一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，包括：天然气驱动污泥离心脱水系统，包括膨胀机和离心脱水机，膨胀机将来自中高压管网的天然气压力能转换为机械能驱动离心脱水机实现污泥脱水；热泵污泥干化系统，包括污泥干化室和热泵系统，污泥干化室内的空气与热泵系统换热，实现湿空气的除湿、再热循环利用；天然气冷量分离系统，包括气波制冷机，其将来自中高压管网的天然气压力能转化为热能并吸收，得到低温天然气，低温天然气与污泥干化室内产生的湿热空气换热后，被输送至低压管网中。本发明专利技术将天然气压力能的回收利用与污泥脱水干化处理结合起来，提高了能源的利用率，有较好的节能效益。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统
本专利技术涉及污泥脱水干化
，尤其是一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统。
技术介绍
近年来，随着我国经济快速发展和城市化水平不断提高，生活污水排放量日益增多，在污水处理过程中，会产生大量污泥，污泥含水率高，处理难度大，污泥处理成为建设绿色环保城市面临的一个巨大问题。污泥处理整个工艺流程中的关键技术之一便是污泥脱水处理。离心脱水是机械脱水中的一种，脱水性能稳定，生产卫生，可实现自动化，在国外发达国家已得到广泛应用。但由于离心式脱水机的工作原理和处理量，使得其能耗量极大，使得在国内的适用性不高造成使用频率较低。污泥经脱水后的最终处置主要有填埋、农用、建材化以及热利用等方式。根据市政污泥的处置行业标准《城镇污水厂污泥处置混合填埋泥质》的要求，污泥混合填埋含水率需要低于60％，作为填埋覆盖土时污泥含水率需要低于45％。然而机械脱水后的污泥含水率依然高于污泥处置的行业标准。因此为了进一步降低污泥含水率，污泥在脱水后需要进行干化处理。污泥干化过程中考虑两个问题，一是将污泥干化到较低含水率的能耗问题，热干化往往需要提供较高的温度，在没有余热废热利用的情况下，采用外部热源导致干化能耗成本较高；二是干化过程中污泥中有害物质的挥发问题，污泥的成分复杂，往往包含许多易挥发的有害物质，在加热干化时有害气体的挥发以及粉尘的扩散都会导致环境的污染。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，解决污泥干化能耗高的问题。r>本专利技术采用的技术方案如下：一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，包括：天然气驱动污泥离心脱水系统，包括膨胀机和离心脱水机，所述膨胀机将来自中高压管网的天然气压力能转换为机械能驱动所述离心脱水机实现污泥脱水；热泵污泥干化系统，包括污泥干化室和热泵系统，所述污泥干化室内的空气与所述热泵系统换热，实现湿空气的除湿、再热循环利用；天然气冷量分离系统，包括气波制冷机，其将来自中高压管网的天然气压力能转化为热能并吸收，得到低温天然气，所述低温天然气与所述污泥干化室内产生的湿热空气换热后，被输送至低压管网中。其进一步技术方案为：所述热泵系统包括两个热泵循环，第一热泵循环包括由第一蒸发器、第一压缩机，第一冷凝器和第一节流阀依次连接而成的回路；第二热泵循环包括由第二冷凝器、第二节流阀、第二蒸发器和第二压缩机依次连接而成的回路；所述第一蒸发器用于对所述污泥干化室排出的热湿空气进行降温除湿，所述第一冷凝器、第二冷凝器用于对降温除湿后的空气进行加热，加热后的热空气排入所述污泥干化室。所述第二蒸发器包括参与所述第二热泵循环的第一组制冷剂管路，还包括与所述第一组制冷剂管路换热的第二组制冷剂管路，所述第二组制冷剂管路包括分别与所述气波制冷机的制冷剂侧管路出、入口连接的输出管和输入管；所述第二组制冷剂管路内的制冷剂用于吸收由天然气压力能转化为的热能。沿空气流动方向，位于所述第一蒸发器的下游、所述第一冷凝器的上游还设有低温换热器，所述低温换热器利用低温天然气与所述空气换热，进一步对热湿空气降温除湿，所述低温天然气一分部来自于所述膨胀机做功后的天然气，另一部分来自所述气波制冷机做功后的天然气。所述低温天然气经所述低温换热器换热后，通过管路输送至与所述中高压管网通过原调压设备连通的低压管网。所述天然气驱动污泥离心脱水系统还包括调速器，膨胀机、调速器和离心脱水机依次动力连接。所述离心脱水机的进料由污泥澄清池提供，所述离心脱水机的出料通过螺旋输送机输送至所述污泥干化室。所述污泥干化室入口处设有污泥切片机，所述污泥干化室内设有用于盛接经所述污泥切片机切割后的污泥块体的干化台。所述污泥干化室的空气侧进、出口处分别设有风机，所述污泥干化室的空气侧出口连接风管的一端，所述风管依次与所述第一蒸发器、所述低温换热器、所述第一冷凝器及第二冷凝器的壳体连接，风管另一端与所述污泥干化室的空气侧进口连接，形成密闭的空气循环回路。所述气波制冷机、所述膨胀机的气体入口分别与所述中高压管网连接，并且在连接管路上设置有快速关断阀。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用膨胀机回收高压天然气中的压力能，输出动能为离心脱水机提供动力，有效解决了离心脱水机运行能耗大成本高的问题。膨胀降温后的低温天然气在低温换热器中换热用于湿空气的冷却除湿，同时节约了低温天然气再热的能耗，提高了能源的利用率。本专利技术采用气波制冷机，使高压天然气的压力能有效的转变为冷能和热能，将能量输出作为污泥干化用空气的冷源同时为热泵循环的蒸发器提供额外热源，将热源温度进一步提升，拓宽了天然气压力能利用的温度范围。本专利技术采用空气源热泵用于污泥干化，将湿空气凝结时的潜热回收对空气进行加热，降低了干化过程中的能量消耗成本。空气在密闭的空间内循环，防止了干化过程中污泥挥发出的有害气体泄露，减少了对环境的污染。附图说明图1为本专利技术的系统结构示意图。图中：1、快速关断阀一；2、膨胀机；3、调速器；4、离心脱水机；5、污泥澄清池；6、螺旋输送机；7、调压阀一；8、低温换热器；9、调压阀三；10、第一蒸发器；11、污泥切片机；12、第一压缩机；13、污泥干化室；14、第一节流阀；15、第一冷凝器；16、第二冷凝器；17、风机一；18、风机二；19、快速关断阀二；20、气波制冷机；21、调压阀二；22、第二蒸发器；23、第二压缩机；24、第二节流阀。具体实施方式以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本实施例的天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，包括：天然气驱动污泥离心脱水系统、热泵污泥干化系统和天然气冷量分离系统；天然气驱动污泥离心脱水系统，包括膨胀机2和离心脱水机4，膨胀机2将来自中高压管网的天然气的压力能转换为机械能驱动离心脱水机4实现污泥脱水；热泵污泥干化系统，包括污泥干化室13和热泵系统，污泥干化室13内的空气与热泵系统换热，实现湿空气的除湿、再热循环利用；天然气冷量分离系统，包括气波制冷机20，其将来自中高压管网的天然气压力能转化为热能并吸收，得到低温天然气，所述低温天然气与所述污泥干化室13中污泥干化产生的湿热空气换热后，被输送至低压管网中。上述实施例中，热泵系统包括两个热泵循环，第一热泵循环包括由第一蒸发器10、第一压缩机12，第一冷凝器15和第一节流阀14依次连接而成的回路；第二热泵循环包括由第二冷凝器16、第二节流阀24、第二蒸发器22和第二压缩机23依次连接而成的回路；第一蒸发器10用于对污泥干化室13排出的热湿空气进行降温除湿，第一冷凝器15、第二冷凝器16用于对降温除湿后的空气进行加热，加热后的热空气排入污泥干化室13。具体地，污泥干化室13的空气侧进、出口处分别设有风机，分别为风机一17、风机二18，污泥干化室13的空气侧出口连接风管(为了简化，图中只用箭头示意出了空气流向而未示出风管的物理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，其特征在于，包括：/n天然气驱动污泥离心脱水系统，包括膨胀机(2)和离心脱水机(4)，所述膨胀机(2)将来自中高压管网的天然气压力能转换为机械能驱动所述离心脱水机(4)实现污泥脱水；/n热泵污泥干化系统，包括污泥干化室(13)和热泵系统，所述污泥干化室(13)内的空气与所述热泵系统换热，实现湿空气的除湿、再热循环利用；/n天然气冷量分离系统，包括气波制冷机(20)，其将来自中高压管网的天然气压力能转化为热能并吸收，得到低温天然气，所述低温天然气与所述污泥干化室(13)内污泥干化产生的热湿空气换热后被输送至低压管网中。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，其特征在于，包括：
天然气驱动污泥离心脱水系统，包括膨胀机(2)和离心脱水机(4)，所述膨胀机(2)将来自中高压管网的天然气压力能转换为机械能驱动所述离心脱水机(4)实现污泥脱水；
热泵污泥干化系统，包括污泥干化室(13)和热泵系统，所述污泥干化室(13)内的空气与所述热泵系统换热，实现湿空气的除湿、再热循环利用；
天然气冷量分离系统，包括气波制冷机(20)，其将来自中高压管网的天然气压力能转化为热能并吸收，得到低温天然气，所述低温天然气与所述污泥干化室(13)内污泥干化产生的热湿空气换热后被输送至低压管网中。


2.根据权利要求1所述的天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，其特征在于，所述热泵系统包括两个热泵循环，第一热泵循环包括由第一蒸发器(10)、第一压缩机(12)，第一冷凝器(15)和第一节流阀(14)依次连接而成的回路；第二热泵循环包括由第二冷凝器(16)、第二节流阀(24)、第二蒸发器(22)和第二压缩机(23)依次连接而成的回路；
所述第一蒸发器(10)用于对所述污泥干化室(13)排出的热湿空气进行降温除湿，所述第一冷凝器(15)、第二冷凝器(16)用于对降温除湿后的空气进行加热，加热后的热空气排入所述污泥干化室(13)。


3.根据权利要求2所述的天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，其特征在于，所述第二蒸发器(22)包括参与所述第二热泵循环的第一组制冷剂管路，还包括与所述第一组制冷剂管路换热的第二组制冷剂管路，所述第二组制冷剂管路包括分别与所述气波制冷机(20)的制冷剂侧管路出、入口连接的输出管和输入管；所述第二组制冷剂管路内的制冷剂用于吸收由天然气压力能转化为的热能。


4.根据权利要求2所述的天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统，其特征在于，沿空气流动方向，位于所述第一蒸发器(10)的下游、所述第一冷凝器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡亮，王晓月，毛衍钦，詹志行，李超杰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32