一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统的制作方法

1.本实用新型属于污泥干燥处理技术领域，具体是涉及一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统。


背景技术：

2.污泥热干燥技术是利用热能将污泥中的水分快速去除的一种处理工艺。其水分的去除主要经历蒸发和扩散两个过程。蒸发过程是指物料表面的水分汽化，扩散过程则是指与汽化密切相关的传质过程。
3.热干燥就是由表面水汽化和内部水扩散这两个相辅相成的过程完成的。标准大气压下，每升水从常温(20℃)加热至气相需约2600kj热能，称为干化系统的“基本热能”。
4.污泥热干燥按热介质与污泥的接触方式可分为两类，一类是直接热干燥，即热对流技术的应用，国内工程应用较多的有带式干燥机、流化床式；另一类是间接热干燥，即热传导技术的应用，应用较多较成熟的包括圆盘式、薄层式、桨叶式等。同时薄层 带式干燥机的两段式也有相应应用。
5.在污泥热干燥中，热源消耗是最大的运行成本；目前间接式干燥的尾气成分中85％为水蒸汽，是污泥干燥能量消耗的最主要能量转移载体。而此部分热量目前基本都被冷却水带走，没得到很好的利用，造成了能源的浪费。
6.在污泥处理中，能源消耗费用占处理成本的主要部分。如果我们可以考虑利用干燥尾气废热这种低品质热量来做些相对容易的高含水率污泥除水之事，而高品质的蒸汽来做难度大的低含水率污泥处理的事情，从而实现能量的梯级利用。虽然相应的会在时间效率、空间用地、建设投资方面有所牺牲。但干燥段在整个厂区的占地比例并不大，尤其对于污水处理厂内的项目，所占比例更低，不会带来太大影响；投资方面可不设传统带机干燥的空气量压缩冷凝等循环环节，影响也不太大；但对于目前较为关键、大家比较关心的处理成本将会有较大下降。
7.在苏伊士两段式干燥工艺中，污泥首先经过薄层干燥机，干燥至含水率55％
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65％后经成形机切条后进入带式干燥机进行干燥。带式干燥机中利用循环空气进行干燥，经过对混合气体冷凝(水汽凝结)、再加热(利用一段尾气及锅炉蒸汽)循环利用。相对单段干燥机较大程度提高了能量利用效率，但其循环风机电耗较高；第二段出泥干度大时循环气中粉尘含量高；该工艺主要用于热电厂、水泥厂等污泥协同处置工程中，颗粒污泥对单独焚烧/热解炉等方式的进料有一定影响。
8.同时，随着生产环境要求的不断提高，在污泥(干燥)处理工程中，臭气收集处理成为必不可少的关键环节，由于房间的空间大，完全密闭较难做到。若能对此部分收集臭气加以协同利用将会提高生产效益。
9.本实用新型人致力于研究充分利用污泥干燥过程中的低品位热能，实现能量的梯级利用，节约能源、降低运行成本，促进污泥处理行业的发展，并提供一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统。


技术实现要素：

10.本实用新型提供一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，其目的在于解决在污泥热干燥中，热源消耗没得到很好的利用，造成了能源的浪费的技术问题；本实用新型系统介质采用干燥间内抽的臭气，采用非气体循环式，系统高处设置引风及除臭装置，同时利用(房间臭气)热气体的浮升力，节约能耗。本实用新型将大大降低干燥能耗，从而降低或取消目前污泥各种热处理法需外加辅助燃料的用量，节约冷却用水用电；
11.本实用新型将污泥脱水分为两段，利用第二段高温段干燥机(热传导式)废气所带走的低品位能量尾气干燥第一段低温段干燥机内的湿污泥；第一段低温段干燥机为利用低温余热的污泥干燥装置为带式或筒式直接接触式低温段干燥机，解决现有的低温干化技术中，均为空气在干燥机内与污泥接触，空气比热容很小，携带热量很有限，造成常规低温干燥系统中循环风量均比较大，从而导致循环风机等电耗很大，增加了系统能耗的技术问题。在第一段干燥机中利用低品质热量对湿污泥进行脱水干燥，同时冷凝废气中的水蒸气，提高了干燥效率，降低能耗。
12.本实用新型的技术方案如下：
13.一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，包括封闭的干燥间，及所述的干燥间内设置低温段干燥机、高温段干燥机，所述的干燥间至少包括一层、二层上下两层楼层，位于一层的高温段干燥机内的废气尾气经尾气排放管排出后，通过连接管路从除尘进气管进入位于一层的旋风除尘器除尘后，经除尘排气管排出，除尘废气尾气通过连接管路由废气/烟气气体入口进入位于二层的低温段干燥机的废气/烟气的流通通道，除尘尾气中的大部分蒸汽在所述低温段干燥机内被冷凝后，经所述低温段干燥机的废气/烟气气体出口排出，经连接管路进入位于一层的空气换热器入口，在空气换热器内换热后，经换热器出口排出，经连接管路进入位于一层的冷凝器进一步冷却，冷却后气体送至位于一层的臭气处理系统处理，冷凝器回收的废冷凝水经废水罐回收处理；
14.利用干燥间微负压除臭的抽风抽入所述干燥间内的空气/臭气做为低温段干燥介质，首先经过连接管路送入所述的空气换热器换热后，经过连接管路进入位于二层的所述的低温段干燥机的热空气进口，低温段干燥介质空气带走所述低温段干燥机内湿污泥中的水分使湿污泥脱水干燥，然后从低温段干燥机的热空气出口排出温度约60
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80℃的湿空气，经过连接管路引至位于二层楼顶的除臭系统处理；
15.污泥出低温段干燥机后经缓冲破碎仓、螺旋输送机推送进入所述的高温段干燥机中；高温段干燥机采用蒸汽热源，污泥在内部被干燥到需求干度后输送至干泥储仓中，待后续处理。
16.所述的一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，其中，所述的低温段干燥机采用带式或筒式的对流式干燥机。
17.所述的一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，其中，所述的高温段干燥机采用热传导式干燥机。
18.所述的一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，其中，所述的干燥间包括一二层楼层，所述的高温段干燥机布置在一层楼层，所述的低温段干燥机布置在二层楼层，高温段干燥机的废气冷凝设施均布设置于一层楼层，除臭系统设置于二层楼层屋顶。
19.所述的一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，其中，所述的干燥间内设置低
温段干燥介质(空气)收集管道，所述的收集管道收集气体后，首先经过设于一层的空气换热器4换热，被加热至60
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80℃，然后进入二层的低温段干燥机中干燥湿污泥。
20.所述的一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，其中，所述的高温段干燥机的废气尾气温度为95℃
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120℃。
21.所述的一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，其中，所述的低温段干燥机，包括封闭的箱体、带式湿物料传输机构，所述的传输机构包括传送皮带、皮带轮；所述的箱体中至少设置上下两层所述的传输机构，在两层所述的传输机构之间设有导流斜板，承接上层所述传输机构的传送皮带末端下来的物料并导入下层所述传输机构的传送皮带始端上面；所述的箱体顶部一端设置湿物料或污泥进料口对应上层所述传输机构的传送皮带的始端，另外在对应下层所述传输机构的传送皮带末端处所述的箱体底部设有承接其卸落湿物料的湿物料或污泥出料口；
22.所述的低温段干燥机，其中，每层所述的传输机构的下方设有与其平行的沿其长度方向的废气/烟气的流通通道，所述废气/烟气的流通通道为密闭的腔体结构，在所述的腔体结构外壁上固定多根横向排列的传热热管，且该传热热管两端分别插入所述的腔体结构内部，上层的所述腔体结构与下层所述腔体结构的一端通过连通管连接连通构成u形，连通管一侧的下层所述腔体结构的端头的端面安装在所述的箱体侧壁上封闭；上层所述的腔体结构的另一端设有废气/烟气气体出口安装在所述的箱体侧壁上并在所述湿物料或污泥进料口一侧，下层所述的腔体结构的另一端设有废气/烟气气体入口安装在所述的箱体底壁上并在废气/烟气气体出口同侧；
23.所述的低温段干燥机，其中，所述的箱体内的上层所述流通通道的上方、下方箱体内空间构成了u形的热空气介质通道；所述u形的热空气介质通道的上层端部设置热空气出口安装在所述的箱体侧壁上设于废气/烟气气体出口同侧上部，其下层端部设置热空气进口安装在所述的箱体侧壁上设于废气/烟气气体出口同侧下部；
24.所述的低温段干燥机，其中，所述箱体顶面设置蒸汽腔为中空的金属夹层结构，所述的夹层一端设置蒸汽/热水介质入口安装在所述的箱体顶面，另一端设置蒸汽/热水介质出口安装在所述的箱体侧壁上设于热空气出口同侧上部，所述的夹层内通入蒸汽/热水介质。
25.所述的低温段干燥机，其中，所述的连通管设置2个，并位于所述的流通通道及所述的传输机构两侧；下层所述腔体的所述废气/烟气气体入口位于所述湿物料或污泥出料口的两侧设置2个。
26.所述的低温段干燥机，其中，所述废气/烟气的流通通道的腔体结构上，设置冷凝液收集导流口连接所述箱体外部冷凝液导流管导入废水罐。
27.本实用新型的技术特点
28.(1)充分利用干燥尾气中的蒸汽热量；
29.(2)污泥分为两段式干燥，其中低温段在前，高温段在后；高温段干燥采用热传导式，低温段干燥采用热对流式；由于第一段污泥湿度大，无粉尘爆炸等危险；
30.(3)低温段的热源主要利用高温段尾气中的热量，主要是水蒸气潜热。高温段干燥机尾气经旋风除尘后进入低温段干燥机，在其中水汽得到冷凝，冷凝液集中收集处理，尾气出低温段干燥机经空气换热器、水冷器进一步冷却后送臭气处理系统。
31.(4)低温段干燥介质(空气)利用干燥间微负压除臭的抽风，首先经过空气换热器后进入低温段干燥机，出低温段干燥机的湿空气温度约60
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80℃，引至除臭系统处理，进一步降低能耗。
32.(5)低温段干燥机采用带式或筒式带加热(对流式)干燥机，在其中高温段尾气得到冷凝，湿污泥中的水分被空气(房间抽气)携带走实现脱水干燥。
33.实用新型效果
34.本实用新型充分利用污泥间接干燥过程中的低品位热能，实现能量的梯级利用；同时充分利用房间抽风除臭气体，低温段干燥机空气无需不停地压缩循环，减少能量消耗，经测算与一段式相比可降低能耗20
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35％；大幅减少常规高、低温段干燥机的循环冷却水用量，虽然相对一段式干燥法会增加部分用地面积，但节能节水效果明显，大大降低运行成本；提高了干燥效率，降低能耗。对污泥处理的新建或改造项目均可利用，具有很好的应用价值及广阔的市场前景。
附图说明
35.图1为本实用新型的低温段干燥机结构示意图，
36.图2为图1连通管1032位置截面图，
37.图3为本实用新型的干燥系统连接、工作流程示意图，
38.图4为本实用新型的干燥系统平面布置示意图，
39.图5为本实用新型的干燥系统剖面布置示意图。
40.附图编号说明：，
41.低温段干燥机1、高温段干燥机2、旋风除尘器3、空气换热器4、空气换热器气体入口401、冷凝器5、废气风机51，臭气处理系统6，废水罐7、除臭系统8、洗涤塔81、生物滤池82、气泵83，缓冲破碎仓9、螺旋输送机10、干泥储仓11、干燥间12；
42.低温段干燥机编号说明：箱体101、湿物料或污泥进料口1011、湿物料或污泥出料口1012、传输机构102、传送皮带1021、传送皮带始端10211、传送皮带末端10212、导流斜板1022、废气/烟气的流通通道103、传热热管1031、连通管1032、端头1033、废气/烟气气体入口1034、废气/烟气气体出口1035、冷凝液收集导流口1036、热空气介质通道104、热空气进口1041、热空气出口1042、金属夹层结构105、蒸汽/热水介质入口1051、蒸汽/热水介质出口1052、成型机106。
具体实施方式
43.下面结合图1
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4对本实用新型做进一步详细描述：
44.本实用新型的一种能量梯级利用的高能效污泥干燥系统，包括封闭的干燥间，及所述的干燥间内设置低温段干燥机、高温段干燥机，所述的干燥间12至少包括一层、二层上下两层楼层，位于一层的高温段干燥机2内的废气尾气经尾气排放管排出后，通过连接管路从除尘进气管进入位于一层的旋风除尘器3除尘后，经除尘排气管排出，除尘废气尾气通过连接管路由废气/烟气气体入口1034进入位于二层的低温段干燥机1的废气/烟气的流通通道103，除尘尾气中的大部分蒸汽在所述低温段干燥机内被冷凝后，经所述低温段干燥机的废气/烟气气体出口1035排出，经连接管路进入位于一层的空气换热器4入口，在空气换热
器内换热后，经换热器出口排出，经连接管路进入位于一层的冷凝器5进一步冷却，冷却后气体送至位于一层的臭气处理系统6处理，冷凝器5回收的废冷凝水经废水罐7回收处理；
45.利用干燥间微负压除臭的抽风抽入所述干燥间内的空气/臭气做为低温段干燥介质，首先经过连接管路送入所述的空气换热器4换热后，经过连接管路进入位于二层的所述的低温段干燥机1的热空气进口1041，低温段干燥介质空气带走所述低温段干燥机内湿污泥中的水分使湿污泥脱水干燥，然后从低温段干燥机的热空气出口1042排出温度约60
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80℃的湿空气，经过连接管路引至位于二层楼顶的除臭系统8处理；
46.污泥出低温段干燥机后经缓冲破碎仓9、螺旋输送机10推送进入所述的高温段干燥机2中；高温段干燥机采用蒸汽热源，污泥在内部被干燥到需求干度后输送至干泥储仓11中，待后续处理；
47.所述的低温段干燥机采用带式或筒式的对流式干燥机。
48.所述的高温段干燥机采用热传导式干燥机。
49.所述的干燥间12包括一二层楼层，所述的高温段干燥机2布置在一层楼层，所述的低温段干燥机1布置在二层楼层，高温段干燥机的废气冷凝设施均布设置于一层楼层，除臭系统8设置于二层楼层屋顶。
50.所述的干燥间12内设置低温段干燥介质(空气)收集管道，所述的收集管道收集气体后，首先经过设于一层的空气换热器4换热，被加热至60
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80℃，然后进入二层的低温段干燥机1中干燥湿污泥。
51.所述的高温段干燥机2的废气尾气温度为95℃
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120℃之间变化，如100℃、105℃。
52.所述的低温段干燥机，包括封闭的箱体、带式湿物料传输机构，所述的传输机构包括传送皮带、皮带轮；所述的箱体101中至少设置上下两层所述的传输机构102，在两层所述的传输机构之间设有导流斜板1022，承接上层所述传输机构的传送皮带1021末端下来的物料并导入下层所述传输机构的传送皮带始端10211上面；所述的箱体顶部一端设置湿物料或污泥进料口1011对应上层所述传输机构的传送皮带的始端10211，另外在对应下层所述传输机构的传送皮带末端10212处所述的箱体底部设有承接其卸落湿物料的湿物料或污泥出料口1012；
53.所述的低温段干燥机，其中每层所述的传输机构的下方设有与其平行的沿其长度方向的废气/烟气的流通通道103，所述废气/烟气的流通通道为密闭的腔体结构，在所述的腔体结构外壁上固定多根横向排列的传热热管1031，且该传热热管两端分别插入所述的腔体结构内部，上层的所述腔体结构与下层所述腔体结构的一端通过连通管1032连接连通构成u形，连通管一侧的下层所述腔体结构的端头的端面安装在所述的箱体侧壁上封闭；上层所述的腔体结构的另一端设有废气/烟气气体出口1035安装在所述的箱体侧壁上并在所述湿物料或污泥进料口一侧，下层所述的腔体结构的另一端设有废气/烟气气体入口1034安装在所述的箱体底壁上并在废气/烟气气体出口1035同侧；传热热管1031两端固定在所述的腔体结构上，且两端头深入插入所述的腔体结构内部增加传热面积。
54.所述的低温段干燥机，其中所述的箱体内的上层所述流通通道的上方、下方箱体内空间构成了u形的热空气介质通道104；所述u形的热空气介质通道的上层端部设置热空气出口1042安装在所述的箱体侧壁上设于废气/烟气气体出口1035同侧上部，其下层端部设置热空气进口1041安装在所述的箱体侧壁上设于废气/烟气气体出口1035同侧下部；
55.所述的低温段干燥机，其中所述箱体顶面设置蒸汽腔为中空的金属夹层结构105，所述的夹层一端设置蒸汽/热水介质入口1051安装在所述的箱体顶面，另一端设置蒸汽/热水介质出口1052安装在所述的箱体侧壁上设于热空气出口1042同侧上部，所述的夹层内通入蒸汽/热水介质。
56.所述的低温段干燥机，其中，所述的连通管设置2个，并位于所述的流通通道及所述的传输机构两侧；下层所述腔体的所述废气/烟气气体入口位于所述湿物料或污泥出料口的两侧设置2个。
57.所述的低温段干燥机，其中，所述废气/烟气的流通通道的腔体结构上，设置冷凝液收集导流口1036连接所述箱体外部冷凝液导流管导入废水罐。
58.参见图1
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2所示，本实用新型系统主设备包括：对流式低温段干燥机，缓冲破碎仓，热传导式高温段干燥机，空气换热器，冷凝器，低温段干燥机的引风机及除臭系统等。
59.湿污泥首先进入低温段干燥机，低温段干燥机为对流式的带式干燥机。利用空气换热器换热后出来的热气体即房间抽的臭气，携带走污泥中的部分水分，同时低温段干燥机内设有对空气的再热措施，热源为高温段干燥机尾气，从而增加湿空气的携湿量。干燥机顶部干燥间屋顶设有引风机，将低温段干燥机的携湿热空气引至除臭设施处理。污泥出低温段干燥机后经缓冲破碎仓进入二级热传导式高温段干燥机中；
60.二级高温段干燥机采用蒸汽热源，污泥在内部被干燥到需求干度后输送至干泥储仓中，待后续处理；干燥机废气温度约100℃多度，其中含有大量水蒸汽，经除尘器后进入前述低温段干燥机中：一方面加热低温段干燥机中的湿空气，另一方面废气中的大部分蒸汽被冷凝收集导出引到废水罐；废气出干燥机后依次进入空气换热器、冷凝器水冷充分冷却后进入炉膛或其他臭气处理系统。
61.干燥间的房间除臭抽风经空气换热器后进入前述低温段干燥机中，与湿污泥接触吸湿后，被引至顶部的除臭系统进行处理。
62.参见图1所示，湿污泥通过顶部的成型机进入上层传输机构的传送皮带始端，在传送皮带末端落料经导流斜板至下层传输机构的传送皮带始端，然后被输送至末端卸到箱体底部设有的湿物料或污泥出料口送出。湿污泥经过上下两层传输延长了干燥时间，提高了干燥效率。
63.所述的低温段干燥机，其中每层传送皮带的下方设有废气/烟气的流通通道的密闭的腔体结构，在腔体结构设有传热热管，传热热管增加了传热面积，废气/烟气气体入口设于下侧流通通道的侧面，废气从入口进入后，通过另一端两侧面的连通管进入上层废气/烟气的流通通道，并于另一端头的废气/烟气气体出口引出。同时废气中被冷凝的液体通过每个腔体的收集导流口排走至废水罐后净化处理待用；废气(烟气)通过与空气换热得到冷却，实现余热利用。由于废气/烟气的流通通道在传送皮带的下方设置呈u形上下层结构连通，延长了废气的流通行程，充分利用了废气的余热，并且使废气中的蒸汽充分冷凝，最大限度的利用了废气的余热，提高了干燥效率。废气含水率大，携带热量大，冷凝后释放的热量大对空气介质持续加热，提高了干燥效率。
64.所述的低温段干燥机，其中所述废气/烟气的流通通道的腔体结构上，设置冷凝液收集导流口1036连接所述箱体外部冷凝液导流管导入废水罐7后净化处理再利用。
65.所述的低温段干燥机，其中在两个废气/烟气的流通通道的上方是干燥介质热空
气的通道，热空气进口设于底部湿物料或污泥出料口端，热空气出口设于顶部湿物料或污泥进料口端。热空气在通道中可穿过传输带与污泥接触，并带走泥中水分，污泥被热空气携带走水分从而实现干燥，热空气并被通道下侧的传热热管不断加热提高吸湿能力，同时提高空气的携湿能力及干燥效率，降低了能耗。最后由上部通道的热空气出口排出。顶盖设有蒸汽腔，以防止携带水汽的空气在顶部遇冷后，水分凝结返回污泥中。箱体内充满热空气，热空气被上层废气/烟气的流通通道隔成上下u形的热空气介质通道，热空气从热空气介质通道下层循环到上层出口排出，延长了热空气在箱体内的停留时间，从而不断被废气/烟气的流通通道及传热热管加热，提高了携湿能力，提高了干燥效率。
66.实施例
67.本实用新型系统如图1
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4所示，工作流程如下：
68.(1)本实用新型系统采用高、低温两段式干燥机，其中低温段干燥机热源采用高温段干燥机的废气热量。湿污泥首先进入低温段干燥机，低温段采用可利用低温余热的低能耗干燥机，利用热空气(臭气)直接干燥方式。污泥在低温段干燥后，经螺旋输送至一楼高温段干燥机。达到预定干度后(一般65
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90％)，输送至干泥储仓中待用。
69.(2)高温段干燥机产生的废气中含有大量蒸汽及不凝气体，经旋风除尘器除尘后进入前述低温段干燥机中，在低温段干燥机中大部分蒸汽被冷凝，然后经过空气换热器、冷凝器进一步冷却后送至炉膛等臭气处理设施。
70.(3)干燥间除臭抽风空气在空气换气器被加热后，在低温段干燥机中吸热吸湿，带走污泥中的部分水分，达到污泥脱水干燥作用；携带水汽的湿热空气被引至屋顶除臭系统(洗涤 生物除臭)处理达标后排放。
71.本实用新型系统设备位置布置说明：
72.(1)两段干燥机分别布置在厂房干燥间楼层的一二层，其中高温段干燥机布置在一层，低温段干燥机布置在二层，高温段干燥废气冷凝设施等均布设置于一层。生物除臭系统设施设置于楼层的屋顶。如图4、5所示：
73.(2)为实现干燥间微负压气体不外漏，在房间内部设置收集管道，气体收集后首先经过设于一层的空气换热器，被加热至60
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80℃，然后进入二层的低温段干燥机中，吸热吸湿后引至屋顶除臭系统处理。
74.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。