一種能量回收利用的低能耗污泥冷凍真空干燥方法
【專利摘要】本發明公開了一種能量回收利用的低能耗污泥冷凍真空干燥方法。本發明方法主要包括冷凍室熱回收過程、真空室熱回收過程以及真空室熱量不足部分的熱源補償過程。由于本發明有效地回收利用了待干燥污泥中的水分從液態轉變為固態時的相變熱，同時也回收利用了污泥從常溫到低溫時的熱量，以及通過真空泵抽取利用了真空干燥室內的高溫空氣和高溫水蒸氣的熱量，因此污泥干燥過程中的熱能消耗大為節省，有效地降低了污泥干燥過程中的能量消耗，降低運行費用。
【專利說明】
一種能量回收利用的低能耗污泥冷凍真空干燥方法
技術領域
[0001]本發明屬于一種污泥冷凍真空干燥過程中的能量回收利用技術，具體涉及一種在廢水處理后剩余污泥的干燥過程中，冷凍需要的時間較長以及高溫真空干燥過程時間較長的能量回收利用方法，以降低污泥冷凍真空干燥過程中的能量消耗。
【背景技術】
[0002]在廢水處理后剩余污泥的冷凍真空干燥技術中，首先要將含水率較高的污泥進行冷凍，使污泥中的水分在低溫作用下由液態轉變為固態冰晶。通常情況污泥在干燥前溫度為常溫，在將其由10-20°C的常溫狀態冷凍到_20°C?_30°C的過程中，污泥由于溫度降低將會放出大量的熱量，此熱量一般包括兩部分，一是水分由常溫降低到-20°C?-30°C的過程中溫降所釋放出的熱量，另一部分是水從液態轉變為固態過程中釋放出的相變潛熱，水的相變熱較大。在傳統的冷凍真空干燥機中，待干燥物質在冷凍過程中所釋放出的熱量一般均沒有回收利用。
[0003]而在真空干燥過程中，水從固態冰晶轉變為氣態的水蒸氣過程中需要大量的升華潛熱，在干燥時采用將其加熱的方法來補償水的升華潛熱，否則水的升華速度緩慢。傳統冷凍干燥過程中一般采用外加熱源將待干燥物質加熱到一定的溫度，此過程需要消耗大量的熱量。此熱量的需求由兩部分組成，一部分是水由固態的冰晶升華到氣態水蒸汽過程中的升華潛熱，另一部分是將待干燥物質從-20°C?-30°C的冷凍狀態加熱到干燥所需溫度時所需要的熱量，因此，傳統的冷凍真空干燥技術中對能量的需求非常大，使得干燥能耗及費用上升。
[0004]在污泥冷凍真空干燥過程中，如果能將污泥冷凍時釋放出的熱量加以回收，將其用于在污泥干燥過程中所需要的熱量，將可以大大節省污泥干燥過程中的能量消耗，對降低污泥干燥費用具有較大的影響。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對傳統真空冷凍干燥過程中，需要大量的外加能量來加熱冷凍后的物質，以致冷凍真空干燥過程中能耗過高的問題，而提供一種能量回收利用的低能耗污泥冷凍真空干燥方法。
[0006]本發明的目的是通過如下的技術方案來實現的:該能量回收利用的低能耗冷凍真空干燥方法，它包括冷凍室熱回收過程、真空室熱回收過程以及真空室熱量不足部分的熱源補償過程。
[0007]具體的，所述冷凍室熱回收過程是:在冷凍室內設置蒸發器，用于降低冷凍室內的溫度;利用制冷劑通過蒸發器時由液態轉變為氣態的過程中吸收熱量，之后的氣態制冷劑通過制冷劑循環管到達壓縮機，在壓縮機內被壓縮為液態高溫狀態，液態高溫制冷劑在壓縮機的驅動下進入第一換熱器，第一換熱器將熱量傳遞給制熱循環側的熱媒后，制冷循環側的制冷劑被冷卻，制冷循環結束;該段制冷劑的循環由壓縮機驅動；
[0008]在真空干燥室內設置第一散熱器，用于提高真空干燥室內的溫度;冷凍室回收的熱量由第一換熱器傳遞給制熱循環側的熱媒后，熱媒通過熱媒循環管到達第一散熱器，來自第一換熱器的高溫液體熱媒經真空干燥室內第一散熱器降溫后，由第一循環栗驅動回到第一換熱器吸收熱量以進行下一次循環，制熱循環結束;該段熱媒的循環由第一循環栗驅動；
[0009]所述真空室熱回收過程是:在真空干燥室內設置第二散熱器和真空管，第二散熱器用于提高真空干燥室內的溫度，真空管與真空栗連接;真空干燥室回收的熱量來自于真空栗所抽取的高溫熱；真空栗通過真空管抽取真空干燥室內的高溫水蒸氣，使栗體溫度升高;在栗體殼內安裝第二換熱器，第二換熱器將栗體熱量傳遞給熱媒循環管內的熱媒，高溫液體熱媒由第二循環栗驅動到達第二散熱器，熱媒由真空干燥室內第二散熱器降溫后，回到第二換熱器以進行下一次循環，制熱循環結束，同時，對真空栗進行了降溫;該段熱媒的循環由第二循環栗驅動；
[0010]所述真空室熱量不足部分的熱源補償過程是:在真空干燥室內設置熱源補償器，熱源補償器與外部電源控制器連接；當真空干燥室內熱量不足時，不足部分由電加熱補償熱源供給，以滿足干燥過程中熱量的需求。
[0011]本發明方法在污泥的冷凍真空干燥過程中兩次熱量回收，可保證干燥所需要熱量的70 — 80%，能大幅降低干燥所需能量，節省運行費用。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的原理結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的描述。
[0014]參見圖1，本發明的低能耗污泥冷凍真空干燥過程如下:
[0015]冷凍室I的熱量由制冷劑在蒸發器3內吸收熱量后從液態轉變為氣態，冷凍室I溫度降低到冷凍需求，氣態制冷劑經由制冷劑循環管7通過壓縮機8壓縮為高溫液態，高溫液態制冷劑在第一換熱器9內將熱量傳遞到低溫一側即制熱循環側的熱媒，經加熱后的熱媒經由熱媒循環管10在第一循環栗11的驅動下進入第一散熱器4，在第一散熱器4內將熱量傳遞給真空干燥室2內的污泥，其溫度降低后回到第一換熱器9進入下一次熱量循環過程。
[0016]真空栗14經由真空管16抽取真空干燥室2內的高溫空氣和高溫水蒸氣的混合物以滿足真空要求，所抽取的氣體為高溫氣體，高溫氣體的熱量傳遞給真空栗14的栗殼，真空栗14在做功的過程中也會產生大量的熱量，這兩種熱量通過安裝在栗殼內的第二換熱器15將熱量傳遞給在第二換熱器15內流動的熱媒，熱媒在第二循環栗13的驅動下經由熱媒循環管12流動至第二散熱器5，通過第二散熱器5將熱量傳遞給真空干燥室2內的待干燥污泥，熱媒溫度降低，降溫后的熱媒回流至第二換熱器15進入下一次熱量循環過程。
[0017]在真空干燥室內，一般要將溫度為-20°C?_30°C的待干燥污泥加熱到50°C?90°C，從而使污泥內的水分快速升華，達到干燥的目的。當真空干燥室2內的熱量不足時，不足部分由熱源補償器6如電熱管通過電加熱補償熱源供給，從而滿足污泥干燥過程中熱量的需求。
[0018]由于本發明有效地回收利用了待干燥污泥中的水分從液態轉變為固態時的相變熱，同時也回收利用了污泥從常溫到低溫時的熱量，以及通過真空栗抽取利用了真空干燥室內的高溫空氣和高溫水蒸氣的熱量，因此污泥干燥過程中的熱能消耗大為節省，有效地降低了污泥干燥過程中的能量消耗，降低運行費用。
【主權項】
1.一種能量回收利用的低能耗污泥冷凍真空干燥方法，其特征在于:它包括冷凍室熱回收過程、真空室熱回收過程以及真空室熱量不足部分的熱源補償過程。2.根據權利要求1所述能量回收利用的低能耗污泥冷凍真空干燥方法，其特征在于:所述冷凍室熱回收過程是:在冷凍室內設置蒸發器，用于降低冷凍室內的溫度;利用制冷劑通過蒸發器時由液態轉變為氣態的過程中吸收熱量，之后的氣態制冷劑通過制冷劑循環管到達壓縮機，在壓縮機內被壓縮為液態高溫狀態，液態高溫制冷劑在壓縮機的驅動下進入第一換熱器，第一換熱器將熱量傳遞給制熱循環側的熱媒后，制冷循環側的制冷劑被冷卻，制冷循環結束;該段制冷劑的循環由壓縮機驅動； 在真空干燥室內設置第一散熱器，用于提高真空干燥室內的溫度;冷凍室回收的熱量由第一換熱器傳遞給制熱循環側的熱媒后，熱媒通過熱媒循環管到達第一散熱器，來自第一換熱器的高溫液體熱媒經真空干燥室內第一散熱器降溫后，由第一循環栗驅動回到第一換熱器吸收熱量以進行下一次循環，制熱循環結束;該段熱媒的循環由第一循環栗驅動； 所述真空室熱回收過程是:在真空干燥室內設置第二散熱器和真空管，第二散熱器用于提高真空干燥室內的溫度，真空管與真空栗連接;真空干燥室回收的熱量來自于真空栗所抽取的高溫熱;真空栗通過真空管抽取真空干燥室內的高溫水蒸氣，使栗體溫度升高;在栗體殼內安裝第二換熱器，第二換熱器將栗體熱量傳遞給熱媒循環管內的熱媒，高溫液體熱媒由第二循環栗驅動到達第二散熱器，熱媒由真空干燥室內第二散熱器降溫后，回到第二換熱器以進行下一次循環，制熱循環結束，同時，對真空栗進行了降溫;該段熱媒的循環由第二循環栗驅動； 所述真空室熱量不足部分的熱源補償過程是:在真空干燥室內設置熱源補償器，熱源補償器與外部電源控制器連接；當真空干燥室內熱量不足時，不足部分由電加熱補償熱源供給，以滿足干燥過程中熱量的需求。
【文檔編號】C02F11/12GK105859093SQ201610273491
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】胡曉蓮, 王西峰
【申請人】湖南科技大學