[發(fā)明專利]用于槳葉式干化機(jī)污泥干化尾氣的熱能回收系統(tǒng)及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110674449.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113465422B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飛;呂盧凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): F28D15/02
• 分類號(hào): F28D15/02;F28F27/02;F26B25/00;C02F11/13
• 代理公司: 北京睿博行遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11297
• 代理人: 陳明

本發(fā)明涉及一種污泥干化焚燒廠污泥干化尾氣的熱能回收系統(tǒng),具體地說(shuō)，是利用兩相閉式熱虹吸管對(duì)污泥在槳葉式干化機(jī)干化過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行熱量回收的用于槳葉式干化機(jī)污泥干化尾氣的熱能回收系統(tǒng)及其使用方法。在本發(fā)明中，該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)污泥干化后氣體在引風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入熱管蒸發(fā)段，通過(guò)與熱管內(nèi)工質(zhì)的換熱，由于熱管的高效傳熱性能，將尾氣釋放出來(lái)大量的熱量轉(zhuǎn)移至熱管內(nèi)工質(zhì)，致使熱管內(nèi)工質(zhì)發(fā)生相變并上升轉(zhuǎn)移至熱管冷凝段，并與通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入熱管內(nèi)的新風(fēng)進(jìn)行熱交換，熱量轉(zhuǎn)移至新風(fēng)后，工質(zhì)又發(fā)生液化，在重力作用下重新進(jìn)入蒸發(fā)段，工質(zhì)在熱管內(nèi)循環(huán)往復(fù)完成污泥干化尾氣的余熱利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種污泥干化焚燒廠污泥干化尾氣的熱能回收系統(tǒng),具體地說(shuō)，是利用兩相閉式熱虹吸管對(duì)污泥在槳葉式干化機(jī)干化過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行熱量回收的用于槳葉式干化機(jī)污泥干化尾氣的熱能回收系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)

熱管是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來(lái)的一種高效傳熱技術(shù)，最先應(yīng)用于空間技術(shù)和航天軍事領(lǐng)域。由于熱管具有熱管換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于化工、石化、動(dòng)力、冶金、玻璃等行業(yè)。熱管分類方法有很多，按照工作液體回流動(dòng)力可以分為芯熱管、兩相閉式熱虹吸管、重力輔助熱管、旋轉(zhuǎn)熱管、電流體動(dòng)力熱管、磁流體動(dòng)力熱管以及滲透熱管。與傳統(tǒng)換熱器相比具有許多優(yōu)點(diǎn)：1)熱管具有較高的導(dǎo)熱效率，其導(dǎo)熱系數(shù)為傳統(tǒng)換熱器的數(shù)倍至數(shù)十倍；2)無(wú)需外動(dòng)力，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高。一根熱管破損時(shí)，兩流體不會(huì)出現(xiàn)混滲現(xiàn)象，無(wú)須停運(yùn)檢修；3)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，適用溫度范圍寬，可沿任意方向傳遞熱量、傳熱熱阻小，可以在較小溫差時(shí)獲得較大傳熱率，且熱管軸向表面溫度分布均勻；4)可調(diào)整熱管蒸發(fā)段與冷凝段兩側(cè)熱阻的相對(duì)大小，控制熱管壁溫，防止露點(diǎn)腐蝕發(fā)生；5)與傳統(tǒng)換熱器通過(guò)管殼換熱不同，熱管換熱器通過(guò)熱管進(jìn)行換熱，使其能夠靈活布置和安裝，故障少，便于修理，易于清洗。目前其在工業(yè)工程應(yīng)用方面，其主要用做空預(yù)器回收余熱預(yù)熱助燃空氣、蒸汽發(fā)生器或熱管預(yù)熱鍋爐以及熱管省煤器用以預(yù)熱鍋爐給水等。其應(yīng)用于工業(yè)工程方面的應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在回收溫度較高的氣體余熱。熱管其僅限于對(duì)高溫氣體的余熱利用，通常溫度至少在100℃以上。

污泥常見(jiàn)的處置技術(shù)主要包括衛(wèi)生填埋，土地利用、焚燒及建材利用。相比于其他技術(shù)，污泥干化-焚燒處置技術(shù)由于其處理效果好、處理后產(chǎn)物穩(wěn)定、減量化徹底等優(yōu)勢(shì)，近十多年以來(lái)已取代填埋、土地利用等技術(shù)成為一種污泥處置的主流技術(shù)。污泥干化技術(shù)可以分為直接干化與間接干化技術(shù)，其中污泥槳葉式干化機(jī)采用的是間接干化技術(shù)，利用蒸汽或?qū)嵊妥鳛闊峤橘|(zhì)，進(jìn)入干化機(jī)殼體夾套和空心葉片，同時(shí)加熱機(jī)身和槳葉，污泥被葉片切割攪拌，通過(guò)夾套、空心軸和空心葉片的熱傳導(dǎo)而干化污泥。熱介質(zhì)不與污泥直接接觸，而是加熱干化機(jī)壁面，從而間接加熱污泥，該技術(shù)尾氣小，環(huán)保性好。由于污泥干化后的尾氣中含有大量的水蒸氣，因此實(shí)際上干化后的尾氣存在大量的熱能。但是現(xiàn)行主流的污泥干化技術(shù)方案中往往因?yàn)槲勰喔苫矚獾某煞謴?fù)雜，含大量的氨氣、硫化氫以及有機(jī)性氣體等，無(wú)法對(duì)尾氣內(nèi)水蒸氣進(jìn)行提純并加以利用。此外，由于污泥干化尾氣實(shí)際的溫度常常僅為80-90℃，溫度較低，熱源相對(duì)品質(zhì)較低，采用傳統(tǒng)的換熱器，其傳熱效率低下無(wú)法對(duì)這部分熱能進(jìn)行有效的利用，因此，通常這部分能量往往由于利用困難，實(shí)際工程項(xiàng)目中往往利用冷凝器，分離尾氣中高濃度的廢水，然后將不凝氣體重新送入干化機(jī)進(jìn)行循環(huán)，這實(shí)際上造成了大量的能量浪費(fèi)。

另外，由于當(dāng)前大多數(shù)熱管研究集中于溫度較高的氣體熱管余熱利用，對(duì)氣體成分復(fù)雜但含有大量水蒸氣的低溫氣體，相關(guān)領(lǐng)域的熱管研究很少，相關(guān)的工程應(yīng)用更是從未見(jiàn)報(bào)道。其主要原因有以下幾個(gè)方面：1)一般而言，低溫氣體內(nèi)可利用的熱量較少，幾乎不存在熱管余熱利用的應(yīng)用場(chǎng)景；2)工程工業(yè)應(yīng)用中，需要考慮排煙問(wèn)題，對(duì)100攝氏度以下的氣體基本不考慮余熱利用問(wèn)題；3)污泥干化焚燒技術(shù)是近十幾年成為主流的污泥處置技術(shù)，由于其尾氣的特殊性，目前相關(guān)的研究報(bào)道都很少。且主要是關(guān)于氣體成分以及污染物的遷移轉(zhuǎn)化等方面的研究；4)由于槳葉式干化機(jī)產(chǎn)生的污泥干化尾氣溫度通常在80-95℃區(qū)間，容易造成干化尾氣內(nèi)可利用水蒸氣含量較少，可利用熱量少的錯(cuò)覺(jué)。