[发明专利]一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及污泥脱水干化技术领域，尤其是一种天然气压力能驱动的污泥脱水干化系统。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明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。

本发明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。