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专利号: 2019105797323
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水、废水、污水或污泥的处理
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥设备,其特征在于,包括冷冻流化床系统、干燥除湿流化床系统和热泵系统;

所述冷冻流化床系统包括第一流化床库体(21),第一流化床库体(21)上设有第一加料装置(6),其上设有螺旋进料机(7),第一流化床库体(21)内设有与螺旋进料机(7)相连通的第一物料输送带(8);所述第一物料输送带(8)通过冷冻集料槽(9)、第二加料装置(13)连通干燥除湿流化床系统的第二流化床库体(22)的第二物料输送带(12),第二物料输送带(12)连通至第一干燥集料槽(17);

在第一、第二流化床库体(21、22)上设有进风口(20)和出风口(11);干燥除湿流化床系统第二流化床库体(22)的出风口(11)进一步连通至旋风除尘器(14),旋风除尘器(14)上方连通热风系统;

所述热泵系统包括压缩机(1)、第一、二蒸发器(5、4)、冷凝器(2)和节流阀(3);第一蒸发器(5)设于冷冻流化床系统中;所述冷凝器(2)设于干燥除湿流化床系统中,第一蒸发器(5)和冷凝器(2)通过压缩机(1)、冷凝器(2)、节流阀(3)、第二蒸发器(4)、第一蒸发器(5)连通构成循环回路;

所述热风系统包括与第二流化床库体(22)的出风口(11)连通的旋风除尘器(14),旋风除尘器(14)连通除湿箱(15),除湿箱(15)经第二循环风机(18)连通至进风口(20);通过出风口(11)、旋风除尘器(14)、除湿箱(15)、第二循环风机(18)、进风口(20)构成循环回路;

利用冷冻流化床系统、干燥除湿流化床系统及热泵系统在热泵干燥中未合理利用的冷量进行污泥干燥前的破壁处理,使污泥中自由水在低温冷冻条件形成冰晶并造成污泥分子细胞壁、细胞膜破裂,孔隙增大,使得污泥经干燥后的含水率降到5%以下。

2.根据权利要求1所述的一种基于冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥设备,其特征在于,在除湿箱(15)下方设有冷凝水收集器(19);在旋风除尘器(14)下方连通有第二干燥集料槽(16)。

3.根据权利要求1所述的一种基于冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥设备,其特征在于,冷冻流化床系统第一流化床库体(21)的进风口(20)和出风口(11)通过第一循环风机(10)连通构成冷风系统。

4.根据权利要求1所述的一种基于冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥设备,其特征在于,第一蒸发器(5)与第二蒸发器(4)采用并联方式接入热泵系统,并联蒸发器组的制冷剂出口端通过工质管路接入所述压缩机、制冷剂入口端通过工质管路接入所述冷凝器,连接第一冷凝器的工质管路上设置节流阀。

5.根据权利要求1所述的一种基于冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥设备,其特征在于,所述进风口(20)位于在第一流化床库体(21)侧壁,出风口(11)位于第一流化床库体(21)顶壁,进风口(20)、出风口(11)设置有多个。

6.根据权利要求1所述的一种基于冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥设备,其特征在于,所述两个加料装置都设置有变频装置;所述两个流化床库体内均设有温度监测器。

7.一种利用如权利要求1所述装置进行冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥的方法,其特征在于,包括下述步骤:

1)启动热泵系统,高温高压制冷剂经过冷凝器(2)流向并联的双蒸发器(4、5);一部分低温低压制冷剂流经第一蒸发器(5)使库体内的温度降至‑25~‑5℃,从节流阀(3)出来的另一部分低温低压制冷剂流经第二蒸发器(4)吸收除湿箱(15)内湿热气体的热量并开启下一循环;保证热泵系统采用双蒸发器并联设置,第一蒸发器内的制冷剂量略高于第二蒸发器,冷凝器内的制冷剂量为双蒸发器中的制冷剂之和;

2)将经机械脱水后的污泥经第一加料装置进入螺旋进料机,并经过破碎造粒后形成污泥细粒进入冷冻流化床系统的第一流化床库体(21)内;

3)污泥细粒经冷冻集料槽下部连接的第二加料装置送入第二流化床库体(22)内,冰冻污泥细粒在风机风力作用下处于悬浮流化状态并在停留时间内受热快速融化并干燥,进一步降低含水率至5%以下;

4)其中一部分粉末状干污泥随第二物料输送带进入到第一干燥集料槽(17),剩余部分粉末状干污泥由旋风除尘器下端出口进入第二干燥集料槽(16);

5)干燥所产生的湿热空气沿旋风除尘器(14)上端出口进入除湿箱(15),在除湿箱(15)中的第二蒸发器(4)的作用下冷凝液化,冷凝液经冷凝水收集器(19)排出。

8.如权利要求7所述的冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥的方法,其特征在于,所述步骤1)中螺旋进料机产生的污泥细粒直径为2~7mm。

9.如权利要求7所述的冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥的方法,其特征在于,所述步骤2)中污泥细粒在冷冻流化床内的停留时间为15~30min。

10.如权利要求7所述的冷冻破壁与热风干燥的流化床污泥干燥的方法,其特征在于,所述步骤3)中第二流化床库体(22)内的温度范围为40~60℃;污泥细粒在干燥除湿流化床内的停留时间为45~150min。