一种粉煤灰热泵循环干燥收集系统及方法与流程

本发明涉及粉煤灰干燥、收集设备技术领域，更具体地说，涉及一种粉煤灰热泵循环干燥收集系统及方法，主要应用于燃煤电厂排出的含湿量较大的粉煤灰固废的干燥、收集。

背景技术：

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，对环境具有一定危害性。同时，粉煤灰因为具有一定的火山灰特性和自硬性，可以用在建筑和筑路等工程项目中。目前，部分火电厂采用水力方式除灰，因此排出的粉煤灰含湿量较大，活性低，细度不均，难以高效利用。如果对粉煤灰进行干燥和分级处理，则可以大大可以提高粉煤灰利用价值，变废为宝。

现有的物料烘干设备主要利用干燥筒进行烘干，干燥筒连接有进料机构和热源机构，进料机构连接有送料机构，送料机构连接有打散机构，干燥后的物料通过卸料系统进行卸料。现有干燥设备存在以下缺陷：第一，含湿量较大的粉煤灰存在结块现象，即使经过干燥筒烘干，其中仍然会有部分粉煤灰干燥不彻底，从而影响粉煤灰的整体活性；第二，粉煤灰需要根据不同的细度进行分级而提高利用率，目前的干燥设备不具备分级功能，使用上存在不便；第三，目前的干燥设备耗能较高，不够节能、环保。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉煤灰热泵循环干燥收集系统，能够收集到不同细度的干燥粉煤灰，结构简单、节能环保。

本发明的另一个目的在于提供一种粉煤灰热泵循环干燥收集方法，保证分离的粉煤灰充分干燥，并得到不同细度的粉煤灰。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种粉煤灰热泵循环干燥收集系统，其特征在于，包括热泵装置、搅拌干燥装置、一级分离器、二级分离器和引风机，所述热泵装置、搅拌干燥装置、一级分离器和二级分离器依次通过通风管道连通形成闭合循环回路，所述引风机设置于所述通风管道上。

进一步地，所述热泵装置包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀通过制冷剂管路依次连接形成闭合循环回路，并且所述蒸发器和冷凝器设于所述通风管道上。

进一步地，所述一级分离器为旋风分离器，二级分离器为布袋分离器。

进一步地，所述二级分离器和所述热泵装置之间的通风管道上设有过滤装置。

进一步地，所述一级分离器为旋风分离器或布袋分离器，二级分离器为静电分离器。

进一步地，包括一个所述引风机，所述引风机设置于所述热泵装置和所述搅拌干燥装置之间的通风管道上。

进一步地，包括两个所述引风机，其中一个设于所述热泵装置和搅拌干燥装置之间的通风管道上，另一个设于所述热泵装置和二级分离器之间的通风管道上。

一种粉煤灰热泵循环干燥收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)热泵装置提供的干燥高温气流进入装载有湿粉煤灰的搅拌干燥装置，湿粉煤灰在搅拌干燥装置内边搅拌边进行干燥；

(2)干燥充分的粉煤灰颗粒被搅拌干燥装置排出的低温湿热气流携带进入一级分离器进行一级分离，一级分离得到的粗粉煤灰从一级分离器的卸料口排出；

(3)未被一级分离器收集的粉煤灰颗粒继续被低温湿热气流携带进入二级分离器进行二级分离，二级分离得到的细粉煤灰从二级分离器的卸料口排出；

(4)从二级分离器排出的低温湿热气流进入热泵装置的蒸发器，使所述低温湿热气流中的热量传递给所述蒸发器中低温低压的制冷介质，同时所述低温湿热气流中的水蒸气冷凝下来，所述低温湿热气流转变成低温干燥气流；

(5)所述低温干燥气流通过通风管道进入所述热泵装置的冷凝器，将所述冷凝器中高温高压制冷介质的热量传递给低温干燥气流，使低温干燥气流转变成干燥高温气流，再将其输入搅拌干燥装置循环利用。

进一步地，步骤(4)中，从二级分离器排出的低温湿热气流经过过滤装置除去其中的粉尘后，进入热泵装置的蒸发器。

本发明提供了一种粉煤灰热泵循环干燥收集系统及方法，该系统包括热泵装置、搅拌干燥装置、一级分离器、二级分离器和引风机，所述热泵装置、搅拌干燥装置、一级分离器和二级分离器依次通过通风管道连通形成闭合循环回路，所述引风机设置于所述通风管道上，使得整个系统中的热风快速流动形成闭路循环。首先，热泵装置将高温干燥空气输入粉煤灰干燥单元对湿粉煤灰进行干燥，充分干燥的粉煤灰失水后变成干粉煤灰颗粒，从而被流动的空气携带进入一级分离器，而干燥不充分的粉煤灰由于含水重量较大，不会轻易被流动的空气带走，这样就能保证收集到的粉煤灰是充分干燥的，而不会出现干燥不彻底的问题。其次，系统采用了两级分离的方式，可以将不同细度的粉煤灰分别进行收集，提高粉煤灰的利用率。再次，经过搅拌干燥装置的低温湿热气流经过蒸发器后，其中的水蒸气冷凝排出系统，保证用于加热及干燥的空气处于低湿度状态，提高了粉煤灰的干燥效率。同时，整个系统形成闭合循环回路，蒸发器回收了粉煤灰干燥装置排出的湿热空气中水分凝结的潜热，并通过热泵装置进行循环利用，使得系统中循环空气的余热得到最大化地利用，从而减少整个系统的能耗，达到节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中一种粉煤灰热泵循环干燥收集系统的结构示意图。

其中，附图中标记如下：

10-热泵装置，11-蒸发器，12-压缩机，13-冷凝器，14-膨胀阀，20-搅拌干燥装置，30-一级分离器，40-二级分离器，50-引风机，60-过滤装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明一个实施例中一种粉煤灰热泵循环干燥收集系统的结构示意图。

如图1所示，本发明提出了一种粉煤灰热泵循环干燥收集系统，其特征在于，包括热泵装置10、搅拌干燥装置20、一级分离器30、二级分离器40和引风机50，所述热泵装置10、搅拌干燥装置20、一级分离器30和二级分离器40依次通过通风管道连通形成闭合循环回路，所述引风机50设置于通风管道上。其中，热泵装置10，用于向搅拌干燥装置20输出干燥的热空气，并且利用系统中循环热空气中残存的余热；搅拌干燥装置20，具有进料口，内部具有搅拌装置，湿粉煤灰从进料口装载入搅拌干燥装置20后，搅拌装置可以将结块的粉煤灰进行粉碎，使得干燥更加彻底、高效；一级分离器30，用于将热气流所携带的干燥粉煤灰进行第一次分离，收集粒径较大的粉煤灰；二级分离器40，用于分离一级分离器30没有分离的粒径较小的粉煤灰；引风机50，用于引导系统中的空气流动。

本发明提出的粉煤灰热泵循环干燥收集系统在作业时，将湿粉煤灰从进料口装载入搅拌干燥装置20，热泵装置10将干燥的热空气源源不断地输入搅拌干燥装置20内部对湿粉煤灰进行干燥。干燥充分的粉煤灰颗粒随热风从搅拌干燥装置20排出，进入一级分离器30，而未充分干燥的粉煤灰由于含湿量较大不会随热风离开搅拌干燥装置20，会继续留在其中进行反复干燥。从搅拌干燥装置20排出器的热风携带干燥的粉煤灰首先进入一级分离，在一级分离器30中将粒径较大的粉煤灰分离出来，而粒径较小的粉煤灰会随气流进入二级分离器40中，二级分离器40将粒径较小的粉煤灰分离，从而收集到不同细度的粉煤灰。从二级分离器40排出的低温湿热气流再进入热泵装置10转变成干燥的高温热气流，输入搅拌干燥装置20内部干燥湿粉煤灰，实现热量的循环利用，减少了系统的能耗。

所述搅拌干燥装置20包括干燥仓、进料口、进风口和排风口，所述干燥仓的内部具有搅拌装置，所述搅拌装置具有搅拌轴，搅拌轴上设有搅拌桨叶，搅拌轴与驱动装置连接，进风口和排风口分别通过通风管道与热泵装置10和沉积室30连接。湿粉煤灰从进料口装载入搅拌干燥装置20，驱动装置驱动搅拌轴转动，带动搅拌桨叶对结块粉煤灰进行粉碎，并且湿粉煤灰在轴向进行循环翻滚。热泵装置10输出的干热气流从进风口进入干燥仓对湿粉煤灰进行干燥，干燥充分的干粉煤灰颗粒随气流从排风口排出，进入后续的分离步骤。

所述热泵装置10包括蒸发器11、压缩机12、冷凝器13和膨胀阀14。所述蒸发器11、压缩机12、冷凝器13和膨胀阀14通过制冷剂管路依次连接形成闭合循环回路，并且所述蒸发器11和冷凝器13设于通风管道上。运行时，二级分离器40排出的低温湿空气进入热泵装置10的蒸发器11，使低温湿空气中的热量传递给蒸发器11中低温低压的制冷介质，湿空气中的水蒸气冷凝下来，使低温湿空气转变成低温干空气。低温干空气通过通风管道进入热泵装置10的冷凝器13，冷凝器13中高温高压制冷介质的热量传递到低温干空气中，使低温干空气转变成高温干空气，再转变为干燥的热风输入搅拌干燥装置20。通过热泵装置10可以最大化地利用湿空气中水蒸汽的潜热来提高输出干空气的温度，大大提高能源利用效率，降低系统的能耗。

一级分离器30和二级分离器40可以选用现有技术中的旋风分离器、布袋分离器或静电分离器。旋风分离器，是用于气固体系或者液固体系的分离的一种设备，工作原理为靠气流切向引入造成的旋转运动，使具有较大惯性离心力的固体颗粒或液滴甩向外壁面分开。布袋分离器是用于气固体系分离的一种设备，设备中间有滤袋，空气通过滤袋后粉尘被捕捉下来沉积到袋底。静电分离器是通过高压静电、把导体物质与非导体物质进行分离，可用于空气中粉尘的捕集。从分离效果来说，静电分离器分离效果最好，布袋分离器次之，旋风分离器最末。为了达到粉煤灰分级分离的目的，利用相同类型的两个分离器也可以实现一定程度地分级，但是此时一级分离器30分离得到的粉煤灰粒径范围较大。为了更加精细地将不同粒径的粉煤灰进行分离，优选地，二级分离器40的分离效果优于一级分离器30，所以一级分离器30为旋风分离器，二级分离器40为布袋分离器；或者，一级分离器30为旋风分离器或布袋分离器，二级分离器40为静电分离器。本发明提出的系统中利用两级分离器对粉煤灰进行分级分离，一方面，可以将气流中携带的粉煤灰分离地更加彻底；另一方面，可以根据不同的分离效果，将粉煤灰分为两种不同的细度，提高粉煤灰的利用率。

在本发明的一个实施例中，所述一级分离器30为旋风分离器，二级分离器40为布袋分离器。此时，二级分离器40排出的低温湿热气流中可能还会裹挟一些没有完全分离的微小粉尘颗粒，可以在热泵装置10和二级分离器40之间的通风管道上设置一过滤装置60，除去这些粉尘颗粒。

本发明提出的粉煤灰干燥系统中，根据实际需要，可以仅设置一个引风机50，也可以设置两个或以上的引风机50，以提供更加强劲的空气流动动力，以产生足够强的气流携带干燥完全的粉煤灰在系统中流动。引风机50的设置位置，如果仅有一个引风机50，优选设置于热泵装置10和搅拌干燥装置20之间的通风管道上，使得搅拌干燥装置20中形成足够强劲的气流将干燥的粉煤灰携带出去；如果设有两个引风机50，优选其中一个设于热泵装置10和搅拌干燥装置20之间的通风管道上，另一个设于热泵装置10和二级分离器40之间的通风管道上，从而为整体系统提供足够的空气流动。

一种粉煤灰热泵循环干燥收集方法，包括以下步骤：

s10，热泵装置10提供的干燥高温气流进入装载有湿粉煤灰的搅拌干燥装置20，湿粉煤灰在搅拌干燥装置20内边搅拌边进行干燥。

s20，干燥充分的粉煤灰颗粒被搅拌干燥装置20排出的低温湿热气流携带进入一级分离器30进行一级分离，一级分离得到的粗粉煤灰从一级分离器30的卸料口排出。

s30，未被一级分离器30收集的粉煤灰颗粒继续被低温湿热气流携带进入二级分离器40进行二级分离，二级分离得到的细粉煤灰从二级分离器40的卸料口排出。

s40，从二级分离器40排出的低温湿热气流进入热泵装置10的蒸发器11，使所述低温湿热气流中的热量传递给所述蒸发器11中低温低压的制冷介质，同时所述低温湿热气流中的水蒸气冷凝下来，所述低温湿热气流转变成低温干燥气流。

二级分离器40排出的低温湿热气流中可能还会裹挟一些没有完全分离的微小粉尘颗粒，可以在热泵装置10和二级分离器40之间的通风管道上设置一过滤装置，从二级分离器40排出的低温湿热气流经过过滤装置除去其中的粉尘后，进入热泵装置10的蒸发器11。

s50，所述低温干燥气流通过通风管道进入所述热泵装置10的冷凝器13，将所述冷凝器13中高温高压制冷介质的热量传递给低温干燥气流，使低温干燥气流转变成干燥高温气流，再将其输入搅拌干燥装置20循环利用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。