专利名称:高新利用余热的污泥干燥系统技术
技术领域:
本发明涉及一种污泥干燥系统,特别是涉及一种利用蒸汽余热的污泥干燥系统。
背景技术:
在工厂中往往存在高温的蒸汽乏汽,或者由于锅炉选配时,为了满足一部分需求高温高压的工况,而出现另一部分蒸汽需要中间减压的情况,这样蒸汽乏汽和中间减压的过程就会造成蒸汽能量的浪费。污泥干燥系统中采用热泵已经是比较普遍的技术手段,通过热泵可以实现比较少的高品质能源,获得3倍以上的低品位热能,但是热泵对于高温的蒸汽能量却不能够应用,由于冷媒在高温工况下压力会非常高,远远超出了现有热泵的吸热能力,如100度以上的蒸汽中吸取热量,其蒸发器就远远超出了现有的制冷系统能力。与烟气等其他气体不同,高温蒸汽除了温度高以外,还有较大的压力,而直接利用这种蒸汽加热污泥是对高品位能源的一种浪费,如何高效的利用这种能源成为当前面临的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上面提到的问题,提供一种高效的利用蒸汽乏汽和高 压蒸汽中间减压过程的能量,实现污泥加热,及综合利用各种热源来提高污泥加热效率的系统。一种利用余热的污泥干燥系统,包括热泵装置、风路、污泥干燥装置,其特征在于还包括从蒸汽供应口引出蒸汽,驱动热泵装置中的压缩机;所述的压缩机为蒸汽驱动的压缩机,工质空气从风路经热泵装置的冷凝换热器加热后,进入污泥干燥装置干燥污泥。其中,引出蒸汽是有大于O. 5bar的蒸汽。其中,所述的热泵装置的冷凝换热器之后还设置有中间换热器,引出蒸汽给压缩机做功后的乏汽经过中间热交换器进一步加热工质空气。其中,所述的引出蒸汽给压缩机做功后的乏汽用于其他需要低压蒸汽处。其中,所述的引出蒸汽给压缩机做功后的乏汽通入污泥干燥装置中,用于加热湿度为60%以上的污泥。其中,所述的热泵装置的冷凝换热器之后还设置有中间换热器,引出蒸汽经过中间热交换器加热工质空气。其中,所述的热泵装置的蒸发器也在风路中,工质空气从污泥干燥装置中排出后,先经过热泵装置的蒸发器换热,然后再经过冷凝器加热。其中,所述的工质空气在密闭的风路中循环。其中,所述的引入蒸汽是由干燥后的污泥燃烧后产生的。其中,所述的干燥后的污泥燃烧后产生的高温烟气,经过中间热交换器加热工质空气。本采用蒸汽驱动的压缩机组成的热泵系统,一方面可以有效的利用蒸汽做功的能力,从环境空气中或者回气中吸收大量的热能,另一方面,蒸汽压缩机排出的乏汽仍然具有较高的温度,可以用于加热污泥,使得蒸汽的能量得到对大程度的使用,特别是当污泥干燥后,作为燃料燃烧产生的蒸汽和高温的烟气,用于干燥污泥中,将极大的提高污泥干燥的综合效率。
图I为本发明实施例一的系统图;图2为本发明实施例二的系统图;图3为本发明实施例三的系统图; 图4为本发明实施例四的系统图;图5为本发明实施例五的系统图;图6为本发明实施例六的系统图。其中1为污泥干燥系统;2为蒸汽供应口 ;3为高压蒸汽管路;4为蒸汽乏汽;5为蒸发器;6为冷凝器;7为节流机构;8为蒸汽驱动压缩机;9为风路;10为中间换热器;11为热泵装置;12为污泥干燥装置;13为风机;14为压缩机的驱动部
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。实施例一如图I所示为本发明实施例一的系统图,图中整个污泥干燥系统I包括热泵装置
11、污泥干燥装置12和蒸汽供应口 2 ;热泵装置11如图中虚线框中的内容,通过蒸汽驱动压缩机8使气态冷媒工质增压增温,驱动冷媒工质经过冷凝器6散热凝结成高压液态冷媒,经过节流机构7节流成低压液体,在蒸发器5中吸热蒸发成低压气态,被蒸汽驱动压缩机8吸收回压缩机,如此循环往复。蒸汽供应口引出高温高压蒸汽,经过高压蒸汽管路3蒸汽进入压缩机的驱动部14,驱动压缩机8转动,高压蒸汽做功后成为压缩机8排出的蒸汽乏汽
4。风路9连通热交换器(如冷凝器6)和污泥干燥装置、使工质空气得以在其中流动实现污泥干燥的风道。如图I中室外空气经过热泵装置11的冷凝器6,通过与冷凝器6换热来提高工质空气的温度,经过加热的工质空气进入污泥干燥装置12,加热污泥吸收污泥的水份,实现污泥的干燥,经过降温和加湿的工质空气从污泥干燥装置中排出;另一方面为了使工质空气能够循环,并以一定的流量循环,在风路9上设置有风机13驱动空气循环。在本实施例一中,通过利用工厂的余热高压蒸汽可以驱动压缩机,对于其他工艺产生的高压蒸汽尾汽或者由于设备选型造成的一些高压蒸汽必须进行减压处理,就可以通过蒸汽驱动压缩机把蒸汽中高品质的压力能量利用起来,并通过热泵的形式,通过较少的高品位能量从空气中得到较多的热能,从而提高了加热量,大大提高了污泥干燥的效率。在本实施例一中,从锅炉来的高压蒸汽标准压力(表压)5Bar,而工艺需要的蒸汽压力(表压)为IBar,其中的蒸汽压力的压差一般通过减压阀来降压,对于能源是一种浪费。采用热泵模块11后,高压引入蒸汽驱动压缩机做功,可以控制其出口的乏汽压力略高与IBar,从而即满足了工艺要求,又使这部分高压蒸汽的高品质能量得以合理利用,特别是通过热泵原理,可以为污泥干燥系统提高2. 5倍以上的热能。实践表明,一般从蒸汽供应口2引出蒸汽是有大于O. 5bar的蒸汽,才可以用作驱动压缩机做功。如图2所不,本发明实施例二与实施例一的不同之处在于工质空气的风路9是一个封闭的系统,即从污泥干燥装置12中排出的工质空气经过风路9与热泵装置11的蒸发器5进行热交换,工质空气中的水蒸气会放出热量从而凝结出冷凝水,变成含湿量较小的空气;同时,由于含湿量大的空气含有比较大的焓,可以有效的提高蒸发器5的蒸发温度,从而提高热泵装置11的制热量,从而提高整个污泥干燥系统I的干燥效果。同时采用封闭的工质空气循环系统,可以避免有害有异味的工质空气进入大气,减少环境污染。在本实施例中,引入蒸汽的压力为I. 5bar,驱动压缩机做功后,蒸汽压力小于O. 3bar,从节能角度,这样的蒸汽乏汽4仍然有一定的热能,可以根据工厂的实际需求,蒸汽乏汽4直接用于其它需要蒸汽处,如淋浴,生活热水。其余未述部分详见实施例一,不再重复。如图3所示,本发明实施例三与实施例一的不同之处在于工质空气经过热泵装置的冷凝换热器6之后,还设置有中间换热器10,在中间换热器10中,弓丨出蒸汽给压缩机8 做功后的乏汽4经过中间热交换器10进一步加热工质空气,提高工质空气的温度和降低其相对湿度。当工质空气温度提闻后,可以提闻工质空气热传递速度,同时提闻工质空气的单位体积可吸收水气的量,从而提高干燥污泥的效率,这样的空气对湿度较低的污泥干燥的效果要远远大于只是经过热泵装置11的冷凝换热器6加热的低温空气。通过对乏汽的降温,可以很好的使水蒸汽凝结成冷凝水,利于蒸汽冷凝水的回收。其余未述部分详见实施例一,不再重复。如图4所示,本发明实施例四与实施例一的不同之处在于在热泵装置11的冷凝器6到污泥干燥装置12之间的风路9上还设置有中间换热器10,从蒸汽供应口 2引出蒸汽经过中间热交换器10加热工质空气,从而一方面会比实施例三进一步提高工质空气的温度,另一方面,由于引出蒸汽的流量比较大,可以使工质空气稳定的保持一个比较高的温度,这些实施例三方案无法满足的。为了满足进一步提高工质温度的要求,有时经过驱动压缩机的乏汽无法达到相应的温度,另外,或者不能够满足工质空气提高温度和空气干度的要求。在本实施例中,由于高温的工质空气加热污泥,提高了污泥的干燥效率,同时,污泥的最终的干度也显著提高。干燥的污泥作为工厂蒸汽锅炉的加热燃烧原料参与加热蒸汽,这样会进一步提高能源的综合利用效率。其余未述部分详见实施例一,不再重复。如图5所示,本发明实施例五与实施例一的不同之处在于当出现污泥干燥装置12内有急速加热需求时,或者出现很难干燥污泥的情况时,需要更加高温度和传热能力的加热介质情况下,可以直接用高温高压的引出蒸汽或者给压缩机8做功后的乏汽4通入污泥干燥装置中,用于加热相对湿度为40%以下的污泥。由于高温高压蒸汽都有很高的温度,而且,往往存在很高的干度,所以,在加热的同时还具有吸收水蒸汽的能力。但是,这种方案,只适合于需要紧急加热或者加热难度较大的情况下。其余未述部分详见实施例一,不再重复。如图6所示,本发明实施例六与实施例一的不同之处在于在热泵装置11的冷凝器6到污泥干燥装置12之间的风路9上还设置有中间换热器10,干燥后的污泥燃烧后产生的高温烟气,经过中间热交换器10加热工质空气。由于该高温气体会有很高的温度,所以,与实施例四相比,可以产生温度更高的工质气体。可以进一步的充分利用干燥污泥燃烧产生的热能,一部分提高蒸汽的品质,从而通过热泵系统从环境中吸收更多的热能,另一部分,通过烟气的形式直接加热工质空气,从而回避了热泵无法把空气温度加热太高的弊病, 综合而高效的解决了污泥干燥的问题。其余未述部分详见实施例一,不再重复。
权利要求
1.一种利用余热的污泥干燥系统,包括热泵装置(11)、风路(9)、污泥干燥装置(12),其特征在于还包括从蒸汽供应口(2)引出蒸汽,驱动热泵装置(11)中的压缩机(8);所述的压缩机(8)为蒸汽驱动的压缩机(8),工质空气从风路(9)经热泵装置(11)的冷凝换热器(6)加热后,进入污泥干燥装置(12)干燥污泥。
2.根据权利要求I所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的蒸汽供应口2引出蒸汽是大于O. 5bar的蒸汽。
3.根据权利要求I所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的热泵装置(11)的冷凝换热器(6)之后还设置有中间换热器(10),引出蒸汽给压缩机(8)做功后的蒸汽乏汽(4)经过中间换热器(10)进一步加热工质空气。
4.根据权利要求I所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的引出蒸汽给压缩机(8)做功后的蒸汽乏汽(4)用于其他需要低压蒸汽处。
5.根据权利要求I所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的引出蒸汽给压缩机(8)做功后的蒸汽乏汽(4)通入污泥干燥装置(12)中,用于加热相对湿度为40%以下的污泥。
6.根据权利要求I所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的热泵装置(11)的冷凝换热器(6)之后还设置有中间换热器(10),引出蒸汽经过中间换热器(10)加热工质空气。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的热泵装置(11)的蒸发器(5)也在风路(9)中,工质空气从污泥干燥装置(12)中排出后,先经过热泵装置(11)的蒸发器(5)换热,然后再经过冷凝换热器(6)加热。
8.根据权利要求7所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的工质空气在密闭的风路(9)中循环。
9.根据权利要求I至6中任一项所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的引入蒸汽是由干燥后的污泥燃烧后产生的。
10.根据权利要求9所述的利用余热的污泥干燥系统,其特征在于所述的干燥后的污泥燃烧后产生的高温烟气,经过中间换热器(10)加热工质空气。
全文摘要
一种利用余热的污泥干燥系统,包括热泵装置、风路、污泥干燥装置,其特征在于还包括从蒸汽供应口引出蒸汽,驱动热泵装置中的压缩机;所述的压缩机为蒸汽驱动的压缩机,工质空气从风路经热泵装置的冷凝换热器加热后,进入污泥干燥装置干燥污泥。通过蒸汽驱动的热泵产生的热源可以高效的利用高压蒸汽的压力能,同时对于产生的低压乏汽和烟气等高温热源组合加热工质空气,从而产生不同温度的工质空气,通过用不同温度的空气区别加热不同湿度的污泥,可以综合的提高污泥干燥的效果。
文档编号C02F11/12GK102874999SQ20111019756
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者张信荣, 盛剑霄 申请人:北大工学院绍兴技术研究院