一种封闭式热泵流化床干燥装置的制作方法

本实用新型涉及一种污泥干燥设备，具体涉及一种封闭式热泵流化床污泥干燥装置。

背景技术：

热泵干燥装置是一种低能耗高，在各行各业中有着广泛的应用。与常规干燥装置相比，热泵干燥装置具有节能、低温、安全等突出优势。根据干燥介质与外界环境的连通程度，可以分为开式，半开式和封闭式。封闭式的干燥介质完全封闭于干燥系统中，运行过程中无污染物排放。但是，干燥过程中不可避免会产生一定量的粉尘，尤其是在流化床和喷动床干燥器，物料之间存在较强的碰撞，摩擦，粉尘含量大大提升。

高浓度的粉尘一方面对管路存在磨损和堵塞的危害，另一方面，具有爆炸的安全隐患。由于封闭式热泵干燥系统的干燥介质不对外排放，因此系统内的粉尘只会逐步累积，无法去除。目前，在封闭式热泵干燥系统中的专利和文献中，很少提及粉尘的问题。例如中国专利CN204644095U采用了静电除尘技术对废气进行了除尘，然而除尘设备处于常温，来自于干燥器的饱和湿空气极易在极板上凝结出水滴，由于含尘气体中还带有有机或无机组分，对极板造成腐蚀。此外，该专利没有对集尘网收集的粉尘如何清理给予说明。中国专利CN103423978A将布袋除尘排放在干燥箱之前，而管路前段的蒸发器和冷凝器依然存在粉尘，影响热交换的效率。中国专利CN104110941A考虑到了将布袋除尘装置安装在干燥箱的内部的方式来避免以上缺陷，但却忽视了经过污泥的初步干燥后形成的40～55℃废气的高含湿性在布袋上引起结露的问题

技术实现要素：

本实用新型提供一种封闭式热泵流化床干燥系统，流化床干燥器与除尘器一体化，除尘器安装于干燥器内部，有效降低干燥器内粉尘浓度，减少粉尘在干燥器中的浓度，避免可燃性粉尘引起爆炸的危险，由于粉尘在离开干燥器之前就被截留，可以有效解决气体输送过程中对设备和管道的磨损和堵塞的问题。

一种封闭式热泵流化床干燥装置，包括：

干燥箱；

设于所述干燥箱内底部用于物料干燥的流化床；

设于所述干燥箱内上部的除尘装置；

以及热泵系统，经所述除尘装置除尘后的湿冷干燥介质经管路接入该热泵系统中除湿加热后再返回所述干燥箱中。

本实用新型的干燥箱流化床干燥器与除尘器一体化，除尘器安装于干燥器内部，有效降低干燥器内粉尘浓度，减少粉尘在干燥器中的浓度，避免可燃性粉尘引起爆炸的危险，由于粉尘在离开干燥器之前就被截留，可以有效解决气体输送过程中对设备和管道的磨损和堵塞的问题。

优选地，所述流化床包括履带输送机，所述履带输送机包括履带轮以及张紧在所述履带轮上的透气履带，所述干燥箱底部设置干燥介质进口。

干燥介质进口通过管路连接热泵系统的热干燥介质出口，连接管路上设置空压泵和对应阀门。

进一步优选地，透气履带背面围成的空间内设有水平布置的布气板。

履带输送机可以为直线也可以为蛇形布局，履带前进速度 0～60cm/min；履带为穿孔不锈钢板，孔径300目。履带下面设置数个布气板，布气板上设有圆形气孔，开孔率5～30％，其宽度不大于履带宽度。

与履带输送机进料端对应的干燥箱侧壁上设置进料口，用于输送待干燥污泥的螺旋输送机贯穿该进料口、其物料出口位于履带输送机进料端正上方，该螺旋输送机的物料进口连接污泥破碎机；与履带输送机出料端对应的干燥箱底板上设置干污泥出口，干污泥出口处设置星型卸料阀。

污泥破碎机出料口与螺旋输送机的进料口密封连接，螺旋输送机的出料口朝下，高度距履带输送机的履带15～30cm。螺旋输送机与壳体连接部分用橡胶垫密封处理，出料口与星型卸料阀密封连接。

连接热泵系统和干燥介质进口的管路上设置第一空压泵和对应阀门。

优选地，所述除尘装置包括至少一个除尘单元和设于除尘单元下方用于串接所述除尘单元并将粉尘输出干燥箱外的螺旋输送机：所述除尘单元包括：

导流筒，导流筒的侧壁上开设气体进口、底部开设粉尘出口，粉尘出口接入所述螺旋输送机内并密封连接；

以及设于导流筒内的除尘布袋，连接除尘装置和热泵系统的管路接入该除尘布袋内。

除尘单元粉尘排放口与螺旋输送机之间密封连接。优选地，螺旋输送机串联4个除尘单元的粉尘排放口，贯穿整个壳体。

优选地，所述除尘布袋通过袋笼固定于导流筒筒内，每个导流筒内设置4～10个除尘布袋。

进一步优选地，所述导流筒内且环绕除尘布袋外围设置惯性截留装置，所述惯性截留装置包括：

若干个沿同一方向依次设置的圆台形截留罩，所述除尘布袋沿中轴线依次贯穿所有的圆台形截留罩；

与所述导流筒内壁固定的支撑架，所有圆台形截留罩均与该支撑架固定连接。

更进一步优选地，圆台形截留罩竖向依次设置。

支撑架与截留罩固接，截留罩为圆台形罩体，顶面直径为布袋直径的 10倍，底面直径为顶面直径的2～4倍，两顶截留罩的垂直间距不大于截留罩高度，优选间距为0.3～0.5倍截留罩高度。布袋沿着中轴线穿过截留罩，一个导流罩内布置4～10(优选7～8)个布袋。

所有的除尘单元通过一水平设置的花板固定安装于干燥箱内。

优选地，连接除尘布袋与热泵系统的管路上设置反吹分管路，该反吹分管路接入热泵系统的热干燥介质出口。

除尘单元的干燥介质管依次通过蒸发器、冷凝器后连接干燥箱，除尘单元的反吹气管从冷凝器与干燥器之间的管路起依次连接空气压缩泵，电磁脉冲阀，电动阀，最后与布袋连接。布袋套于袋笼外，随袋笼一同固定于花板上，并用密封垫密封。

在解决了上述问题基础还解决了高含湿性在布袋上引起结露的问题，即进一步优选地，所述导流筒内设置温度传感器；所述导流筒的顶部设置辅热导流罩，所述辅热导流罩的底部设置连通所述导流筒内部的辅热气体出口、顶部设置辅热气体进口，所述辅热气体进口通过管路连接热泵系统的热干燥气质出口。管路上设置空压泵和对应阀门。

温度传感器监测导流筒内含湿干燥介质的实时温度，当进入除尘单元的含湿干燥介质的温度低于其露点温度之上15℃(即低于露点温度+15℃) 时，开启连接热泵系统与辅热导流罩的管路上的阀门和空压泵，来自于冷凝器的高温干燥的干燥介质从辅热导流罩喷出与高湿度的低温干燥介质混合，使混合温度高于其露点温度的15℃以上，然后关闭辅热管路。

可根据温度传感器的显示值人工切换也可设置自控系统进行自动切换。

进一步优选地，辅热导流罩为一环形布气通道，辅热气体出口为圆环形狭缝，与圆柱筒体进气口垂直，狭缝宽度为3～10mm。

导流筒的形状为上部的圆柱筒体和下部的圆台筒体，圆柱筒体的四周开有进气口,圆台筒体的母线与中轴线夹角大于60°。

优选地，所述干燥箱内与除尘装置对应处的内壁上设置在线监测装置。用于监测干燥箱内的压力、干燥温度等，确定工况温度是否低于布袋除尘要求的温度，即露点温度之上15℃。

热泵系统采用常规的热泵系统即可，所述热泵系统包括由工质管路依次连接成工质回路的蒸发器、压缩机和冷凝器，冷凝器与蒸发器之间设置膨胀阀，连接除尘装置和热泵系统的管路接入蒸发器，连接热泵系统和干燥箱的干燥介质进口的管路接入冷凝器，蒸发器和冷凝器之间设置干燥介质管路。

压缩机将工质压缩后成为高温高压工质，经过冷凝器放热给干燥介质后，工质进入节流阀卸压成为低压过冷工质，在蒸发器中获得来自于干燥介质的热量，成为低温低压工质。

各连接管路上均对应设置阀门，除反冲洗采用电磁脉冲阀外，其他阀门均采用节流阀。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)流化床干燥器与除尘器一体化，除尘器安装于干燥器内部，有效降低干燥器内粉尘浓度，减少粉尘在干燥器中的浓度，避免可燃性粉尘引起爆炸的危险，由于粉尘在离开干燥器之前就被截留，可以有效解决气体输送过程中对设备和管道的磨损和堵塞的问题。

(2)具有防止低温高湿度含尘气体布袋除尘结露的辅助加热系统。

(3)所述除尘器是惯性预除尘与布袋除尘一体的除尘装置.

(4)连续式流化床干燥装置，在连续进料和出料的同时保持良好的密闭性，减少污染物的泄露排放和热量损失。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型透气履带与布气板示意图。

图3是奔实用新型除尘单元的结构示意图。

图4是本实用新型除尘单元的安装俯视图。

图中所示附图标记如下：

1-热泵系统 2-干燥箱 3-流化床

4-除尘装置 5-第一空压泵 6-第二空压泵

11-冷凝器 12-蒸发器 13-膨胀阀

14-工质管路 15-压缩机

31-污泥破碎机 32-第一螺旋输送机 33-履带轮

34-透气履带 35-布气板 36-出料挡板

37-第一星型卸料阀

41-花板 42-除尘单元 43-第二螺旋输送机

44-第二星型卸料阀 421-导流筒 422-进气口

423-辅热导流罩 424-辅热气体出口 425-除尘布袋

426-支撑架 427-截留罩 428-惯性截留区

71-1^#节流阀 72-2^#节流阀 73-3^#节流阀

74-4^#节流阀 75-5^#节流阀 76-6^#节流阀

77-7^#节流阀 78-8^#节流阀 79-电磁脉冲阀

具体实施方式

如图1所示，一种封闭式热泵流化床干燥装置，包括热泵系统1和干燥箱2，干燥箱2内底部设置流化床3、顶部设置除尘装置4。

热泵系统1包括通过工质管路14依次连接成回路的蒸发器11、压缩机15、膨胀阀13和冷凝器11，蒸发器和冷凝器之间还连有干燥介质管路。

干燥箱2包括箱体，箱体内底部设置流化床3、顶部设置除尘装置4，干燥箱箱体底部设置干燥介质入口，该干燥介质入口通过干燥介质管连接热泵系统的冷凝器11，该干燥介质管路上设置第一空压泵5和对应阀门。

流化床3包括履带输送机，履带输送机包括履带轮33、张紧在履带轮上的透气履带34，履带可以呈直线设置，也可以呈蛇形设置，履带背面围成的空间内设置水平的布气板35，履带与布气板配合示意图如图2所示，布气板履带为穿孔不锈钢板，孔径300目，布气板上设有圆形气孔，开孔率5～30％。履带输送机进料端设置第一螺旋输送机32，第一螺旋输送机贯穿干燥箱侧壁、其出料口位于履带输送机进料端正上方；与螺旋输送机出料端对应的箱体底板上设置干物料出口，履带与干物料出口之间设置出料挡板36，将干物料导入出口处，由第一星型卸料阀37进行卸料。

除尘装置4包括花板41、除尘单元42和第二螺旋输送机43，除尘单元通过花板固定安装在干燥箱内(除尘单元在花板上的安装示意图如图4 所示)，本实施方式中，由第二螺旋输送机将四个除尘单元串联，除尘单元的结构如图3所示，包括导流筒421、除尘布袋425和辅热导流罩423，导流筒固定安装在花板上，导流筒上半部为圆柱筒、下半部为圆台筒，圆柱筒四周开设进气口422、顶部封闭，圆台筒底部为粉尘出口，接入第二螺旋输送机并密封连接。

导流筒顶部设置辅热导流罩423，辅热导流罩底部开设连通导流筒内部的辅热气体出口424，辅热导流罩顶部开设辅热气体入口，辅热气体入口通过气体管路连接至热泵系统的冷凝器11，该气体管路上设置第二空压泵6及对应的阀门。辅热导流罩为一环形布气通道，辅热气体出口为圆环形狭缝，与圆柱筒体进气口垂直，狭缝宽度为3～10mm。导流筒内设置温度传感器，可在控制箱内设置蜂鸣器，当工况温度超出布袋除尘要求时报警。

除尘布袋425通过袋笼固定在导流筒内，本实施方式中设置7个除尘布袋，竖向设置在导流筒内中心处，除尘布袋内通过管路连接至热泵系统的蒸发器12，该管路上设置对应的阀门。除尘布袋外通过支撑架427固定若干个上下设置的截留罩426，截留罩为圆台形罩体，底面敞口，顶面直径为布袋直径的10倍，底面直径为顶面直径的2～4倍，相邻截留罩的垂直间距不大于截留罩高度，优选间距为0.3～0.5倍截留罩高度。布袋沿着中轴线穿过截留罩。

气体从各截留罩底部进入，相邻截留罩之间的垂直区域为惯性截留区 428，对气体中的大颗粒进行预截留。连接除尘布袋与热泵系统的管路上还设置一支反吹分管路，该反吹分管路接入热泵系统的冷凝器，管路上设置电磁脉冲阀门。

流化床干燥系统，除尘系统和出料系统的管路和外壳均含有防静电接地线，并与大地连接。除反吹支管上的电磁脉冲阀外，其他阀门均为节流阀且均为电动阀门。

本实用新型用于干燥污泥时的工作方式如下：

1)污泥运行过程

污泥倒入污泥破碎机，制成粒径为8～25mm的污泥颗粒，从污泥破碎机的出料口进入第一螺旋输送机的料口，通过第一螺旋输送机将污泥输送至流化床干燥器的履带输送机上，污泥在履带上均匀的铺展开。随着履带的前进和底部布气板产生的高压高温干燥的干燥介质的喷射，污泥颗粒被吹起，形成流化的状态。履带输送的速度根据干燥时间和履带输送机长度来确定。污泥输送至出口的星型卸料阀，最终离开干燥系统。

2)热泵工作过程：低温干燥的工质经过压缩机压缩后，形成高温高压工质，进入冷凝器后放热变成低温高压工质，冷凝器将释放的热量加热干燥介质，经过膨胀阀卸压后温度继续降低，通过蒸发器后，干杂介质中的热量被工质吸收再次回到低温低压的状态。

b-1)干燥介质的工作过程(不需要辅助加热的情况)

开启6^#节流阀76、8^#节流阀78、1^#节流阀71、2^#节流阀72，高温干燥的干燥介质经过第一空压泵5形成高压干燥介质，进入布气板后在装有污泥颗粒的履带下方释放形成高速气流，污泥颗粒被气流吹起形成流化的状态，干燥介质带走污泥颗粒中的水分进入除尘装置进行除尘。当含湿干燥介质的温度高于其含湿气体的露点温度以上15℃时，不进行辅助加热。低温含湿气体进入导流筒向下流动，粒径较大的粉尘碰撞惯性截留区的截留罩后被截留，沿着壁面滚下落入灰斗下的第二螺旋输送机43中，而较细的粉尘可以随着气流进入惯性截留区内，在布过滤作用下，细小的粉尘也同时被截留。净化后的含湿干燥介质进入蒸发器降温，冷凝出水收集排除干燥系统，低温干燥的干燥介质进入冷凝器被加热，进入下一个循环。

b-2)干燥介质的工作过程(需要辅助加热的情况)

开启节流阀6^#节流阀76、8^#节流阀78、1^#节流阀71、2^#节流阀72。高温干燥的干燥介质经过第一空压泵5形成高压干燥介质，进入布气板后在干燥器中释放形成高速气流，污泥颗粒被气流吹起形成流化状态，干燥介质带走污泥颗粒中的水分进入除尘装置进行除尘。当含湿干燥介质的温度低于或等于其含湿气体的露点温度以上15℃时，需要开启辅热系统。开启5^#节流阀75，4^#节流阀74，3^#节流阀73，开启第二空压泵6，高温干燥的干燥介质通过辅热导流罩引入导流筒和惯性截留区之间，与低温含湿气体混合形成中温低含湿气体，通过监控惯性截留区内的温度，调节5^#节流阀75，使引入的高温干燥干燥介质的流量满足最终混合干燥介质的温度高于其露点温度15℃以上，防止含湿干燥介质在布袋上结露。其余部分于不开启辅助加热的过程一致。

3)反吹过程：当布袋内外压差达到布袋极限压差时(例如2000Pa)，或在一个设定好的反吹周期结束后(例如运行满3小时)，需要进行反吹。关闭8^#节流阀78、5^#节流阀75，开启7^#节流阀77，3^#节流阀73，开启电磁脉冲阀79，开启第二空压泵6，使高温干燥的干燥介质进入待反吹的布袋，布袋因反吹气流而膨胀，粘附在布袋外表面的粉尘落入灰斗下的第二螺旋输送机43中。反吹气流的压力为500～600kPa，喷吹时间间隔60s左右，喷吹一次的时间为0.1～0.2秒，喷吹次数为5次。反吹过程中，可以通过调节各除尘单元节流阀开闭状态，实现部分除尘单元反吹清灰，部分除尘单元继续除尘。

以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。