一种高效节能污泥热干化脱水装置的制作方法

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种高效节能污泥热干化脱水装置。

背景技术：

经机械脱水后的污泥含水率仍在78％以上，污泥热干化可以通过污泥与热媒之间的传热作用，进一步去除脱水污泥中的水分使污泥减容。干化后污泥的臭味、病原体、黏度、不稳定等得到显著改善，可用作肥料、土壤改良剂、制建材、填埋、替代能源或是转变为油、气后再进一步提炼化工产品等。污泥热干化技术早在欧、美等发达国家被广泛应用，污泥热干化过程可以通过高温处理对污泥进行有效的固液分离和消毒灭菌。

污泥热干化技术是目前现代化的最主要的污泥干化技术，其主要工作原理是通过外加热源，利用烟气、水蒸气或者工业余热的热能，经过换热器壳层进行热交换，蒸发污泥中的水分使之干化，目前主要存在着所需热源温度高、耗能大等缺点，污泥热干化节能降耗的问题急需解决。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术的不足，提供一种低温真空的污泥热干化装置，达到高效节能的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高效节能污泥热干化脱水装置，包括污泥仓、节流阀、空心桨叶、真空干燥罐、除尘装置、冷凝器、热泵系统、污泥泵、冷却罐、储料仓，其特征在于：所述脱水污泥进口与污泥仓的进口端相连，污泥仓的出口端与节流阀的进口端相连，节流阀的出口端与换热罐的冷介质进口端相连，换热罐的冷介质出口端与真空干燥罐的污泥进口端相连，真空干燥罐的污泥出口端与换热罐的热介质进口端相连，换热罐的热介质出口端与污泥泵的进口端相连，污泥泵的出口端与冷却罐的进口端相连，冷却罐的出口端与储料仓的进口端相连，构成污泥干燥的流程线路；所述真空干燥罐的气体出口端与除尘装置的进口端相连，除尘装置的气体出口端与冷凝器的进口端相连，冷凝器的出口端与澄清罐的进口端相连，构成污泥中水分的蒸发冷凝线路；所述热泵系统的蒸汽出口端与空心轴的蒸汽进口端相连，空心轴的蒸汽出口端与空心桨叶的蒸汽进口端相连，空心桨叶的热水出口端与空心轴的热水进口端相连，空心轴的热水出口端与热泵系统的热水进口端相连，构成热泵加热的工作循环回路；所述热泵系统的冷端出口端与冷凝器的冷却水进口端相连，冷凝器的冷却水出口端与热泵系统的冷端进口端相连，构成冷却水的工作循环回路。

优选地，所述真空干燥罐、除尘装置、冷凝器、换热罐、澄清罐均为真空密封装置。

优选地，所述污泥仓内部设有搅拌装置，排出污泥中的气体。

优选地，所述空心桨叶与空心轴相连，由导热性能好的材料加工制成，内部通入热蒸汽，在搅动时桨叶表面加热真空干燥罐内的污泥，充分进行热交换，使污泥蒸发出大量水分，以达到干燥的目的。

优选地，所述换热罐为真空换热装置，分为上下两层，上层为冷的湿污泥，下层为干燥后的热污泥，上下两层各有搅拌装置，干燥后的热污泥在真空状态下继续蒸发，蒸发的水分被上层的冷污泥吸收，冷污泥温度升高，干污泥温度降低，完成换热过程。

优选地，所述热泵系统为压缩式热泵或余热吸收式热泵的一种或其组合，热泵的热水端为真空超导结构；热泵制取的蒸汽加热湿污泥，热泵制取的冷水作为冷凝器的冷却水，热端与冷端均充分利用，完成节能过程。

优选地，所述真空泵、止回阀、真空压力表构成真空排气系统，真空泵由真空压力表自动控制，当内部进入气体时，内部压力升高，真空泵开启。

优选地，所述污泥泵内部设有止回阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明装置在真空低温的环境下运行，40℃的热源即可驱动，与现有技术中的高温处理相比，所需能源的品位更低，应用范围更广。

(2)本发明利用热泵加热和冷凝，热泵热端用来加热，冷端用来冷却，实现了热端与冷端的全应用，更好地达到节能效果。

(3)本发明中利用空心桨叶加热真空干燥罐内的污泥，结构紧凑，换热面积大、效率高，脱水效果更好。

(4)本发明利用真空换热罐换热，干燥后的热污泥在真空状态下继续蒸发，水蒸汽被上层的冷污泥吸收，整个换热过程实现了脱水污泥的预热，系统节能效果更好。

(5)本发明装置的所有工作工程，无热源外泄，实现了能源的综合利用，只需少量热源即可驱动，具有高效节能的特点。

附图说明

图1是本发明的结构流程示意图；图中：

1、脱水污泥进口，2、污泥仓，3、节流阀，4、真空泵，5、止回阀，6、真空压力表，7、空心桨叶，8、真空干燥罐，9、除尘装置，10、冷凝器，11、工艺阀，12、澄清罐，13、热泵系统，14、空心轴，15、换热罐，16、污泥泵，17、冷却罐，18、储料仓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

一种高效节能污泥热干化脱水装置，如图1，其工作流程如下：脱水污泥由脱水污泥进口1进入污泥仓2，沉淀后，经节流阀3降压后进入换热罐15，吸收换热罐15底部的热干污泥水蒸汽后温度升高，实现预热过程，然后进入真空干燥罐8，被真空干燥罐8内部的空心桨叶7持续加热，真空状态下蒸发出大量水蒸汽，实现脱水过程，脱水后的干污泥进入吸收换热罐15底部，换热降温后经污泥泵16驱动，进入冷却罐17冷却，然后进入储料仓18备用，完成污泥热干化工作流程；真空干燥罐8内污泥蒸发出的水蒸汽进入除尘装置9，除尘后的水蒸汽进入冷凝器10被冷凝为液体，进入澄清罐12，完成污泥中水分的蒸发、冷凝过程；热泵系统13热端的蒸汽经空心轴14进入空心桨叶7，加热真空干燥罐8内的污泥，释放热量后变为冷凝水，经空心轴14流回热泵系统13，完成热泵加热的工作流程；热泵系统13冷端的冷却水进入冷凝器10冷凝内部的蒸汽后温度升高，回到热泵系统13的制冷端，完成热泵冷端给冷凝器冷凝的工作过程。

真空干燥罐8、除尘装置9、冷凝器10、换热罐15、澄清罐12均为真空密封装置。

污泥仓2内部设有搅拌装置，排出污泥中的气体。

空心桨叶7与空心轴14相连，由导热性能好的材料加工制成，内部通入热蒸汽，在搅动时桨叶表面加热真空干燥罐8内的污泥，充分进行热交换，使污泥蒸发出大量水分，以达到干燥的目的。

换热罐15为真空换热装置，分为上下两层，上层为冷的湿污泥，下层为干燥后的热污泥，上下两层各有搅拌装置，干燥后的热污泥在真空状态下继续蒸发，蒸发的水分被上层的冷污泥吸收，冷污泥温度升高，干污泥温度降低，完成换热过程。

热泵系统13为压缩式热泵或余热吸收式热泵的一种或其组合，热泵的热水端为真空超导结构；热泵制取的蒸汽加热湿污泥，热泵制取的冷水作为冷凝器的冷却水，热端与冷端均充分利用，完成节能过程。

真空泵4、止回阀5、真空压力表6构成真空排气系统，真空泵4由真空压力表6自动控制，当内部进入气体时，内部压力升高，真空泵4开启。

污泥泵16内部设有止回阀，防止外部的气体进入到真空罐体。

技术特征：

1.一种高效节能污泥热干化脱水装置，包括污泥仓(2)、节流阀(3)、空心桨叶(7)、真空干燥罐(8)、除尘装置(9)、冷凝器(10)、热泵系统(13)、污泥泵(16)、冷却罐(17)、储料仓(18)，其特征在于：所述脱水污泥进口(1)与污泥仓(2)的进口端相连，污泥仓(2)的出口端与节流阀(3)的进口端相连，节流阀(3)的出口端与换热罐(15)的冷介质进口端相连，换热罐(15)的冷介质出口端与真空干燥罐(8)的污泥进口端相连，真空干燥罐(8)的污泥出口端与换热罐(15)的热介质进口端相连，换热罐(15)的热介质出口端与污泥泵(16)的进口端相连，污泥泵(16)的出口端与冷却罐(17)的进口端相连，冷却罐(17)的出口端与储料仓(18)的进口端相连，构成污泥干燥的流程线路；所述真空干燥罐(8)的气体出口端与除尘装置(9)的进口端相连，除尘装置(9)的气体出口端与冷凝器(10)的进口端相连，冷凝器(10)的出口端与澄清罐(12)的进口端相连，构成污泥中水分的蒸发冷凝线路；所述热泵系统(13)的蒸汽出口端与空心轴(14)的蒸汽进口端相连，空心轴(14)的蒸汽出口端与空心桨叶(7)的蒸汽进口端相连，空心桨叶(7)的热水出口端与空心轴(14)的热水进口端相连，空心轴(14)的热水出口端与热泵系统(13)的热水进口端相连，构成热泵加热的工作循环回路；所述热泵系统(13)的冷端出口端与冷凝器(10)的冷却水进口端相连，冷凝器(10)的冷却水出口端与热泵系统(13)的冷端进口端相连，构成冷却水的工作循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能污泥热干化脱水装置，其特征在于：所述真空干燥罐(8)、除尘装置(9)、冷凝器(10)、换热罐(15)、澄清罐(12)均为真空密封装置。

3.根据权利要求1所述的一种高效节能污泥热干化脱水装置，其特征在于：所述污泥仓(2)内部设有搅拌装置，排出污泥中的气体。

4.根据权利要求1所述的一种高效节能污泥热干化脱水装置，其特征在于：所述空心桨叶(7)与空心轴(14)相连，由导热性能好的材料加工制成，内部通入热蒸汽，在搅动时桨叶表面加热真空干燥罐(8)内的污泥，充分进行热交换，使污泥蒸发出大量水分，以达到干燥的目的。

5.根据权利要求1所述的一种高效节能污泥热干化脱水装置，其特征在于：所述换热罐(15)为真空换热装置，分为上下两层，上层为冷的湿污泥，下层为干燥后的热污泥，上下两层各有搅拌装置，干燥后的热污泥在真空状态下继续蒸发，蒸发的水分被上层的冷污泥吸收，冷污泥温度升高，干污泥温度降低，完成换热过程。

6.根据权利要求1所述的一种高效节能污泥热干化脱水装置，其特征在于：所述热泵系统(13)为压缩式热泵或余热吸收式热泵的一种或其组合，热泵的热水端为真空超导结构；热泵制取的蒸汽加热湿污泥，热泵制取的冷水作为冷凝器的冷却水，热端与冷端均充分利用，完成节能过程。

7.根据权利要求1所述的一种高效节能污泥热干化脱水装置，其特征在于：所述真空泵(4)、止回阀(5)、真空压力表(6)构成真空排气系统，真空泵(4)由真空压力表(6)自动控制，当内部进入气体时，内部压力升高，真空泵(4)开启。

8.根据权利要求1所述的一种高效节能污泥热干化脱水装置，其特征在于：所述污泥泵(16)内部设有止回阀。

技术总结
本发明公开了一种高效节能污泥热干化脱水装置，工作流程如下：脱水污泥由脱水污泥进口进入污泥仓，沉淀后经节流阀降压进入换热罐，吸收换热罐底部的热干污泥蒸汽后温度升高，实现预热过程，然后进入真空干燥罐，被内部的空心桨叶持续加热，真空状态下蒸发出大量水蒸汽，实现脱水过程，脱水后的干污泥进入吸收换热罐底部，换热降温后经污泥泵驱动，进入冷却罐冷却，然后进入储料仓备用，完成污泥热干化工作流程。热泵系统热水端为真空超导结构，热泵制取的蒸汽加热湿污泥，热泵制取的冷水作为冷凝器的冷却水，热端与冷端均充分利用，实现了能源的综合利用，高效节能。本发明装置在真空低温的环境下运行，只需少量40℃的热源即可驱动。

技术研发人员：吴向仪
受保护的技术使用者：海南捷信环境工程有限公司
技术研发日：2019.12.25
技术公布日：2020.04.21