本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)及干化方法。

背景技術(shù)：

長久以來，我國污水處理行業(yè)普遍存在“重水輕泥”的情況，污泥處理處置狀況遠(yuǎn)不能達(dá)到穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化處置要求。面對國內(nèi)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢，住建部和發(fā)改委等出臺一系列政策規(guī)劃性文件指導(dǎo)污泥處理處置行業(yè)發(fā)展，要求熱電聯(lián)產(chǎn)煤電機組布局耦合污泥發(fā)電技改項目。因此，耦合燃煤鍋爐資源化處置污泥固廢作為污泥處置市場的最優(yōu)選擇之一，將占據(jù)越來越多分量。耦合大型燃煤鍋爐處置污泥將成為未來污泥處置行業(yè)的主流力量。

目前大型燃煤鍋爐協(xié)同處置污泥的工藝路線主要有直接摻燒和干化摻燒兩種，干化摻燒又以蒸汽干化和熱風(fēng)干化兩種為主流工藝。

傳統(tǒng)蒸汽圓盤污泥干化工藝具有技術(shù)成熟、處理能力強、對環(huán)境影響小、占地小等優(yōu)點；傳統(tǒng)熱風(fēng)干化工藝具有技術(shù)成熟，熱源品質(zhì)要求較低，物料適應(yīng)能力強等優(yōu)點。但無論熱風(fēng)干化還是蒸汽干化，高能耗成為該技術(shù)的發(fā)展掣肘，很大程度上降低了該工藝在市場上的競爭力。

目前已出現(xiàn)兩段式蒸汽-熱風(fēng)余熱利用污泥干化工藝，通過閃蒸設(shè)備將高溫高壓蒸汽冷凝水閃蒸成低溫低壓蒸汽，用于熱風(fēng)再加熱，實現(xiàn)二級能量梯級利用系統(tǒng)，該工藝可節(jié)省蒸汽，達(dá)到節(jié)能目的，但在實際生產(chǎn)運行角度而言，存在對進(jìn)料污泥局限性大，且熱風(fēng)干化系統(tǒng)的高含塵循環(huán)熱風(fēng)直接進(jìn)入蒸汽干化系統(tǒng)的乏汽回?zé)崞髦信c含塵乏汽換熱，導(dǎo)致乏汽回?zé)崞鹘?jīng)常堵塞；據(jù)工程現(xiàn)場調(diào)研，回?zé)釗Q熱器需每星期停運清洗一次，難以實現(xiàn)大型工業(yè)化的連續(xù)運轉(zhuǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種能耗低，循環(huán)熱效率高，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性好的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)及干化方法。

解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的污泥干化系統(tǒng)能耗較大，循環(huán)效率低，且乏汽回?zé)崞魅菀锥氯?，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差，連續(xù)性較差。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，包括蒸汽干化系統(tǒng)，熱風(fēng)干化系統(tǒng)，以及連通蒸汽干化系統(tǒng)和熱風(fēng)干化系統(tǒng)的循環(huán)換熱系統(tǒng)；

蒸汽干化系統(tǒng)包括至少一個蒸汽干化機，蒸汽干化機的出汽口通過管道依次與乏汽回?zé)崞骱头ζ淠鞔?lián)；

熱風(fēng)干化系統(tǒng)包括至少一個熱風(fēng)干化機，熱風(fēng)干化機的出氣口通過管道依次與熱風(fēng)冷凝器、熱風(fēng)預(yù)熱器和熱風(fēng)再熱器串聯(lián)，熱風(fēng)再熱器的出汽口與熱風(fēng)干化機的熱風(fēng)進(jìn)口連通；

循環(huán)換熱系統(tǒng)為循環(huán)介質(zhì)的獨立循環(huán)系統(tǒng)，包括連通乏汽回?zé)崞髋c熱風(fēng)預(yù)熱器的熱泵。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述熱泵的循環(huán)低溫介質(zhì)的低介出口通過低介進(jìn)管與乏汽回?zé)崞鞯睦浣檫M(jìn)口連通，乏汽回?zé)崞鞯睦浣槌隹谕ㄟ^低介回管與熱泵的循環(huán)低溫介質(zhì)的低介進(jìn)口連通，熱泵的循環(huán)高溫介質(zhì)的高介出口通過高介進(jìn)管與熱風(fēng)預(yù)熱器的熱介進(jìn)口連通，熱風(fēng)預(yù)熱器的熱介出口通過回液管與低介進(jìn)管連通。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述熱風(fēng)再熱器的疏水出口通過第一并管與高介進(jìn)管連通。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述蒸汽干化機的疏水出口通過第二并管與高介進(jìn)管連通。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述蒸汽干化機的進(jìn)料口與濕污泥儲倉連通；熱風(fēng)干化機的進(jìn)料口與濕污泥儲倉連通，或與蒸汽干化機的出料口連通。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，進(jìn)一步的，所述蒸汽干化機的出氣口與乏汽回?zé)崞鞯倪M(jìn)汽口連接，乏汽回?zé)崞鞯某銎谂c乏汽冷凝器的熱源進(jìn)口連通，冷凝后的乏汽送至鍋爐進(jìn)行焚燒處理；熱風(fēng)干化機的出氣口與熱風(fēng)冷凝器的熱源進(jìn)口連通，熱風(fēng)冷凝器的熱源出口與熱風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)氣口連通，熱風(fēng)預(yù)熱器的出氣口與熱風(fēng)再熱器的進(jìn)氣口連通。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，包括以下步驟：

步驟一、濕污泥物料進(jìn)入蒸汽干化機蒸干，含有雜質(zhì)的高溫蒸汽進(jìn)行余熱回收降溫后，進(jìn)行冷凝，回收的余熱進(jìn)入循環(huán)換熱系統(tǒng)進(jìn)行熱能再利用；

步驟二、污泥物料進(jìn)入熱風(fēng)干化機干燥，含有雜質(zhì)和水汽的熱風(fēng)進(jìn)行降溫除水后再次進(jìn)行預(yù)熱和加熱，然后送入熱風(fēng)干化機循環(huán)干化污泥物料，預(yù)熱過程中利用循環(huán)換熱系統(tǒng)中熱泵回收升溫后的熱能進(jìn)行加熱。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，進(jìn)一步的，步驟一具體包括以下步驟：

1.1、濕污泥物料，被高溫蒸汽加熱蒸發(fā)，蒸干后排出蒸汽干化機；

1.2、干化乏汽在乏汽回?zé)崞髦羞M(jìn)行熱能回收，與乏汽回?zé)崞髦械难h(huán)介質(zhì)熱交換降溫，循環(huán)介質(zhì)從乏汽回?zé)崞髦谢厥沼酂岷筮M(jìn)入熱泵，熱泵將部分循環(huán)介質(zhì)加熱后送至熱風(fēng)預(yù)熱器中再利用，剩余部分循環(huán)介質(zhì)降溫后送回乏汽回?zé)崞餮h(huán)吸熱；

1.3、回收熱能的干化乏汽冷卻后排出蒸汽干化系統(tǒng)，進(jìn)行后續(xù)處理。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，進(jìn)一步的，步驟二具體包括以下步驟：

2.1、污泥物料經(jīng)過高溫?zé)犸L(fēng)加熱干燥，干化后排出熱風(fēng)干化機；

2.2、蒸發(fā)出的含有雜質(zhì)和水汽的熱風(fēng)在熱風(fēng)冷凝器中降溫冷卻，除去熱風(fēng)中的大量水汽和雜質(zhì)；

2.3、冷卻干燥后的熱風(fēng)經(jīng)過熱風(fēng)預(yù)熱器，利用經(jīng)過循環(huán)換熱系統(tǒng)處理后的熱能進(jìn)行預(yù)熱；

2.4、預(yù)熱后的熱風(fēng)在熱風(fēng)再熱器中與高溫蒸汽換熱，升溫后再進(jìn)入熱風(fēng)干化機，循環(huán)利用。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，進(jìn)一步的，所述蒸汽干化機產(chǎn)生的疏水和熱風(fēng)再熱器產(chǎn)生的疏水分別送至熱風(fēng)預(yù)熱器中進(jìn)行余熱利用。

本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)及干化方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明包括蒸汽干化和熱風(fēng)干化兩段處理線，各自產(chǎn)生的含有大量雜質(zhì)的高溫蒸汽分別處理，并利用熱泵回收利用蒸汽干化系統(tǒng)中的乏汽熱能，將其引入熱風(fēng)干化系統(tǒng)中，為干燥冷卻的熱風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，為熱風(fēng)的循環(huán)使用提供保障，大大降低了熱風(fēng)循環(huán)所耗費的熱能，降低了整體干化系統(tǒng)的能耗損失，提高了熱能的利用率和循環(huán)熱效率。

本發(fā)明中循環(huán)介質(zhì)有著獨立的循環(huán)系統(tǒng)，與蒸汽干化系統(tǒng)中的乏汽和熱風(fēng)干化系統(tǒng)中的熱風(fēng)均為非接觸換熱，循環(huán)介質(zhì)中不會融入雜質(zhì)，有效避免了乏汽回?zé)崞骱蜔犸L(fēng)預(yù)熱器的堵塞，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和連續(xù)性，也有效提高了熱能利用率，大幅度降低了污泥干化的能耗。

本發(fā)明使用的熱泵為增溫型熱泵，將從乏汽回?zé)崞髦谢厥盏臒崮芗兄烈徊糠盅h(huán)介質(zhì)中送至熱風(fēng)預(yù)熱器中作為熱源對冷卻干燥的熱風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，剩余部分降溫后的循環(huán)介質(zhì)重新送回乏汽回?zé)崞髦?，循環(huán)吸收熱能，實現(xiàn)了熱能回收利用的循環(huán)連續(xù)運轉(zhuǎn)。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)及干化方法作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一個實施例的污泥干化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為另一實施例的污泥干化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-蒸汽干化機；2-乏汽回?zé)崞鳎?-乏汽冷凝器；4-熱風(fēng)干化機；5-熱風(fēng)冷凝器；6-熱風(fēng)預(yù)熱器；7-熱風(fēng)再熱器；8-熱泵；91-低介進(jìn)管；92-低介回管；93-高介進(jìn)管；94-回液管；95-第一并管；96-第二并管；97-濕污泥儲倉。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)包括蒸汽干化系統(tǒng)，熱風(fēng)干化系統(tǒng)，以及連通蒸汽干化系統(tǒng)和熱風(fēng)干化系統(tǒng)的循環(huán)換熱系統(tǒng)。

蒸汽干化系統(tǒng)包括至少一個蒸汽干化機，以及乏汽回?zé)崞?和乏汽冷凝器3，蒸汽干化機1的進(jìn)料口與濕污泥儲倉97連通，出汽口通過管道依次與乏汽回?zé)崞?和乏汽冷凝器3串聯(lián)，本實施例中使用的蒸汽干化機1為轉(zhuǎn)盤式非接觸的干化機。

蒸汽干化機1的出汽口與乏汽回?zé)崞?的進(jìn)汽口連接，濕污泥中蒸發(fā)出來的大量含有雜質(zhì)的高溫蒸汽在乏汽回?zé)崞?中通過熱交換降溫；乏汽回?zé)崞?的出汽口與乏汽冷凝器3的熱源進(jìn)口連通，降溫后的乏汽再次進(jìn)入乏汽冷凝器3，與通入乏汽冷凝器3的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱冷卻，冷凝后的乏汽可送至鍋爐進(jìn)行焚燒處理。蒸汽干化機1可以多個組合并聯(lián)或串聯(lián)使用，通入的高溫蒸汽可以引用電廠的飽和蒸汽。

熱風(fēng)干化系統(tǒng)包括至少一個熱風(fēng)干化機4，以及熱風(fēng)冷凝器5、熱風(fēng)預(yù)熱器6和熱風(fēng)再熱器7，熱風(fēng)干化機4的進(jìn)料口與濕污泥儲倉97連通，出氣口通過管道依次與熱風(fēng)冷凝器5、熱風(fēng)預(yù)熱器6和熱風(fēng)再熱器7串聯(lián)，熱風(fēng)再熱器7的出汽口與熱風(fēng)干化機4的熱風(fēng)進(jìn)口連通，熱風(fēng)干燥循環(huán)后返回?zé)犸L(fēng)干化機4循環(huán)利用。

熱風(fēng)干化機4的出氣口與熱風(fēng)冷凝器5的熱源進(jìn)口連通，在熱風(fēng)冷凝器5內(nèi)與冷卻介質(zhì)換熱降溫，以除去大量從濕污泥中蒸發(fā)出來的水分；熱風(fēng)冷凝器5的熱源出口與熱風(fēng)預(yù)熱器6的進(jìn)氣口連通，冷卻后的熱風(fēng)進(jìn)入熱風(fēng)預(yù)熱器6中進(jìn)行預(yù)熱升溫，熱風(fēng)預(yù)熱器6的出氣口與熱風(fēng)再熱器7的進(jìn)氣口連通，與熱風(fēng)再熱器7內(nèi)的高溫蒸汽換熱升溫，變成高溫?zé)犸L(fēng)后重新進(jìn)入熱風(fēng)干化機4內(nèi)循環(huán)利用。

熱風(fēng)預(yù)熱器6中的循環(huán)高溫介質(zhì)與乏汽回?zé)崞?內(nèi)的循環(huán)低溫介質(zhì)相同，統(tǒng)稱循環(huán)介質(zhì)，為一切具有流動性和儲熱能力的流體，具有自己獨立的循環(huán)系統(tǒng)，即循環(huán)換熱系統(tǒng)，通過熱泵8在熱風(fēng)預(yù)熱器6與乏汽回?zé)崞?之間循環(huán)流通。

循環(huán)換熱系統(tǒng)包括熱泵8，熱泵8為增溫型熱泵，熱泵8的循環(huán)低溫介質(zhì)的低介出口通過低介進(jìn)管91與乏汽回?zé)崞?的冷介進(jìn)口連通，乏汽回?zé)崞?的冷介出口通過低介回管92與熱泵8的循環(huán)低溫介質(zhì)的低介進(jìn)口連通，熱泵8的循環(huán)高溫介質(zhì)的高介出口通過高介進(jìn)管93與熱風(fēng)預(yù)熱器6的熱介進(jìn)口連通，熱風(fēng)預(yù)熱器6的熱介出口通過回液管94與低介進(jìn)管91連通，將在熱風(fēng)預(yù)熱器6內(nèi)換熱降溫的循環(huán)介質(zhì)合并送回乏汽回?zé)崞?中吸收熱量。

本領(lǐng)域內(nèi)通常使用的增溫型熱泵中，低溫的余熱水、高溫的熱源水與冷卻介質(zhì)三路系統(tǒng)相互獨立，互不干擾。而本申請中，低溫的余熱水與高溫的熱源水為相同的介質(zhì)，并且在熱泵循環(huán)系統(tǒng)中是相通的，也就是本發(fā)明中所述的循環(huán)介質(zhì)。具體可以使用改裝后的熱泵，也可將現(xiàn)有熱泵做使用上的創(chuàng)新，以現(xiàn)有熱泵為例，將余熱水的出口與熱源水的進(jìn)口通過管道連通使用，即可實現(xiàn)本發(fā)明所述的作用和功能。

本發(fā)明中將低溫的余熱水和高溫的熱源水連通，與增溫型熱泵的常規(guī)使用方法相比，熱能利用率和轉(zhuǎn)化效率更高。在常規(guī)使用熱泵的方法中，其回液管94的溫度不會小于低階回管92的溫度，即高介進(jìn)管93到回液管94的要小于本發(fā)明中的兩管之間的溫差，本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)在熱風(fēng)預(yù)熱器6中的更大降溫，熱能利用率更高。此外，回液管94到低階回管92的部分溫升是通過乏汽回?zé)崞?實現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化效率要遠(yuǎn)高于常規(guī)熱泵所能實現(xiàn)的。

如圖2所示，熱風(fēng)再熱器7的疏水出口通過第一并管95與高介進(jìn)管93連通，可將熱風(fēng)再熱器7中高溫蒸汽換熱后產(chǎn)生的疏水送入熱風(fēng)預(yù)熱器6中作為熱源再次進(jìn)行利用。

如圖3所示，熱風(fēng)干化機4的進(jìn)料口還可以直接與蒸汽干化機1的出料口連通，直接處理經(jīng)過蒸汽干化后的半干污泥，進(jìn)行進(jìn)一步的污泥干化。

除此之外，蒸汽干化機1的疏水出口還可通過第二并管96與高介進(jìn)管93連通，將蒸汽干化機1中高溫蒸汽換熱后產(chǎn)生的疏水送入熱風(fēng)預(yù)熱器6中作為熱源再次進(jìn)行利用。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，包括以下步驟：

步驟一、濕污泥物料進(jìn)入蒸汽干化機1蒸干，含有雜質(zhì)的高溫蒸汽進(jìn)行余熱回收降溫后，進(jìn)行冷凝，回收的余熱進(jìn)入循環(huán)換熱系統(tǒng)進(jìn)行熱能再利用；

1.1、含水率在60-80%的濕污泥物料，送至蒸汽干化機1內(nèi)，被高溫蒸汽加熱蒸發(fā)，蒸干至含水率30-50%排出蒸汽干化機1，從物料中蒸發(fā)出來的含有雜質(zhì)的干化乏汽為100℃左右；

1.2、干化乏汽在乏汽回?zé)崞?中進(jìn)行熱能回收，與乏汽回?zé)崞?中的循環(huán)介質(zhì)熱交換降溫，乏汽回?zé)崞?中回收的余熱，則送至循環(huán)換熱系統(tǒng)，進(jìn)行再利用；

100℃左右的干化乏汽與60℃左右的循環(huán)低溫介質(zhì)換熱，循環(huán)低溫介質(zhì)升溫至75℃左右后被送至熱泵8；在熱泵8內(nèi)，25%左右的循環(huán)低溫介質(zhì)被轉(zhuǎn)化為95℃左右的循環(huán)高溫介質(zhì)，剩余75%左右的循環(huán)低溫介質(zhì)降溫至60℃左右后，送回至乏汽回?zé)崞?作為循環(huán)低溫介質(zhì)繼續(xù)吸熱循環(huán)。

1.3、回收熱能的干化乏汽通過乏汽冷凝器3冷卻至50℃左右排出蒸汽干化系統(tǒng)，送至鍋爐進(jìn)行焚燒處理。

步驟二、污泥物料進(jìn)入熱風(fēng)干化機4干燥，含有雜質(zhì)和水汽的熱風(fēng)進(jìn)行降溫除水后再次進(jìn)行預(yù)熱和加熱，然后送入熱風(fēng)干化機4循環(huán)干化污泥物料；

2.1、污泥物料經(jīng)過高溫?zé)犸L(fēng)加熱干燥，干化后的污泥排出熱風(fēng)干化機4，蒸發(fā)出60℃左右的熱風(fēng)含有大量雜質(zhì)和水汽；

進(jìn)入熱風(fēng)干化機4的污泥物料可以為含水率在60-80%的濕污泥物料，如圖2所示，也可以是經(jīng)過步驟一中蒸汽干化機1蒸干后的含水率30-50%的一次干化污泥，如圖3所示，在熱風(fēng)干化機4中與110℃左右的熱風(fēng)接觸，加熱蒸發(fā)，可分別被蒸干至含水率在40-50%和含水率在5-20%后排出熱風(fēng)干化機4。

2.2、在熱風(fēng)干化機4中蒸發(fā)出的含有雜質(zhì)和水汽的熱風(fēng)在熱風(fēng)冷凝器5中降溫冷卻，熱風(fēng)中含有的大量水汽冷凝后排出，排出的冷凝水會攜帶有大量的雜質(zhì)，會大量減少進(jìn)入熱風(fēng)預(yù)熱器6的熱風(fēng)中的雜質(zhì)含量，避免系統(tǒng)閥門或管路堵塞。

2.3、冷卻干燥后的熱風(fēng)經(jīng)過熱風(fēng)預(yù)熱器6，利用經(jīng)過循環(huán)換熱系統(tǒng)處理后的熱能進(jìn)行預(yù)熱；

在步驟1.2中，被熱泵8加熱至95℃左右的循環(huán)高溫介質(zhì)，被送至熱風(fēng)預(yù)熱器6中，與干燥冷卻的熱風(fēng)換熱，降溫至60℃左右的循環(huán)高溫介質(zhì)被送回乏汽回?zé)崞?重新吸熱循環(huán)利用。

如圖2和圖3所示的系統(tǒng)中，步驟一中蒸汽干化機1產(chǎn)生的60℃左右的疏水也作為熱源直接送至熱風(fēng)預(yù)熱器6中進(jìn)行余熱利用。

2.4、預(yù)熱后的80-90℃左右的熱風(fēng)在熱風(fēng)再熱器7中與高溫蒸汽換熱，升溫至110℃左右再進(jìn)入熱風(fēng)干化機4，循環(huán)利用；

熱風(fēng)再熱器7中通入引自電廠的200℃左右的高溫蒸汽，將熱風(fēng)加熱至110℃左右送至熱風(fēng)干化機4循環(huán)利用，如圖2和圖3所示的系統(tǒng)中，熱風(fēng)再熱器7產(chǎn)生的60℃左右的疏水作為熱源直接送至熱風(fēng)預(yù)熱器6中進(jìn)行余熱利用。

圖2與圖3所示的兩個系統(tǒng)，只列舉了兩個典型組合方式下的參數(shù)數(shù)值，并不能作為鑒定該系統(tǒng)工藝的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；舉例的系統(tǒng)中所述的溫度數(shù)值上下浮動20%內(nèi)的所有數(shù)據(jù)范圍均在該工藝可實現(xiàn)范圍內(nèi)。

如圖3所示系統(tǒng)，匹配工藝可滿足組1臺出力100t/d蒸汽污泥干化機(污泥含水率從60%降至40%)和1臺出力100t/d蒸汽污泥干化機(泥含水率從80%降至40%)的余熱全部回收，僅需增加1.8t/h的新蒸汽即可滿足1臺出力200t/d熱風(fēng)污泥干化機(泥含水率從60%降至40%)的干化需求。此工藝單位脫水蒸汽耗量約1.25t/t左右；比傳統(tǒng)蒸汽干化至少節(jié)省蒸汽消耗量50％，比傳統(tǒng)熱風(fēng)干化節(jié)省能耗約65%；故本發(fā)明的多段式熱能梯級再利用系統(tǒng)比傳統(tǒng)污泥干化工藝至少節(jié)能50％以上；此外由于本工藝設(shè)置了獨立的循環(huán)換熱系統(tǒng)相對于現(xiàn)有的兩段式污泥干化系統(tǒng)本工藝可實現(xiàn)長時間穩(wěn)定連續(xù)運行。以上數(shù)據(jù)只是列舉了基于該具體系統(tǒng)的能效分析。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，其特征在于：包括蒸汽干化系統(tǒng)，熱風(fēng)干化系統(tǒng)，以及連通蒸汽干化系統(tǒng)和熱風(fēng)干化系統(tǒng)的循環(huán)換熱系統(tǒng)；

蒸汽干化系統(tǒng)包括至少一個蒸汽干化機（1），蒸汽干化機（1）的出汽口通過管道依次與乏汽回?zé)崞鳎?）和乏汽冷凝器（3）串聯(lián)；

熱風(fēng)干化系統(tǒng)包括至少一個熱風(fēng)干化機（4），熱風(fēng)干化機（4）的出氣口通過管道依次與熱風(fēng)冷凝器（5）、熱風(fēng)預(yù)熱器（6）和熱風(fēng)再熱器（7）串聯(lián)，熱風(fēng)再熱器（7）的出氣口與熱風(fēng)干化機（4）的熱風(fēng)進(jìn)口連通；

循環(huán)換熱系統(tǒng)為循環(huán)介質(zhì)的獨立循環(huán)系統(tǒng)，包括連通乏汽回?zé)崞鳎?）與熱風(fēng)預(yù)熱器（6）的熱泵（8）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，其特征在于：所述熱泵（8）的循環(huán)低溫介質(zhì)的低介出口通過低介進(jìn)管（91）與乏汽回?zé)崞鳎?）的冷介進(jìn)口連通，乏汽回?zé)崞鳎?）的冷介出口通過低介回管（92）與熱泵（8）的循環(huán)低溫介質(zhì)的低介進(jìn)口連通，熱泵（8）的循環(huán)高溫介質(zhì)的高介出口通過高介進(jìn)管（93）與熱風(fēng)預(yù)熱器（6）的熱介進(jìn)口連通，熱風(fēng)預(yù)熱器（6）的熱介出口通過回液管（94）與低介進(jìn)管（91）連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，其特征在于：所述熱風(fēng)再熱器（7）的疏水出口通過第一并管（95）與高介進(jìn)管（93）連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，其特征在于：所述蒸汽干化機（1）的疏水出口通過第二并管（96）與高介進(jìn)管（93）連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，其特征在于：所述蒸汽干化機（1）的進(jìn)料口與濕污泥儲倉（97）連通；所述熱風(fēng)干化機（4）的進(jìn)料口與濕污泥儲倉（97）連通，或與蒸汽干化機（1）的出料口連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)，其特征在于：所述蒸汽干化機（1）的出汽口與乏汽回?zé)崞鳎?）的進(jìn)汽口連接，乏汽回?zé)崞鳎?）的出汽口與乏汽冷凝器（3）的熱源進(jìn)口連通，冷凝后的乏汽送至鍋爐進(jìn)行焚燒處理；熱風(fēng)干化機（4）的出氣口與熱風(fēng)冷凝器（5）的熱源進(jìn)口連通，熱風(fēng)冷凝器（5）的熱源出口與熱風(fēng)預(yù)熱器（6）的進(jìn)氣口連通，熱風(fēng)預(yù)熱器（6）的出氣口與熱風(fēng)再熱器（7）的進(jìn)氣口連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、濕污泥物料進(jìn)入蒸汽干化機（1）蒸干，含有雜質(zhì)的高溫蒸汽進(jìn)行余熱回收降溫后，進(jìn)行冷凝，回收的余熱進(jìn)入循環(huán)換熱系統(tǒng)進(jìn)行熱能再利用；

步驟二、污泥物料進(jìn)入熱風(fēng)干化機（4）干燥，含有雜質(zhì)和水汽的熱風(fēng)進(jìn)行降溫除水后再次進(jìn)行預(yù)熱和加熱，然后送入熱風(fēng)干化機（4）循環(huán)干化污泥物料，預(yù)熱過程中利用循環(huán)換熱系統(tǒng)中熱泵（8）回收升溫后的熱能進(jìn)行加熱。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，其特征在于：步驟一具體包括以下步驟：

1.1、濕污泥物料，被高溫蒸汽加熱蒸發(fā)，蒸干后排出蒸汽干化機（1）；

1.2、干化乏汽在乏汽回?zé)崞鳎?）中進(jìn)行熱能回收，與乏汽回?zé)崞鳎?）中的循環(huán)介質(zhì)熱交換降溫，循環(huán)介質(zhì)從乏汽回?zé)崞鳎?）中回收余熱后進(jìn)入熱泵（8），熱泵（8）將部分循環(huán)介質(zhì)加熱后送至熱風(fēng)預(yù)熱器（6）中再利用，剩余部分循環(huán)介質(zhì)降溫后送回乏汽回?zé)崞鳎?）循環(huán)吸熱；

1.3、回收熱能的干化乏汽冷卻后排出蒸汽干化系統(tǒng)，進(jìn)行后續(xù)處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，其特征在于：步驟二具體包括以下步驟：

2.1、污泥物料經(jīng)過高溫?zé)犸L(fēng)加熱干燥，干化后排出熱風(fēng)干化機（4）；

2.2、蒸發(fā)出的含有雜質(zhì)和水汽的熱風(fēng)在熱風(fēng)冷凝器（5）中降溫冷卻，除去熱風(fēng)中的大量水汽和雜質(zhì)；

2.3、冷卻干燥后的熱風(fēng)經(jīng)過熱風(fēng)預(yù)熱器（6），利用經(jīng)過循環(huán)換熱系統(tǒng)處理后的熱能進(jìn)行預(yù)熱；

2.4、預(yù)熱后的熱風(fēng)在熱風(fēng)再熱器（7）中與高溫蒸汽換熱，升溫后再進(jìn)入熱風(fēng)干化機（4），循環(huán)利用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)的干化方法，其特征在于：所述蒸汽干化機（1）產(chǎn)生的疏水和熱風(fēng)再熱器（7）產(chǎn)生的疏水分別送至熱風(fēng)預(yù)熱器（6）中進(jìn)行余熱利用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多段式熱能階梯利用的污泥干化系統(tǒng)及干化方法。包括蒸汽干化系統(tǒng)，熱風(fēng)干化系統(tǒng)，以及連通蒸汽干化系統(tǒng)和熱風(fēng)干化系統(tǒng)的循環(huán)換熱系統(tǒng)；蒸汽干化系統(tǒng)包括至少一個蒸汽干化機，蒸汽干化機的出汽口通過管道依次與乏汽回?zé)崞骱头ζ淠鞔?lián)；熱風(fēng)干化系統(tǒng)包括至少一個熱風(fēng)干化機，熱風(fēng)干化機的出氣口通過管道依次與熱風(fēng)冷凝器、熱風(fēng)預(yù)熱器和熱風(fēng)再熱器串聯(lián)，熱風(fēng)再熱器的出氣口與熱風(fēng)干化機的熱風(fēng)進(jìn)口連通；循環(huán)換熱系統(tǒng)為循環(huán)介質(zhì)的獨立循環(huán)系統(tǒng)，包括連通乏汽回?zé)崞髋c熱風(fēng)預(yù)熱器的熱泵。本發(fā)明能耗低，循環(huán)熱效率高，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性好。

技術(shù)研發(fā)人員：王春暉;侯波;王利;伊然;甄志;呂楊;唐勛

受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京國電龍源環(huán)保工程有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.07.16

技術(shù)公布日：2020.12.04