[發明專利]一種真空冷熱干燥聯合的污泥干燥裝置及方法

有效

• 申請號: 201810685727.6
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108609832B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 田志國;蔣伯忠;成昊;朱文秀;馮華軍;沈東升
• 申請（專利權）人: 浙江大學蘇州工業技術研究院;江蘇博爾科環保科技有限公司
• 主分類號: C02F11/13
• 分類號: C02F11/13
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 黃平英

1.一種利用真空冷熱干燥聯合的污泥干燥裝置進行真空冷熱干燥聯合的污泥干燥方法，其特征在于，所述真空冷熱干燥聯合的污泥干燥裝置包括熱泵系統、干燥系統和蓄熱系統，所述熱泵系統包括壓縮機和蒸發器；

所述干燥系統包括：

干燥箱，干燥箱設置進氣口、出氣口和抽真空口，干燥箱的出氣口接入所述蒸發器、抽真空口通過管路連接真空泵；

氣泵，氣泵的進氣管接入所述蒸發器、出氣管接入干燥箱的進氣口，干燥箱、氣泵和蒸發器依次連接成干燥氣回路；

以及設于干燥箱內的冷凝器、第一換熱器和風扇，冷凝器的工質進口端通過工質管路接入所述壓縮機、工質出口端通過工質管路接入所述蒸發器，連接蒸發器的工質管路上設置第一膨脹閥；

所述蓄熱系統包括：

內置蓄熱溶液的蓄熱箱；

以及設于所述蓄熱箱內的第二換熱器，第二換熱器和第一換熱器之間設置第二膨脹閥；

壓縮機、冷凝器、第一膨脹閥、蒸發器和壓縮機依次連接成工質回路，與所述干燥氣回路一起組成熱對流干燥系統；壓縮機、第二換熱器、第二膨脹閥、第一換熱器和壓縮機依次連接成工質回路時，組成冷凍干燥系統；壓縮機、第一換熱器、第二膨脹閥、第二換熱器和壓縮機依次連接成工質回路時，組成熱導干燥系統；所述熱對流干燥系統、冷凍干燥系統和熱導干燥系統之間進行切換；

所述利用真空冷熱干燥聯合的污泥干燥裝置進行真空冷熱干燥聯合的污泥干燥方法，待干燥污泥送入干燥箱內，通過切換對應閥門，選擇如下干燥方式中的任意一種或多種組合：

(1)熱對流預干燥

通過控制對應閥門，接通所述熱對流干燥系統，開啟風扇，常溫低壓工質經過壓縮機壓縮后形成高溫高壓工質，經過冷凝器加熱干燥箱內空氣后形成高壓低溫工質，經過第一膨脹閥卸壓后，成為過冷低壓工質，在蒸發器獲取干燥箱內含濕空氣的熱量，恢復成為常溫低壓工質，進行下一個工質循環過程，冷凝水排至蒸發器外，干燥箱內加熱后的空氣在風扇作用下對污泥進行熱對流預干燥；

(2)冷凍干燥

切換至所述冷凍干燥系統，常溫低壓工質經過壓縮機壓縮后形成高溫高壓工質，經過第二換熱器將熱量傳遞給蓄熱箱內的蓄熱溶液后形成低溫高壓工質，蓄熱溶液溫度升高，熱量被儲存于蓄熱箱中，低溫高壓工質經過第二膨脹閥卸壓后，成為過冷低壓工質，在第一換熱器傳遞冷量于污泥，污泥中的水分凝固成冰，污泥間隙出現膨脹，過冷低壓工質吸收污泥的熱量后恢復為常溫低壓工質，進行下一個工質循環過程，當干燥箱內污泥溫度降低至-20～0℃時，打開真空泵，將干燥箱內抽真空形成低壓；

(3)熱導干燥

當干燥箱內壓力降低小于等于100Pa時，切換至所述熱導干燥系統，常溫低壓工質經過壓縮機加壓加熱后在第一換熱器上冷凝，釋放的熱量被污泥吸收，為冰氣化為水蒸氣提供能量；隨后工質經過第二膨脹閥卸壓后成為過冷低壓工質，通過第二換熱器回收蓄熱箱中的熱量成為常溫低壓工質，進行下一個循環。

2.根據權利要求1所述污泥干燥方法，其特征在于，還包括與熱對流干燥步驟相同干燥方式的熱對流深度干燥步驟(4)。

3.根據權利要求1所述污泥干燥方法，其特征在于，熱對流干燥和熱導熱泵干燥時干燥箱內溫度均為25～40℃。

4.根據權利要求1所述污泥干燥方法，其特征在于，每一個干燥流程中熱對流干燥時間為1～8h，冷凍干燥時間為1～4h，熱導干燥時間為1～4h。

5.根據權利要求1所述污泥干燥方法，其特征在于，所述蓄熱溶液為氯化鈉溶液，質量濃度為5～35％；蓄熱溶液溫度范圍為0～50℃。

6.根據權利要求1所述污泥干燥方法，其特征在于，所述冷凝器和風扇均設置于干燥箱內的進氣口處；風扇設于箱體內壁與冷凝器之前且朝向冷凝器設置。

7.根據權利要求1所述污泥干燥方法，其特征在于，所述干燥箱內設置在線監測裝置。

8.一種利用序批式真空冷熱干燥聯合的污泥干燥裝置進行序批式真空冷熱干燥聯合的污泥干燥方法，其特征在于，所述序批式真空冷熱干燥聯合的污泥干燥裝置包括一個壓縮機和至少兩套干燥系統，每套干燥系統包括蒸發器、干燥系統和蓄熱系統；

所述干燥系統包括：

干燥箱，干燥箱設置進氣口、出氣口和抽真空口，干燥箱的出氣口接入所述蒸發器、抽真空口通過管路連接真空泵；

氣泵，氣泵的進氣管接入所述蒸發器、出氣管接入干燥箱的進氣口，干燥箱、氣泵和蒸發器依次連接成干燥氣回路；

以及設于干燥箱內的冷凝器、第一換熱器和風扇，冷凝器的工質進口端通過工質管路接入所述壓縮機、工質出口端通過工質管路接入所述蒸發器，連接蒸發器的工質管路上設置第一膨脹閥；

所述蓄熱系統包括：

內置蓄熱溶液的蓄熱箱；

以及設于所述蓄熱箱內的第二換熱器，第二換熱器和第一換熱器之間設置第二膨脹閥；

各套干燥系統的冷凝器、第一膨脹閥、蒸發器依次連接并與壓縮機連接成工質回路，該工質回路與各套干燥系統中的干燥氣回路一起組成對應干燥系統的熱對流干燥系統；各套干燥系統的第二換熱器、第二膨脹閥、第一換熱器依次連接并和壓縮機依次連接成工質回路時，組成對應干燥系統的冷凍干燥系統；各套干燥系統的第一換熱器、第二膨脹閥、第二換熱器依次連接并和壓縮機依次連接成工質回路時，組成對應干燥系統的熱導干燥系統；各干燥系統獨立控制且各干燥系統中熱對流干燥系統、冷凍干燥系統和熱導干燥系統之間進行切換；各套干燥系統的蓄熱箱之間通過循環泵串聯；

所述利用序批式真空冷熱干燥聯合的污泥干燥裝置進行序批式真空冷熱干燥聯合的污泥干燥方法，待干燥污泥送入對應干燥系統的干燥箱內，通過切換對應閥門，選擇如下干燥方式中的任意一種或多種組合：

(1)熱對流預干燥

通過控制對應閥門開啟對應干燥系統的熱對流干燥系統，開啟風扇，常溫低壓工質經過壓縮機壓縮后形成高溫高壓工質，經過冷凝器加熱干燥箱內空氣后形成高壓低溫工質，經過第一膨脹閥卸壓后，成為過冷低壓工質，在蒸發器獲取干燥箱內含濕空氣的熱量，恢復成為常溫低壓工質，進行下一個工質循環過程；

(2)冷凍干燥

熱對流干燥結束后，通過切換對應閥門開啟對應干燥系統的冷凍干燥系統，常溫低壓工質經過壓縮機壓縮后形成高溫高壓工質，經過第二換熱器將熱量傳遞給蓄熱溶液后形成低溫高壓工質，蓄熱溶液溫度升高，熱量被儲存于蓄熱箱中，低溫高壓工質經過第二膨脹閥卸壓后，成為過冷低壓工質，在第一換熱器傳遞冷量于污泥，污泥中的水分凝固成冰，污泥間隙出現膨脹，過冷低壓工質吸收污泥的熱量后恢復為常溫低壓工質，進行下一個工質循環過程，當干燥箱內污泥溫度降低至-20～0℃時，打開真空泵，將干燥箱內抽真空形成低壓；

(3)熱導干燥

當干燥箱內壓力降低小于等于100Pa時，通過切換對應閥門開啟對應干燥系統的熱泵熱導干燥系統，常溫低壓工質經過壓縮機加壓加熱后在第一換熱器上冷凝，釋放的熱量被污泥吸收，為冰氣化為水蒸氣提供能量；隨后工質經過第二膨脹閥卸壓后成為過冷低壓工質，通過第二換熱器回收蓄熱箱中的熱量成為常溫低壓工質，進行下一個循環；

各蓄熱箱內蓄熱溶液溫度范圍為0～50℃，當其中有蓄熱箱內溫度超出該范圍時，開啟循環泵和對應閥門，將各蓄熱箱內蓄熱溶液溫度進行平衡；當所有蓄熱溶液均超出所述溫度范圍，停止干燥工作。