申请日2009.07.28
公开(公告)日2010.01.06
IPC分类号F23G7/00; C02F11/12
摘要
本发明涉及一种污泥干化焚烧一体化系统及使用方法，包括一污泥干燥焚烧回路、一热水循环回路、一热泵辅助供热回路和一载气加热及废热回收回路;污泥干燥焚烧回路包括一干泥返混装置、一污泥干燥器和一污泥焚烧炉，污泥焚烧炉上设置有一灰渣出口;热水循环回路包括两水泵、一冷凝器、污泥干燥器和焚烧炉;热泵辅助供热回路包括一蒸发器、一内部换热器、一压缩机、一节流阀和冷凝器;载气加热及废热回收回路包括一空压机、蒸发器、污泥焚烧炉和污泥干燥器。本发明由于采用热泵回收焚烧干燥装置和热泵干燥装置的废热作为热泵干燥装置的热源，并且由于热泵辅助供热的加入，提高了污泥干化产量，降低了污泥的干化能耗。本发明可广泛应用于各种污泥处理领域中。
权利要求书
1、一种污泥干化焚烧一体化系统，其特征在于：它包括一污泥干燥焚烧回路、 一热水循环回路、一热泵辅助供热回路和一载气加热及废热回收回路;
所述污泥干燥焚烧回路包括一干泥返混装置、一污泥干燥器和一污泥焚烧炉， 所述干泥返混装置连接所述污泥干燥器的进泥口，所述污泥干燥器的出泥口并联 连接所述干泥返混装置和所述污泥焚烧炉的进泥口，所述污泥焚烧炉还设置有一 灰渣出口;
所述热水循环回路包括两水泵和一冷凝器，所述污泥干燥器的出水口并联连 接所述两水泵，其中一所述水泵连接所述冷凝器的一进口，所述冷凝器对应的一 出口和污泥焚烧炉的出水口连接所述污泥干燥器的进水口，另一所述水泵连接所 述污泥焚烧炉的进水口;
所述热泵辅助供热回路包括一蒸发器、一内部换热器和一压缩机，所述蒸发 器的热泵工质出口依次连接所述内部换热器、所述压缩机和所述冷凝器的另一进 口，所述冷凝器对应的另一出口通过所述内部换热器连接所述蒸发器热泵工质入 口，所述蒸发器上还设置有一冷凝水出口;
所述载气加热及废热回收回路包括一空压机，所述空压机的入口并联连接一 空气入口和所述蒸发器的载气出口，所述空压机的出口通过所述污泥焚烧炉连接 所述污泥干燥器的载气入口，所述污泥干燥器的载气出口连接所述蒸发器的载气 入口，所述蒸发器的上还设置有一连通大气的废气出口。
2、如权利要求1所述的一种污泥干化焚烧一体化系统，其特征在于：所述热 泵辅助供热回路中，所述蒸发器的热泵工质入口与所述内部换热器之间设置有一 节流阀。
3、如权利要求1或2所述的一种污泥干化焚烧一体化系统的使用方法，其特 征在于：
1)设置一污泥干燥焚烧回路、一热水循环回路、一热泵辅助供热回路和一载 气加热及废热回收回路;污泥干燥焚烧回路包括一干泥返混装置、一污泥干燥器 和一污泥焚烧炉，污泥焚烧炉上设置有一灰渣出口;热水循环回路包括两水泵、 一冷凝器、污泥干燥器和焚烧炉;热泵辅助供热回路包括一蒸发器、一内部换热 器、一压缩机、一节流阀和冷凝器;载气加热及废热回收回路包括一空压机、蒸 发器、污泥焚烧炉和污泥干燥器;
2)将污水处理厂处理后的湿污泥输入干泥返混装置，经污泥干燥器干化的污 泥一部分送入污泥焚烧炉焚烧，另一部分返回到干泥返混装置，与湿污泥混合后 再进入污泥干燥器，焚烧后的灰渣从灰渣出口排出;
3)在污泥焚烧炉中产生的高温载气进入污泥干燥器，将热量传给污泥，从污 泥干燥器流出的载气经蒸发器降温后，其中一部分载气与进入空压机的新鲜空气 一起被依次送入污泥焚烧炉和污泥干燥器，其余载气排入大气中;
4)在污泥焚烧炉中被加热的循环水进入污泥干燥器，将热量传给污泥，从污 泥干燥器流出的循环水分两路，一路经一水泵进入冷凝器加热后再返回污泥干燥 器，另一路经另一水泵进入污泥焚烧炉加热后，回到污泥干燥器内;
5)蒸发器内的热泵工质吸取蒸发器内载气的热量后，经过内部换热器和压缩 机升温升压，在冷凝器内将热量传给循环水后，再经过内部换热器降温后回到蒸 发器。
4、如权利要求3所述的一种污泥干化焚烧一体化系统的使用方法，其特征在 于：在所述蒸发器的热泵工质入口与所述内部换热器之间设置有一用于使热泵工 质降压降温的节流阀。
说明书
一种污泥干化焚烧一体化系统及使用方法
技术领域
本发明涉及一种污泥处置系统及使用方法，特别是关于一种采用热泵回收废 热辅助供热的污泥干化焚烧一体化系统及使用方法。
背景技术
目前，截止2008年10月，全国已建污水厂1459座，日处理能力8553万吨， 对应的脱水污泥量为85530吨/天。我国的国情之一是人口密度大，是世界平均值 的3倍，尤其经济发达地区，人口密度更大，污水厂的规模也同比大而多，土地 紧张的问题更突出，对这些地区，污泥的首要问题就是最大程度地减量。而最大 程度减量的技术就是干化、半干化、焚烧。考虑投资和运行的经济性、安全性、 维护等，最适合设备化的技术应是半干化加焚烧。采用焚烧技术是国内外公认最 彻底的处置方式，能真正做到生化污泥减量化、无害化。但生化污泥的热值极低， 经过半干化后也很难维持自持燃烧，往往要加入一定量的燃料，因此运行费用极 高，出现了买不起，也用不起的现象。污泥干化装置的主要能量损失在于，污泥 中的水分吸收热量汽化后进入载气而排到了环境之中，如果采用合理可行的能源 组合形式，回收系统废热，则可不需额外添加燃料即可维持自持燃烧。
热泵是一种本身消耗一部分能量从低温热源吸收热量，使其在较高温度下放 出可以利用热量的装置。由于获得可用热量远大于本身消耗的能量，所以它是一 种节能设备。单纯的将热泵与污泥干燥器结合组成热泵干燥装置来干燥污泥的热 力系统，由于系统密封、绝热不良的影响，利用热泵回收废热维持干化持续进行， 存在蒸发温度偏低，或热能不足的现象，采用环境介质(污水、空气)作为低温 热源，又存在热源品位低，热泵系数较低的弱点。而单纯的污泥焚烧干化技术由 于污泥的热值较低，为维持干化焚烧的持续进行，必须添加燃料，使得运行费用 过高。以上所述的现有污泥焚烧技术的几点缺点急需改进。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能耗较低、能使污泥减量化、无害 化的污泥干化焚烧一体化系统及使用方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种污泥干化焚烧一体化系统， 其特征在于：它包括一污泥干燥焚烧回路、一热水循环回路、一热泵辅助供热回 路和一载气加热及废热回收回路;所述污泥干燥焚烧回路包括一干泥返混装置、 一污泥干燥器和一污泥焚烧炉，所述干泥返混装置连接所述污泥干燥器的进泥口， 所述污泥干燥器的出泥口并联连接所述干泥返混装置和所述污泥焚烧炉的进泥 口，所述污泥焚烧炉还设置有一灰渣出口;所述热水循环回路包括两水泵和一冷 凝器，所述污泥干燥器的出水口并联连接所述两水泵，其中一所述水泵连接所述 冷凝器的一进口，所述冷凝器对应的一出口和污泥焚烧炉的出水口连接所述污泥 干燥器的进水口，另一所述水泵连接所述污泥焚烧炉的进水口;所述热泵辅助供 热回路包括一蒸发器、一内部换热器和一压缩机，所述蒸发器的热泵工质出口依 次连接所述内部换热器、所述压缩机和所述冷凝器的另一进口，所述冷凝器对应 的另一出口通过所述内部换热器连接所述蒸发器热泵工质入口，所述蒸发器上还 设置有一冷凝水出口;所述载气加热及废热回收回路包括一空压机，所述空压机 的入口并联连接一空气入口和所述蒸发器的载气出口，所述空压机的出口通过所 述污泥焚烧炉连接所述污泥干燥器的载气入口，所述污泥干燥器的载气出口连接 所述蒸发器的载气入口，所述蒸发器的上还设置有一连通大气的废气出口。
所述热泵辅助供热回路中，所述蒸发器的热泵工质入口与所述内部换热器之 间设置有一节流阀。
一种污泥干化焚烧一体化系统的使用方法，其特征在于：1)设置一污泥干燥 焚烧回路、一热水循环回路、一热泵辅助供热回路和一载气加热及废热回收回路; 污泥干燥焚烧回路包括一干泥返混装置、一污泥干燥器和一污泥焚烧炉，污泥焚 烧炉上设置有一灰渣出口;热水循环回路包括两水泵、一冷凝器、污泥干燥器和 焚烧炉;热泵辅助供热回路包括一蒸发器、一内部换热器、一压缩机、一节流阀 和冷凝器;载气加热及废热回收回路包括一空压机、蒸发器、污泥焚烧炉和污泥 干燥器;2)将污水处理厂处理后的湿污泥输入干泥返混装置，经污泥干燥器干化 的污泥一部分送入污泥焚烧炉焚烧，另一部分返回到干泥返混装置，与湿污泥混 合后再进入污泥干燥器，焚烧后的灰渣从灰渣出口排出;3)在污泥焚烧炉中产生 的高温载气进入污泥干燥器，将热量传给污泥，从污泥干燥器流出的载气经蒸发 器降温后，其中一部分载气与进入空压机的新鲜空气一起被依次送入污泥焚烧炉 和污泥干燥器，其余载气排入大气中;4)在污泥焚烧炉中被加热的循环水进入污 泥干燥器，将热量传给污泥，从污泥干燥器流出的循环水分两路，一路经一水泵 进入冷凝器加热后再返回污泥干燥器，另一路经另一水泵进入污泥焚烧炉加热后， 回到污泥干燥器内;5)蒸发器内的热泵工质吸取蒸发器内载气的热量后，经过内 部换热器和压缩机升温升压，在冷凝器内将热量传给循环水后，再经过内部换热 器降温后回到蒸发器。
在所述蒸发器的热泵工质入口与所述内部换热器之间设置有一用于使热泵工 质降压降温的节流阀。
本发明由于采取以下技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用热泵回 收焚烧干燥装置和热泵干燥装置的废热作为热泵干燥装置的热源，提高了热泵的 蒸发温度，满足了热泵循环的能量需求，提高了热泵系数，并且由于热泵辅助供 热的加入，提高了污泥干化产量，满足了焚烧炉燃烧供热需要的能源，使得燃烧 不需要额外添加燃料，因此降低了污泥的干化能耗，实现了污泥的减量化和无害 化处置。2、本发明由于采用的污泥焚烧炉在来自空压机的载气助燃下，焚烧来自 干燥器的得到干化的污泥，将污泥中的化学能转化为可以直接利用的热能，热能 被循环热水所吸收，进入污泥干燥器作为干化污泥的热源，因此使污泥本身得到 最大的减量化和无害化处理，成为灰渣排出系统。3、本发明由于采用了干泥返混 装置，用以将含水率75%～80%的湿污泥与含水率30%的干化污泥混合造粒，因此 避免了污泥在干燥器内出现粘结现象，并提高了污泥的干化速率。4、本发明由于 采用的污泥干燥器包括一空心轴、空心桨叶和一夹套，并且污泥干燥器是由空心 桨叶式干燥器改良而成的，因此使得本发明的污泥干燥器具有热损失少，干燥效 率高，防污泥粘结的特性。5、本发明由于采用了载气加热及废热回收回路，利用 污泥焚烧炉产生的惰性化载气，进入污泥干燥器带出其生成的水蒸汽，吸湿后的 废气排出干燥器后用于加热热泵循环产生的低温低压热泵工质后，一部分排出冷 却，一部分与一定量的新鲜空气混合经升压后通入焚烧炉燃烧，以无害化废气内 集聚的臭味气体，并提供干化污泥燃烧需要的助燃剂。本发明可广泛应用于各种 污泥处理领域中。