一种基于空气处理机组的污泥热泵干燥系统的制作方法

技术领域：

本发明涉及污泥干燥领域，特别是一种污泥热泵干燥装置。

技术背景：

随着城镇化建设不断加深和人口不断增长，污泥产量日益增多，污泥的处置已经给污水处理厂带来了极大的挑战。2018年，我国含水率80％的污泥产生量达到5800多万吨，据估计，2022年将达到8000多万吨。随着国家对环保要求的提高，污泥的处理方式由大量填埋逐渐转为焚烧。与填埋相比，污泥焚烧处理方法对污泥含水率的要求较高。即使经过深度脱水，污泥中的水分含量仍超过50％，无法满足污泥焚烧的要求，因此必须通过干化使污泥的含水率进一步降低。

目前污泥热干化以传统热干燥技术为主，具有干燥温度高，能耗高，干燥后污泥热值降低等缺点。污泥热泵干燥技术相较于传统热干燥技术具有干燥温度低，能耗低，保存污泥热值等优点。

常规的热泵污泥干燥设备将热泵系统与干燥箱系统设计为一体，干燥热空气从干燥箱的底部吹出，在干燥箱中与污泥进行热质交换成为湿热空气后，通过出风口直接进入热泵系统，依次与热泵系统的冷凝段与蒸发段完成热交换成为干燥热空气后，再从干燥箱底部吹出，形成闭式循环。传统热泵干燥箱具有节能，环境友好的特点。但是由于干燥箱系统与热泵系统设计为一体，容量大的污泥热泵干燥设备尺寸大，结构复杂，设备噪音也大。污泥干燥设备中热泵系统也存在易腐蚀等问题。因此很有必要设计一套污泥热泵干燥系统，在进一步提高污泥热泵干燥系统处理量的同时，降低工作区噪音，减少循环空气对热泵系统的腐蚀。

技术实现要素：
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针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于空气处理机组的污泥热泵干燥系统。将热泵系统与干燥箱系统分离，通过空气处理机组将两个系统相连接。该空气处理机组可集中处理干燥介质，减少干燥介质对热泵系统的腐蚀；所采用的干燥箱系统可由2台以上干燥箱并联组成，从而提高污泥热泵干燥系统的总处理能力。

为了实现上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种基于空气处理机组的污泥热泵干燥系统，其特征在于，包括热泵系统、空气处理机组和干燥箱系统；

热泵系统和空气处理机组之间通过水管连接，空气处理机组和干燥箱系统之间通过风管连接；

所述干燥箱系统为工作区，包括若干可以独立工作的干燥单元，各个单元之间通过风管连通；每个单元包括出料斗(1)、传送带(2)、进料斗(3)、干燥箱(4)、多孔板(5)；所述传送带(2)将从进料斗(3)中进入的湿污泥运送至出料斗(1)中；所述送风管(7)送入的干燥热空气经过多孔板(5)流经传送带(2)，对湿污泥进行干燥，成为湿热空气进入回风管(12)中；

所述送风管(7)将干燥热空气送回至干燥箱(4)中，形成闭式循环；

所述空气处理机组包括加热段(9)、除湿段(11)、回热器(10)、风机(8)；

所述热泵系统包括蒸发器(13)、压缩机(14)、冷凝器(15)、膨胀阀(17)、和循环水泵(18)；

所述风管包括回风管(12)和送风管(7)；

所述水管包括热水管(16)、冷水管(19)；所述热水管(16)将冷凝器(15)与空气处理机组中的加热段(9)连接，为干燥污泥提供热源；所述冷水管(19)将蒸发器(13)与空气处理机组中的除湿段(11)连接，为工作区湿热空气的冷却除湿提供冷源。

所述回热器(10)与除湿段(11)相连通；所述的除湿段(11)再通过回热器(10)与加热段(9)相连通；

所述的回风管(12)将干燥箱(4)与回热器(10)连接，回风管(12)中的湿热空气在回热器(10)中经预冷再经过除湿段(11)冷却除湿后为干冷空气；所述加热段(9)加热经过回热器(10)预热的空气；所述风机(8)将加热段(9)产生的干燥热空气送至送风管(7)中用于提供给工作区。

本发明的一种基于空气处理机组的污泥热泵干燥系统，其循环工作原理为：

所述回风管12中的湿热空气在回热器10中经预冷再经过除湿段11冷却除湿后为干冷空气，后再经加热段9加热形成干燥热空气；干燥热空气经风机8送至送风管7中，送风管7与干燥箱4底部连通，干燥热空气在干燥箱4中与湿污泥热交换后变为湿热空气，湿热空气从干燥箱4上部进入回风管12，从而形成闭合循环干燥系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：热泵系统与干燥系统分为两个相对独立的系统，干燥介质在空气处理机组中进行集中处理，减少了干燥介质对热泵系统的腐蚀。热泵系统的位置不再局限于干燥设备内部，其容量，大小均可以根据干燥箱的需求进行调整，并且不会增加干燥箱系统的尺寸和结构复杂性。此外热泵系统的位置可以根据污泥处理厂的实际情况布置在远离工作区的地方，降低工作区的噪音。

附图说明

图1是本发明一种基于空气处理机组的污泥热泵干燥系统的结构示意图。

图中：出料斗1、传送带2、进料斗3、干燥箱4、多孔板5、风阀6、送风管7、风机8、加热段9、回热器10、除湿段11、回风管12、蒸发器13、压缩机14、冷凝器15、热水管16、膨胀阀17、水泵18、冷水管19。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种基于空气处理机组的污泥热泵干燥系统，其特征在于，包括干燥箱系统、空气处理机组和热泵系统；

热泵系统和空气处理机组之间通过水管连接，空气处理机组和干燥箱系统之间通过风管连接；所述水管包括热水管16、冷水管19；所述风管包括送风管7和回风管12；

所述干燥箱系统为工作区，包括若干可以独立工作的干燥单元，各个干燥单元之间通过风管连通，各个干燥单元和空气处理机组之间通过风管连接；每个干燥单元包括出料斗1、传送带2、进料斗3、干燥箱4、多孔板5和风阀6；干燥箱4为箱体结构，为干燥容器，干燥箱4通过送风管7与空气处理机组连通；在干燥箱4与送风管7之间安装风阀6，通过调节风阀6阀门大小，控制送风管7送入干燥箱4的风量；在干燥箱的底部安装多孔板5布置，起到均匀气流的作用；进料斗3为湿污泥进入干燥箱4的进料口，湿污泥经进料斗3后落在传送带2上，在传送带2上与干燥空气发生热交换，干燥空气变为湿热空气，而干燥后的污泥经传送带2运送至出料斗1中；所述湿热空气经干燥箱4上部的回风口进入回风管12；干燥箱系统可由2台以上干燥箱并联组成，从而提高污泥热泵干燥系统的总处理能力；干燥箱4的数量可以根据热泵系统的制热量和单个干燥箱的污泥处理量进行选择；

所述空气处理机组包括加热段9、除湿段11、回热器10、风机8；所述回热器10与加热段9和除湿段11相连通；加热段9为空气加热区，通过热水管16与加热段9中的空气进行热量交换，加热加热段9中的空气，加热后的空气经风机8送入送风管7中；除湿段11为空气冷却除湿区，通过冷水管19与除湿段11中的空气进行热量交换，降低除湿段11中空气的湿度，变为干冷空气；由干燥箱回风管12中的湿热空气输送至回热器10，回热器10先将湿热空气的部分热量传递给除湿段11的干冷空气，对除湿段11的干冷空气进行预热，回热器10的湿热空气变为湿冷空气，随后湿冷空气进入除湿段11，在除湿段11除湿，除湿后的空气经回热器10再进入加热段9，进行加热干燥，最终形成干燥热空气；

所述热泵系统包括蒸发器13、压缩机14、冷凝器15、膨胀阀17、循环水泵18；冷凝器15用于持续加热热水管16中的水；蒸发器13用于持续冷却冷水管19中的水；循环水泵18为热水管16和冷水管19中水的循环流动提供动能；冷凝器15和循环水泵18的配合作用，促使热水管16中始终保持热水；而蒸发器13和循环水泵18的配合作用，促使冷水管19中始终保持冷水；

送风管7连接空气处理机组中加热段9与干燥箱系统中的干燥箱4底部，送风管7用于输送空气处理机组中的干燥热空气；回风管12连接空气处理机组中回热器10与干燥箱系统中的干燥箱4上部,回风管12用于输送干燥箱系统中的湿热空气；所述回风管12连接各干燥箱的回风口，收集各干燥箱内的湿热空气并输送至回热器。

所述热水管16将冷凝器15与空气处理机组中的加热段9连接，为干燥加热段9中的空气提供热源。所述冷水管19将蒸发器13与空气处理机组中的除湿段11连接，为除湿段11中空气的冷却除湿提供冷源。

本发明的一种基于空气处理机组的污泥热泵干燥系统，其循环工作原理为：

所述回风管12中的湿热空气在回热器10中经预冷再经过除湿段11冷却除湿后为干冷空气，后再经加热段9加热形成干燥热空气；干燥热空气经风机8送至送风管7中，送风管7与干燥箱4底部连通，干燥热空气在干燥箱4中与湿污泥热交换后变为湿热空气，湿热空气从干燥箱4上部进入回风管12，从而形成闭合循环干燥系统。

进一步限定技术方案，所述送风管7中使用风阀6调节进入干燥箱中干燥热空气的风量。

具体的，所述压缩机14为螺杆式压缩机。

所述热水管16在加热段9与干燥介质换热的部分、冷水管19在除湿段11的部分，以及回热器10均采用耐腐蚀、导热系数高的金属材料。

所述干燥箱中的进料斗3与出料斗1在进出料结束后自动关闭，确保干燥箱4为密闭状态。

所述多孔板5孔隙率为0.25～0.35。