路及另一侧的循环排气管路，在循环进气管路中安装有循环风机；

所述循环排气管路中还安装有余热回收器，该余热回收器上连接有除湿单元；所述蓄热水箱上安装有与控制器，该控制器同时连接太阳能加热循环泵、太阳能集热循环泵、循环风机、水冷循环泵、热泵冷凝器、热泵蒸发器。

进一步，所述除湿单元包括除湿管路，在除湿管路中安装有水冷冷凝器和热泵蒸发器，经水冷冷凝器和/或热泵蒸发器除湿处理的排气通过回收管路再次进入余热回收器进行预热，之后通过太阳能加热器和/或热泵冷凝器升温。

进一步，所述水冷冷凝器通过水冷管路连接有冷却塔，并在水冷管路中安装有水冷循环泵。

进一步，所述水冷管路中安装有缓冲水箱。

进一步，所述循环进气管路包括与干燥箱连通的若干进气支管，各进气支管同时与一进气主管连通，所述循环风机安装于进气主管。

进一步，所述循环排气管路包括与干燥箱连通的若干排气支管，各排气支管同时与一排气主管连通，余热回收器安装于排气主管。

进一步，在所述蓄热水箱内装有传感单元，该传感单元与所述控制器连接。

进一步，所述传感单元包括在蓄热水箱内装的温度传感器。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本发明创造可充分利用太阳能资源，有效降低了干燥系统的耗电量和干燥成本。另外，利用太阳能源干燥作业过程中由于温度较低，有机损失小，污泥利用潜力大，同时还可避免污泥中的有毒有害有机物挥发，造成环境污染。由于将太阳能、热泵、电渗透三种干燥方式相结合，实现多能互补，有利于发挥各干燥方式优点，可将太阳能资源得到充分合理的利用。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种太阳能热泵电渗透多能互补的污泥烘干系统，如图1所示，包括干燥箱1，在干燥箱上连接有电渗透干燥单元、太阳能供热单元和热泵供热单元。常见的80％高含水率的湿污泥进入电渗透干燥单元(电渗透机组)后被压滤、干燥到60％左右含水率，通过电渗透干燥单元的连接结构传输到干燥箱进料口后进入干燥箱，之后利用太阳能供热单元和/或热泵供热单元提供的热量进行深度干燥，至含水率降至30％左右，再将干燥的污泥从干燥箱出料口传输至下一工序。本发明创造对太阳能供热单元热循环方式、热泵供热单元热循环方式及二者的组合应用进行了合理设计。

所述太阳能供热单元包括蓄热水箱2，蓄热水箱由蓄热管路5连接有太阳能集热器3，并在蓄热管路中安装有太阳能集热循环泵4，同时，该蓄热水箱由太阳能加热管路6连接有太阳能加热器7，并在太阳能加热管路中安装有太阳能加热循环泵8；所述热泵供热单元包括热泵冷凝器9；经电渗透干燥单元处理后的物料进入干燥箱进行干燥处理，太阳能加热器和热泵冷凝器均安装于干燥箱的干燥循环管路中；所述干燥循环管路包括干燥箱一侧的循环进气管路及另一侧的循环排气管路，在循环进气管路中安装有循环风机12。

循环排气管路中还安装有余热回收器13，该余热回收器上连接有除湿管路14，并在除湿管路中安装有水冷冷凝器15和热泵蒸发器16，经水冷冷凝器和/或热泵蒸发器除湿处理的排气通过回收管路17再次进入余热回收器进行预热，之后通过太阳能加热器和/或热泵冷凝器升温。作为举例，余热回收器可以为两个通道，一个是干燥箱排风通道，另一个是二次余热回收通道，干燥箱排风通道与干燥箱的循环排气管路连通，二次余热回收通道与回收管路连通，实现热交换。

所述蓄热水箱上安装有与控制器连接的传感单元，且该控制器同时连接太阳能加热循环泵、太阳能集热循环泵、循环风机、水冷循环泵、热泵冷凝器、热泵蒸发器。通常控制器可采用现有的PLC控制器。作为举例，所述太阳能加热器和所述热泵冷凝器串联安装于干燥箱的干燥循环管路中，所述水冷冷凝器和所述热泵蒸发器串联安装于除湿管路中，当太阳能集热器吸收的太阳能足以将蓄热水箱内的水升温至污泥干燥所需的水温时，控制器关闭热泵冷凝器及热泵蒸发器中的热泵机组，仅用太阳能供热单元加热干燥气体进行污泥干燥。而当太阳能集热器吸收的太阳能不足以将蓄热水箱内的水升温至污泥干燥所需的水温时，则由控制器开启热泵冷凝器和热泵蒸发器，使热泵供热单元参与烘干加热。

作为举例，当太阳能辐射较强，且蓄热水箱内的平均水温高于控制器中所设定的温度时，系统进行太阳能单独干燥模式，此时太阳能集热循环、太阳能供热循环、干燥空气循环、冷却水循环开启。

其中，太阳能集热循环：蓄热水箱中的水由蓄热进水管路送至太阳能集热循环水泵加压后进入太阳能集热器中吸热升温，高温热水由蓄热回水管路重新进入蓄热水箱中进行混合换热。

太阳能供热循环：经过加热后的蓄热水箱中的高温热水由太阳能加热进水管路输送至供热循环水泵加压后进入太阳能加热器中加热干燥空气，完成热量交换后由太阳能加热回水管路流回蓄热水箱。

干燥空气循环：低温干燥空气经过太阳能加热器加热后由循环风机输送至污泥干燥箱中与低温干燥物料充分接触后带走物料中的水分并进入余热回收器中对循环干燥空气进行预加热。经过余热回收器降温后的排气进入水冷冷凝器中与冷凝水换热达到冷却除湿的目的后再次进入余热回收器中回收排气的热量，最后回到太阳能加热器完成干燥空气循环。

冷却水循环：水冷冷凝器的冷却循环水由缓冲水箱流出后流经冷却水循环管路至水冷循环泵加压后进入水冷冷凝器，对干燥箱排气冷却除湿，完成换热的冷却水通过冷却水回水管路流回冷却塔降温。

在进一步改进的方案中，该方案中可分为三种工况，一种是太阳能供热单元单独工作，一种是热泵供热单元与太阳能供热单元共同工作，另一种是热泵供热单元单独工作。比如，当蓄热水箱内的水可由太阳能集热器升温至25℃以上时，控制器保持太阳能加热循环泵和太阳能集热循环泵运转，同时关闭热泵冷凝器和热泵蒸发器；当蓄热水箱内的水可由太阳能集热器升温至10-25℃时，控制器保持太阳能加热循环泵和太阳能集热循环泵运转，同时，控制器开启热泵冷凝器和热泵蒸发器，使热泵冷凝器参与对干燥循环管路中干燥气体的加热升温，保证干燥气体具有合适的干燥温度，联合干燥采用至少两种干燥手段相结合的方式，互相取长补短，优化匹配，以到达最佳干燥效果，同时还可以节能降碳，保护环境。当蓄热水箱内的水由太阳能集热器无法升温至10℃以上时，则控制器关闭太阳能加热循环泵和太阳能集热循环泵，并保持热泵冷凝器和热泵蒸发器开启。

本发明创造中，通过干燥空气循环和热泵制冷剂循环对经过电渗透初步干燥后含水率约为60％的污泥进行深度干燥，使其含水率降至30％左右，以便于后续工艺处理。同时利用控制器实现太阳能与热泵之间的启停与切换。在一个可选的实施例中，传感单元包括在蓄热水箱内装的温度传感器18，该温度传感器与控制器通信连接，用于检测蓄热水箱内的水温以获得温度数据，并将温度数据发送给控制器，用于控制太阳能供热单元和热泵供热单元之间的启停和相互切换。

太阳能供热单元工作时，太阳能集热器吸收太阳辐射加热蓄热水箱中的水，在太阳能加热器中与经过冷却除湿的干燥箱的排风进行热交换，太阳能加热器中完成加热的排风，作为新风进入干燥箱，为高含水率的污泥提供干燥热量，并带走干燥水分后进入余热回收器与经过水冷冷凝器降温除湿后的排气进行热交换。降温除湿后的排气回收干燥箱排气的余热后，重新进入太阳能加热器加热至干燥所需温度，至此完成了利用太阳能供热单元进行干燥作业的一次污泥干燥循环。

热泵供热单元工作时，以空气源热泵机组作为主要构成部件，热泵冷凝器的干燥空气与冷凝介质进行热交换吸收其冷凝释放的热量后变为高温低湿的干燥空气，干燥空气进入干燥箱为高含水率的污泥提供干燥热量，并带走干燥水分。降温除湿后的排气回收干燥箱排气的余热后，重新进入热泵冷凝器加热至干燥所需温度，至此完成了热泵供热单元的一次污泥干燥循环。

在一个可选的实施例中，所述水冷冷凝器通过水冷管路连接有冷却塔19，并在水冷管路中安装有水冷循环泵20。所述水冷管路中安装有缓冲水箱21。可以利用热泵蒸发器或冷却塔为排气进行冷却除湿，这样的设计，增加了系统运行的可靠性。

作为举例，所述循环进气管路包括与干燥箱连通的若干进气支管22，各进气支管分别与干燥箱的不同空间位置连通，且各进气支管同时与一进气主管10连通，循环风机安装于进气主管。所述循环排气管路包括与干燥箱连通的若干排气支管23，各排气支管分别与干燥箱的不同空间位置连通，各排气支管同时与一排气主管11连通，余热回收器安装于排气主管。这样的管路结构设计，提高了干燥箱温度均匀性，污泥烘干效率有保障。

本发明创造可充分利用太阳能资源，有效降低了干燥系统的耗电量和干燥成本。另外，利用太阳能源干燥作业过程中由于温度较低，有机损失小，污泥利用潜力大，同时还可避免污泥中的有毒有害有机物挥发，造成环境污染。由于将太阳能、热泵、电渗透三种干燥方式相结合，实现多能互补，有利于发挥各干燥方式优点，既克服了太阳能单独干燥由于夜晚、阴雨、太阳能辐射不足等原因无法保证全时段干燥的问题，可将太阳能资源得到充分合理的利用，又避免了热泵单独干燥系统耗电量大、干燥成本高的弊端。同时太阳能-热泵联合干燥系统作为污泥电渗透干燥系统的后续处置途径，克服了电渗透干燥系统干燥至60％含水率后耗电量较高的缺陷。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多能互补的污泥烘干装置，其特征在于：包括干燥箱，干燥箱上连接有电渗透干燥单元、太阳能供热单元和热泵供热单元；热泵供热单元包括热泵冷凝器；太阳能供热单元包括蓄热水箱，蓄热水箱由蓄热管路连接有太阳能集热器，并在蓄热管路中安装有太阳能集热循环泵，同时，该蓄热水箱由太阳能加热管路连接有太阳能加热器，并在太阳能加热管路中安装有太阳能加热循环泵；

经电渗透干燥单元处理后的物料进入干燥箱进行干燥处理，太阳能加热器和热泵冷凝器均安装于干燥箱的干燥循环管路中；所述干燥循环管路包括干燥箱一侧的循环进气管路及另一侧的循环排气管路，在循环进气管路中安装有循环风机；

所述循环排气管路中还安装有余热回收器，该余热回收器上连接有除湿单元；所述蓄热水箱上安装有与控制器，该控制器同时连接太阳能加热循环泵、太阳能集热循环泵、循环风机、水冷循环泵、热泵冷凝器、热泵蒸发器。

2.根据权利要求1所述的一种多能互补的污泥烘干装置，其特征在于：所述除湿单元包括除湿管路，在除湿管路中安装有水冷冷凝器和热泵蒸发器。

3.根据权利要求2所述的一种多能互补的污泥烘干装置，其特征在于：所述水冷冷凝器通过水冷管路连接有冷却塔，并在水冷管路中安装有水冷循环泵。

4.根据权利要求3所述的一种多能互补的污泥烘干装置，其特征在于：所述水冷管路中安装有缓冲水箱。

5.根据权利要求1所述的一种多能互补的污泥烘干装置，其特征在于：所述循环进气管路包括与干燥箱连通的若干进气支管，各进气支管同时与一进气主管连通，所述循环风机安装于进气主管。

6.根据权利要求1所述的一种多能互补的污泥烘干装置，其特征在于：所述循环排气管路包括与干燥箱连通的若干排气支管，各排气支管同时与一排气主管连通，所述余热回收器安装于排气主管。

7.根据权利要求1所述的一种多能互补的污泥烘干装置，其特征在于：在蓄热水箱内装有传感单元，该传感单元与所述控制器连接。

8.根据权利要求7所述的一种多能互补的污泥烘干装置，其特征在于：所述传感单元包括在蓄热水箱内装的温度传感器。