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熱泵干化技術(shù)對(duì)污泥的處理
更新時(shí)間:2016-03-09   點(diǎn)擊次數(shù):1300次

將熱泵作為熱源進(jìn)行干燥、干化和脫水等作業(yè),是上世紀(jì)八十年代發(fā)展起來(lái)的新型干燥技術(shù)。目前,該技術(shù)已應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,如在木材、化工產(chǎn)品、食品干燥、蔬菜脫水和污泥糞便干化等方面,都取得了良好的效果。針對(duì)污泥和糞便干化問(wèn)題,熱泵干化技術(shù)具有運(yùn)行費(fèi)用低和對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染的兩大優(yōu)勢(shì)。早在上個(gè)世紀(jì)八十年代初日本已取得成功的運(yùn)用。

熱泵干燥原理

熱泵干燥設(shè)備由熱泵的熱力循環(huán)系統(tǒng)和熱風(fēng)干燥循環(huán)系統(tǒng)組成。熱泵循環(huán)系統(tǒng)為熱風(fēng)干燥系統(tǒng)提供熱源和降低熱風(fēng)濕度。熱風(fēng)干燥系統(tǒng),通過(guò)循環(huán)熱風(fēng)與物料直接接觸,提供蒸發(fā)水份熱量,帶走物料中的水份。

所謂“熱泵”,是耗用一定的機(jī)械功,吸取環(huán)境或廢棄物中低品位熱能,將其提高成為可利用的熱能的一種節(jié)能裝置。正如“水泵”一樣,耗用一定機(jī)械功,將水從低水位提高到所需的水位。

熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器組成,系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的工質(zhì),在蒸發(fā)器中吸取干燥室排出濕熱空氣中的熱量,從低壓液態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)成低壓蒸汽,經(jīng)壓縮機(jī)增壓成為高溫高壓的蒸汽;在冷凝器中,高溫高壓的工質(zhì)蒸汽放出熱量加熱進(jìn)入干燥室的空氣,而工質(zhì)本身則從氣體冷凝成高壓液體;通過(guò)節(jié)流裝置,液體工質(zhì)產(chǎn)生阻塞效應(yīng),降低了壓力和溫度,成為低壓低溫液體,再度進(jìn)入蒸發(fā)器中吸收濕熱氣體的熱量,如此反復(fù)循環(huán)將低溫?zé)崃枯斔偷礁邷亟橘|(zhì)中去,形成熱泵循環(huán)。

從熱風(fēng)干燥循環(huán)系統(tǒng)來(lái)看,干燥室排出氣體,是含水份較高的濕熱氣體,其相對(duì)濕度在ψ=70~80%左右,通過(guò)熱泵的蒸發(fā)器時(shí),由于蒸發(fā)器表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度,不僅降低了空氣的溫度并且在蒸發(fā)器表面將水汽冷凝下來(lái),以液體水的狀態(tài)排出系統(tǒng)外。氣體離開(kāi)蒸發(fā)器變成低溫而濕潤(rùn),其相對(duì)濕度一般在ψ=95-97%。脫濕后的氣體在熱泵冷凝器中得到等濕加熱,提高了氣體溫度,同時(shí)也降低了相對(duì)濕度,。在干燥室中,干熱氣體與被干燥物料直接接觸,提供物料干化的熱量,同時(shí)也帶走了水份。空氣在干燥室內(nèi)為等焓增濕降溫過(guò)程,。每公斤氣體通過(guò)一個(gè)循環(huán)可以脫除水份△d=da-dc。

從上述熱泵干燥原理來(lái)看,與一般干燥工藝差別是沒(méi)有濕熱氣體排放,通過(guò)二個(gè)密閉循環(huán)系統(tǒng),物料中的水份zui終以液態(tài)水排除。采用該原理干化污泥有二大優(yōu)點(diǎn):

(1)節(jié)約能源:在熱泵干燥中。不排放濕熱氣體而將其顯熱和潛熱全部進(jìn)行了回收,只耗用了一定的機(jī)械功。一般衡量熱泵熱回收能力常用熱泵性能系數(shù)來(lái)表征,即

COP=冷凝器提供熱量/壓縮機(jī)的功耗=QC/W0

在污泥設(shè)備干燥中COP=4.0~5.0,既熱泵提供的熱量是電耗熱量的4~5倍。

衡量干燥設(shè)備耗能另一重要指標(biāo)熱泵比脫水率WPE

WPE=脫水量/熱泵能耗=kg(水)/kw.H(電)

在目前設(shè)備中熱泵WPE=5.0~6.0。即每度電可脫水5~6公斤。

(2)不污染環(huán)境:由于熱泵干化污泥在封閉的環(huán)境中進(jìn)行,在干化過(guò)程中產(chǎn)生的一切有臭有害氣體可以做到不外泄,對(duì)周圍環(huán)境可以減少到zui低的污染,有利在居民點(diǎn)附近進(jìn)行干化操作。

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