專利名稱：一種利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污泥干燥系統(tǒng)，特別是涉及一種利用蒸汽余熱的污泥干燥系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工廠中往往存在高溫的蒸汽乏汽，或者由于鍋爐選配時，為了滿足一部分需求高溫高壓的工況，而出現(xiàn)另一部分蒸汽需要中間減壓的情況，這樣蒸汽乏汽和中間減壓的過程就會造成蒸汽能量的浪費。污泥干燥系統(tǒng)中采用熱泵已經(jīng)是比較普遍的技術(shù)手段，通過熱泵可以實現(xiàn)比較少的高品質(zhì)能源，獲得3倍以上的低品位熱能，但是熱泵對于高溫的蒸汽能量卻不能夠應(yīng)用，由于冷媒在高溫工況下壓力會非常高，遠遠超出了現(xiàn)有熱泵的吸熱能力，如100度以上的蒸汽中吸取熱量，其蒸發(fā)器就遠遠超出了現(xiàn)有的制冷系統(tǒng)能力。與煙氣等其他氣體不同，高溫蒸汽除了溫度高以外，還有較大的壓力，而直接利用這種蒸汽加熱污泥是對高品位能源的一種浪費，如何高效的利用這種能源成為當(dāng)前面臨的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上面提到的問題，提供一種高效的利用蒸汽乏汽和高 壓蒸汽中間減壓過程的能量，實現(xiàn)污泥加熱，及綜合利用各種熱源來提高污泥加熱效率的系統(tǒng)。一種利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，包括熱泵裝置、風(fēng)路、污泥干燥裝置，其特征在于還包括從蒸汽供應(yīng)口引出蒸汽，驅(qū)動熱泵裝置中的壓縮機；所述的壓縮機為蒸汽驅(qū)動的壓縮機，工質(zhì)空氣從風(fēng)路經(jīng)熱泵裝置的冷凝換熱器加熱后，進入污泥干燥裝置干燥污泥。其中，引出蒸汽是有大于O. 5bar的蒸汽。其中，所述的熱泵裝置的冷凝換熱器之后還設(shè)置有中間換熱器，引出蒸汽給壓縮機做功后的乏汽經(jīng)過中間熱交換器進一步加熱工質(zhì)空氣。其中，所述的引出蒸汽給壓縮機做功后的乏汽用于其他需要低壓蒸汽處。其中，所述的引出蒸汽給壓縮機做功后的乏汽通入污泥干燥裝置中，用于加熱濕度為60%以上的污泥。其中，所述的熱泵裝置的冷凝換熱器之后還設(shè)置有中間換熱器，引出蒸汽經(jīng)過中間熱交換器加熱工質(zhì)空氣。其中，所述的熱泵裝置的蒸發(fā)器也在風(fēng)路中，工質(zhì)空氣從污泥干燥裝置中排出后，先經(jīng)過熱泵裝置的蒸發(fā)器換熱，然后再經(jīng)過冷凝器加熱。其中，所述的工質(zhì)空氣在密閉的風(fēng)路中循環(huán)。其中，所述的引入蒸汽是由干燥后的污泥燃燒后產(chǎn)生的。其中，所述的干燥后的污泥燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?jīng)過中間熱交換器加熱工質(zhì)空氣。本采用蒸汽驅(qū)動的壓縮機組成的熱泵系統(tǒng)，一方面可以有效的利用蒸汽做功的能力，從環(huán)境空氣中或者回氣中吸收大量的熱能，另一方面，蒸汽壓縮機排出的乏汽仍然具有較高的溫度，可以用于加熱污泥，使得蒸汽的能量得到對大程度的使用，特別是當(dāng)污泥干燥后，作為燃料燃燒產(chǎn)生的蒸汽和高溫的煙氣，用于干燥污泥中，將極大的提高污泥干燥的綜合效率。


圖I為本發(fā)明實施例一的系統(tǒng)圖；圖2為本發(fā)明實施例二的系統(tǒng)圖；圖3為本發(fā)明實施例三的系統(tǒng)圖； 圖4為本發(fā)明實施例四的系統(tǒng)圖；圖5為本發(fā)明實施例五的系統(tǒng)圖；圖6為本發(fā)明實施例六的系統(tǒng)圖。其中1為污泥干燥系統(tǒng)；2為蒸汽供應(yīng)口 ；3為高壓蒸汽管路；4為蒸汽乏汽；5為蒸發(fā)器；6為冷凝器；7為節(jié)流機構(gòu)；8為蒸汽驅(qū)動壓縮機；9為風(fēng)路；10為中間換熱器；11為熱泵裝置；12為污泥干燥裝置；13為風(fēng)機；14為壓縮機的驅(qū)動部
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例一如圖I所示為本發(fā)明實施例一的系統(tǒng)圖，圖中整個污泥干燥系統(tǒng)I包括熱泵裝置
11、污泥干燥裝置12和蒸汽供應(yīng)口 2 ;熱泵裝置11如圖中虛線框中的內(nèi)容，通過蒸汽驅(qū)動壓縮機8使氣態(tài)冷媒工質(zhì)增壓增溫，驅(qū)動冷媒工質(zhì)經(jīng)過冷凝器6散熱凝結(jié)成高壓液態(tài)冷媒，經(jīng)過節(jié)流機構(gòu)7節(jié)流成低壓液體，在蒸發(fā)器5中吸熱蒸發(fā)成低壓氣態(tài)，被蒸汽驅(qū)動壓縮機8吸收回壓縮機，如此循環(huán)往復(fù)。蒸汽供應(yīng)口引出高溫高壓蒸汽，經(jīng)過高壓蒸汽管路3蒸汽進入壓縮機的驅(qū)動部14，驅(qū)動壓縮機8轉(zhuǎn)動，高壓蒸汽做功后成為壓縮機8排出的蒸汽乏汽
4。風(fēng)路9連通熱交換器(如冷凝器6)和污泥干燥裝置、使工質(zhì)空氣得以在其中流動實現(xiàn)污泥干燥的風(fēng)道。如圖I中室外空氣經(jīng)過熱泵裝置11的冷凝器6，通過與冷凝器6換熱來提高工質(zhì)空氣的溫度，經(jīng)過加熱的工質(zhì)空氣進入污泥干燥裝置12，加熱污泥吸收污泥的水份，實現(xiàn)污泥的干燥，經(jīng)過降溫和加濕的工質(zhì)空氣從污泥干燥裝置中排出；另一方面為了使工質(zhì)空氣能夠循環(huán)，并以一定的流量循環(huán)，在風(fēng)路9上設(shè)置有風(fēng)機13驅(qū)動空氣循環(huán)。在本實施例一中，通過利用工廠的余熱高壓蒸汽可以驅(qū)動壓縮機，對于其他工藝產(chǎn)生的高壓蒸汽尾汽或者由于設(shè)備選型造成的一些高壓蒸汽必須進行減壓處理，就可以通過蒸汽驅(qū)動壓縮機把蒸汽中高品質(zhì)的壓力能量利用起來，并通過熱泵的形式，通過較少的高品位能量從空氣中得到較多的熱能，從而提高了加熱量，大大提高了污泥干燥的效率。在本實施例一中，從鍋爐來的高壓蒸汽標(biāo)準(zhǔn)壓力(表壓)5Bar，而工藝需要的蒸汽壓力(表壓)為IBar，其中的蒸汽壓力的壓差一般通過減壓閥來降壓，對于能源是一種浪費。采用熱泵模塊11后，高壓引入蒸汽驅(qū)動壓縮機做功，可以控制其出口的乏汽壓力略高與IBar，從而即滿足了工藝要求，又使這部分高壓蒸汽的高品質(zhì)能量得以合理利用，特別是通過熱泵原理，可以為污泥干燥系統(tǒng)提高2. 5倍以上的熱能。實踐表明，一般從蒸汽供應(yīng)口2引出蒸汽是有大于O. 5bar的蒸汽，才可以用作驅(qū)動壓縮機做功。如圖2所不,本發(fā)明實施例二與實施例一的不同之處在于工質(zhì)空氣的風(fēng)路9是一個封閉的系統(tǒng)，即從污泥干燥裝置12中排出的工質(zhì)空氣經(jīng)過風(fēng)路9與熱泵裝置11的蒸發(fā)器5進行熱交換，工質(zhì)空氣中的水蒸氣會放出熱量從而凝結(jié)出冷凝水，變成含濕量較小的空氣；同時，由于含濕量大的空氣含有比較大的焓，可以有效的提高蒸發(fā)器5的蒸發(fā)溫度，從而提高熱泵裝置11的制熱量，從而提高整個污泥干燥系統(tǒng)I的干燥效果。同時采用封閉的工質(zhì)空氣循環(huán)系統(tǒng)，可以避免有害有異味的工質(zhì)空氣進入大氣，減少環(huán)境污染。在本實施例中，引入蒸汽的壓力為I. 5bar，驅(qū)動壓縮機做功后，蒸汽壓力小于O. 3bar，從節(jié)能角度，這樣的蒸汽乏汽4仍然有一定的熱能，可以根據(jù)工廠的實際需求，蒸汽乏汽4直接用于其它需要蒸汽處，如淋浴，生活熱水。其余未述部分詳見實施例一，不再重復(fù)。如圖3所示，本發(fā)明實施例三與實施例一的不同之處在于工質(zhì)空氣經(jīng)過熱泵裝置的冷凝換熱器6之后，還設(shè)置有中間換熱器10，在中間換熱器10中，弓丨出蒸汽給壓縮機8 做功后的乏汽4經(jīng)過中間熱交換器10進一步加熱工質(zhì)空氣，提高工質(zhì)空氣的溫度和降低其相對濕度。當(dāng)工質(zhì)空氣溫度提聞后，可以提聞工質(zhì)空氣熱傳遞速度，同時提聞工質(zhì)空氣的單位體積可吸收水氣的量，從而提高干燥污泥的效率，這樣的空氣對濕度較低的污泥干燥的效果要遠遠大于只是經(jīng)過熱泵裝置11的冷凝換熱器6加熱的低溫空氣。通過對乏汽的降溫，可以很好的使水蒸汽凝結(jié)成冷凝水，利于蒸汽冷凝水的回收。其余未述部分詳見實施例一，不再重復(fù)。如圖4所示，本發(fā)明實施例四與實施例一的不同之處在于在熱泵裝置11的冷凝器6到污泥干燥裝置12之間的風(fēng)路9上還設(shè)置有中間換熱器10，從蒸汽供應(yīng)口 2引出蒸汽經(jīng)過中間熱交換器10加熱工質(zhì)空氣，從而一方面會比實施例三進一步提高工質(zhì)空氣的溫度，另一方面，由于引出蒸汽的流量比較大，可以使工質(zhì)空氣穩(wěn)定的保持一個比較高的溫度，這些實施例三方案無法滿足的。為了滿足進一步提高工質(zhì)溫度的要求，有時經(jīng)過驅(qū)動壓縮機的乏汽無法達到相應(yīng)的溫度，另外，或者不能夠滿足工質(zhì)空氣提高溫度和空氣干度的要求。在本實施例中，由于高溫的工質(zhì)空氣加熱污泥，提高了污泥的干燥效率，同時，污泥的最終的干度也顯著提高。干燥的污泥作為工廠蒸汽鍋爐的加熱燃燒原料參與加熱蒸汽，這樣會進一步提高能源的綜合利用效率。其余未述部分詳見實施例一，不再重復(fù)。如圖5所示，本發(fā)明實施例五與實施例一的不同之處在于當(dāng)出現(xiàn)污泥干燥裝置12內(nèi)有急速加熱需求時，或者出現(xiàn)很難干燥污泥的情況時，需要更加高溫度和傳熱能力的加熱介質(zhì)情況下，可以直接用高溫高壓的引出蒸汽或者給壓縮機8做功后的乏汽4通入污泥干燥裝置中，用于加熱相對濕度為40%以下的污泥。由于高溫高壓蒸汽都有很高的溫度，而且，往往存在很高的干度，所以，在加熱的同時還具有吸收水蒸汽的能力。但是，這種方案，只適合于需要緊急加熱或者加熱難度較大的情況下。其余未述部分詳見實施例一，不再重復(fù)。如圖6所示，本發(fā)明實施例六與實施例一的不同之處在于在熱泵裝置11的冷凝器6到污泥干燥裝置12之間的風(fēng)路9上還設(shè)置有中間換熱器10，干燥后的污泥燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?jīng)過中間熱交換器10加熱工質(zhì)空氣。由于該高溫氣體會有很高的溫度,所以，與實施例四相比，可以產(chǎn)生溫度更高的工質(zhì)氣體?？梢赃M一步的充分利用干燥污泥燃燒產(chǎn)生的熱能，一部分提高蒸汽的品質(zhì)，從而通過熱泵系統(tǒng)從環(huán)境中吸收更多的熱能，另一部分，通過煙氣的形式直接加熱工質(zhì)空氣，從而回避了熱泵無法把空氣溫度加熱太高的弊病， 綜合而高效的解決了污泥干燥的問題。其余未述部分詳見實施例一，不再重復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，包括熱泵裝置(11)、風(fēng)路(9)、污泥干燥裝置(12)，其特征在于還包括從蒸汽供應(yīng)口(2)引出蒸汽，驅(qū)動熱泵裝置(11)中的壓縮機(8);所述的壓縮機(8)為蒸汽驅(qū)動的壓縮機(8)，工質(zhì)空氣從風(fēng)路(9)經(jīng)熱泵裝置(11)的冷凝換熱器(6)加熱后，進入污泥干燥裝置(12)干燥污泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的蒸汽供應(yīng)口2引出蒸汽是大于O. 5bar的蒸汽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵裝置(11)的冷凝換熱器(6)之后還設(shè)置有中間換熱器(10)，引出蒸汽給壓縮機(8)做功后的蒸汽乏汽(4)經(jīng)過中間換熱器(10)進一步加熱工質(zhì)空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的引出蒸汽給壓縮機(8)做功后的蒸汽乏汽(4)用于其他需要低壓蒸汽處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的引出蒸汽給壓縮機(8)做功后的蒸汽乏汽(4)通入污泥干燥裝置(12)中，用于加熱相對濕度為40%以下的污泥。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵裝置(11)的冷凝換熱器(6)之后還設(shè)置有中間換熱器(10)，引出蒸汽經(jīng)過中間換熱器(10)加熱工質(zhì)空氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵裝置(11)的蒸發(fā)器(5)也在風(fēng)路(9)中，工質(zhì)空氣從污泥干燥裝置(12)中排出后，先經(jīng)過熱泵裝置(11)的蒸發(fā)器(5)換熱，然后再經(jīng)過冷凝換熱器(6)加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的工質(zhì)空氣在密閉的風(fēng)路(9)中循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的引入蒸汽是由干燥后的污泥燃燒后產(chǎn)生的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，其特征在于所述的干燥后的污泥燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?jīng)過中間換熱器(10)加熱工質(zhì)空氣。
全文摘要
一種利用余熱的污泥干燥系統(tǒng)，包括熱泵裝置、風(fēng)路、污泥干燥裝置，其特征在于還包括從蒸汽供應(yīng)口引出蒸汽，驅(qū)動熱泵裝置中的壓縮機；所述的壓縮機為蒸汽驅(qū)動的壓縮機，工質(zhì)空氣從風(fēng)路經(jīng)熱泵裝置的冷凝換熱器加熱后，進入污泥干燥裝置干燥污泥。通過蒸汽驅(qū)動的熱泵產(chǎn)生的熱源可以高效的利用高壓蒸汽的壓力能，同時對于產(chǎn)生的低壓乏汽和煙氣等高溫?zé)嵩唇M合加熱工質(zhì)空氣，從而產(chǎn)生不同溫度的工質(zhì)空氣，通過用不同溫度的空氣區(qū)別加熱不同濕度的污泥，可以綜合的提高污泥干燥的效果。
文檔編號C02F11/12GK102874999SQ20111019756
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者張信榮, 盛劍霄 申請人:北大工學(xué)院紹興技術(shù)研究院