公布日：2024.12.10
申请日：2024.09.24
分类号：C02F11/13(2019.01)I
摘要
本发明提供了一种污泥干化余热资源梯级利用方法和系统，主要包括利用循环水中间载热介质法提取污泥干化尾气余热并分级利用，其中一级余热通过能量品位提升转化为高温高压质饱和蒸汽，回用至污泥热干化；二级余热用于污泥输送管道预热，降低污泥管道输送阻力，降低污泥干化能耗；三级余热采用厂区制冷/供热方式加以回收。本发明可明显降低污泥干化系统能耗和碳排放水平，并提高污泥干化系统运行的稳定性。
权利要求书
1.一种污泥干化系统余热资源梯级利用方法，其特征在于，该方法包括：湿污泥通过污泥管道加热器(1)后进入污泥干化机(2)，所述污泥干化机(2)的干化热源为高温高压饱和水蒸汽，污泥干化机(2)产生的干化尾气进入尾气换热器(3)，使进入尾气换热器(3)的循环水升温，升温后的循环水进入蒸发器(5)，与同时进入蒸发器(5)的低温低压气-液混合工质进行一级热交换，低温低压气-液混合工质加热蒸发为低温低压蒸汽，经压缩机(6)压缩为高温高压蒸汽并进入冷凝器(7)，冷凝器(7)的低温侧是污泥干化机(2)排放的蒸汽冷凝水，蒸汽冷凝水吸收高温高压蒸汽热量后蒸发为低温低压饱和水蒸汽，经蒸汽压缩机(9)压缩为高温高压饱和水蒸汽，返回污泥干化机(2)作为污泥干化热源；经过一级热交换，蒸发器(5)中的循环水降温后进入水箱(4)，通过循环水泵(11)送入污泥管道加热器(1)，循环水与污泥之间进行二次热交换；经过二次热交换后的循环水进入制冷/供热装置(12)，进行三级热交换。
2.根据权利要求1所述的污泥干化系统余热资源梯级利用方法，其特征在于，在冷凝器(7)内高温高压蒸汽凝结为低温高压液态工质，经节流阀(8)后膨胀为低温低压气-液混合工质，流入蒸发器(5)，实现工质循环利用。
3.根据权利要求1所述的污泥干化系统余热资源梯级利用方法，其特征在于，所述循环水进行三级热交换后返回尾气换热器(3)，实现水作为载热介质循环利用。
4.根据权利要求1所述的污泥干化系统余热资源梯级利用方法，其特征在于，所述低温低压气-液混合工质为R245fa、R245ca、R1234zd(E)或R1234ze。
5.根据权利要求1所述的污泥干化系统余热资源梯级利用方法，其特征在于，所述制冷/供热装置(12)连接有旁通阀(10)。
6.一种污泥干化系统余热资源梯级利用系统，其特征在于，污泥干化机(2)分别与污泥管道加热器(1)和冷凝器(7)相连，湿污泥经污泥管道加热器(1)后进入污泥干化机(2)，污泥干化机(2)排放的蒸汽冷凝水进入冷凝器(7)的低温侧；污泥干化机(2)、尾气换热器(3)、蒸发器(5)、压缩机(6)、冷凝器(7)、蒸汽压缩机(9)依次连接呈循环回路，污泥干化机(2)产生的干化尾气进入尾气换热器(3)，使循环水升温，升温后的循环水进入蒸发器(5)，低温低压气-液混合工质受热蒸发为低温低压蒸汽，经压缩机(6)压缩为高温高压工蒸汽并进入冷凝器(7)，冷凝器(7)低温侧的蒸汽冷凝水受热蒸发为低温低压饱和水蒸汽，经蒸汽压缩机(9)压缩为高温高压饱和水蒸汽，返回污泥干化机(2)；蒸发器(5)与压缩机(6)、冷凝器(7)、节流阀(8)依次连接呈循环回路，在冷凝器(7)内高温高压热工质蒸汽凝结为低温高压液态工质，经节流阀(8)后膨胀为低温低压气-液混合工质，流入蒸发器(5)；尾气换热器(3)与蒸发器(5)、水箱(4)、循环水泵(11)、污泥管道加热器(1)、旁通阀(10)、制冷/供热装置(12)依次连接呈循环回路，尾气换热器(3)的循环水升温后进入蒸发器(5)，经一级热交换，循环水降温后进入水箱(4)，通过循环水泵(11)送入污泥管道加热器(1)后进入制冷/供热装置(12)，然后返回尾气换热器(3)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种污泥干化系统余热资源的利用方法和系统，实现降低污泥干化系统能耗，并提高污泥干化系统运行稳定性的目的。
本发明提供一种污泥干化系统余热资源梯级利用方法，利用循环水中间载热介质法提取污泥干化尾气余热并分级利用，其中一级余热通过能量品位提升转化为高温高压质饱和蒸汽，回用至污泥热干化；二级余热用于污泥输送管道预热，降低污泥管道输送阻力，降低污泥干化能耗；三级余热采用厂区制冷/供热方式加以回收。
所述方法包括：湿污泥通过污泥管道加热器后进入污泥干化机，所述污泥干化机的干化热源为高温高压饱和水蒸汽，污泥干化机产生的干化尾气进入尾气换热器，使进入尾气换热器的循环水升温，升温后的循环水进入蒸发器，与同时进入蒸发器的低温低压气-液混合工质进行一级热交换，低温低压气-液混合工质加热蒸发为低温低压蒸汽，经压缩机压缩为高温高压蒸汽并进入冷凝器，冷凝器的低温侧是污泥干化机排放的蒸汽冷凝水，蒸汽冷凝水吸收高温高压蒸汽热量后蒸发为低温低压饱和水蒸汽，经蒸汽压缩机压缩为高温高压饱和水蒸汽，返回污泥干化机作为污泥干化热源；经过一级热交换，蒸发器中的循环水降温后进入水箱，通过循环水泵送入污泥管道加热器，循环水与污泥之间进行二次热交换；经过二次热交换后的循环水进入制冷/供热装置，进行三级热交换。
所述冷凝器内高温高压热蒸汽凝结为低温高压液态工质，经节流阀后膨胀为低温低压气-液混合工质，流入蒸发器，实现工质循环利用。
所述方法中循环水进行三级热交换后返回尾气换热器，实现水作为载热介质循环利用。
优选地，为实现良好的工质循环效率，低温低压气-液混合工质为R245fa、R245ca、R1234zd(E)或R1234ze(Z)。
更优选地，低温低压气-液混合工质为R245ca。
进一步地，所述制冷/供热装置连接有旁通阀。
本发明还提供一种污泥干化系统余热资源梯级利用系统，污泥干化机分别与污泥管道加热器和冷凝器相连，湿污泥经污泥管道加热器后进入污泥干化机，污泥干化机排放的蒸汽冷凝水进入冷凝器的低温侧；
污泥干化机、尾气换热器、蒸发器、压缩机、冷凝器、蒸汽压缩机依次连接呈循环回路，污泥干化机产生的干化尾气进入尾气换热器，使循环水升温，升温后的循环水进入蒸发器，低温低压气-液混合工质受热蒸发为低温低压蒸汽，经压缩机压缩为高温高压工蒸汽并进入冷凝器，冷凝器低温侧的蒸汽冷凝水受热蒸发为低温低压饱和水蒸汽，经蒸汽压缩机压缩为高温高压饱和水蒸汽，返回污泥干化机；
蒸发器与压缩机、冷凝器、节流阀依次连接呈循环回路，在冷凝器内高温高压热工质蒸汽凝结为低温高压液态工质，经节流阀后膨胀为低温低压气-液混合工质，流入蒸发器；
尾气换热器与蒸发器、水箱、循环水泵、污泥管道加热器、旁通阀、制冷/供热装置依次连接呈循环回路，尾气换热器的循环水升温后进入蒸发器，经一级热交换，循环水降温后进入水箱，通过循环水泵送入污泥管道加热器后进入制冷/供热装置，然后返回尾气换热器。
有益效果
本发明利用干化尾气余热使污泥干化机出来的蒸汽冷凝水经工质循环加热、蒸汽压缩后变成高温高压的饱和蒸汽进入污泥干化机，实现污泥干化系统余热高效循环利用，大幅减少了污泥干化能耗。
本发明利用干化尾气余热预热污泥输送管道内的湿污泥，提高了进入污泥干化机的污泥温度，降低了污泥干化能耗，同时也大幅降低了污泥在管道内的流动阻力，提高了污泥干化系统运行的稳定性。
（发明人：邓文义;王丽花;季鸿先;王爱春;陈广;潘炜;邹博源;林冰洁;王若婷;刘亚军;苏亚欣）
