压缩式多级热回收空气源热泵污泥干化 (1).doc

东方电机有限公司

东方电机

压缩式多级热回收空气源热泵
完井废弃物干化

处
理
装
备

东方电气集团东方电机有限公司

二○一四年十二月
目 录

一、概况 3
二、压缩式多级热回收气源热泵污泥干化成套装置工艺原理简述 3
三、与常规污泥热干化技术能耗数据比较
四、压缩式多级热回收气源热泵污泥干化处理装置运行技术参数
五、运行管理人员编制
六、投资
七、成本估算
八、结论与建议

压缩式多级热回收气源热泵
完井废弃物干化处理装备
一、概况
2012年，东方电气集团东方电机有限公司，利用其在火力发电装备制造领域的先进节能技术，成功开发出“污泥高效闪蒸脱水”成套技术装置。利用该技术装置，可实现高效、低能耗一次将含水率80%污泥，脱干到含水率50%以内；同时，实现了污泥的无害化、减量化。
但是，除堆肥外，要达到污泥的资源化利用，该脱干污泥仍然需要进一步干化处理。
为了配套“污泥高效闪蒸脱水”装置，以实现污泥的资源化利用；东方电机利用发电装备电气绝缘空气干燥技术，与合作方一道，成功开发了“压缩式多级热回收气源热泵”污泥干化装置；经试验台装置运行表明：该装置投资较低，电能消耗小，干燥过程清洁无污染，可实现集装化。
该装置全部采用电力能源，不仅可作为“污泥高效闪蒸脱水”装置的污泥深度干化处理配套装备；而且，由于其装置拆装方便快捷，对流动性很强的石油钻井完井废弃物、河湖清淤污泥等工程项目废弃物处理，有很大的优势。
二、压缩式多级热回收气源热泵污泥干化成套装置工艺原理简述
压缩式多级热回收气源热泵污泥干化成套装置工艺如下图所示：
压缩机
湿热空气
低温饱和空气
回热器
低温低压蒸汽
干燥热空气
高温高压蒸汽
回热器
蒸发器
冷凝器
干燥热空气
干燥热空气
污 泥
湿热空气
湿热空气
低压液体
高压液体
膨胀阀

工艺原理框图

压缩式多级热回收气源热泵污泥干化成套装置结构示意图如下：

正视 侧视
结构示意图
原理简述：如工艺原理框图及结构示意图：
从膨胀阀来的低压液态工作介质在蒸发器中吸收（回收）循环的湿热空气热能，蒸发为低温低压工作介质蒸汽（同时，湿热空气被冷却为低温饱和空气，湿热空气中的大部分水蒸气冷凝为水排放）；该工质蒸汽在热泵压缩机作用下，将低温工作介质蒸汽压缩为高温高压工作介质蒸汽；高温工质蒸汽在冷凝器中与低温饱和空气换热凝结为高压液态工作介质（同时，低温饱和空气被加热为高温干燥空气）；高温干燥空气对污泥进行干燥，形成湿热空气，进入蒸发器，完成干燥媒介空气的循环（同时，高压液态工作介质经过膨胀阀，成为低压液态工作介质，完成工作介质的循环）；在本污泥压缩式多级气源热泵干化系统中，为了尽可能回收湿热空气中的热能，装置巧妙的增加了两只串联的回热器，回热器使湿热空气预降温脱出水分的放出热能用于饱和低温空气加热，进一步利用了热能，实现多级热回收气源热泵污泥干化过程，降低了污泥干化的能耗。
从压缩式多级热回收气源热泵污泥干化成套装置工艺原理的描述可以看出，该装置具有以下优点：
1）污泥干燥介质空气完全密闭循环，无环境污染，实现了近零排放。同时，污泥干燥不受环境温度、湿度影响。
2）污泥干燥过程能量实现循环利用，能源利用率高，1KWh电能可干燥蒸发3-3.5kg水分。
3）采用低温干化技术，避免了恶臭气体的挥发；无粉尘爆炸隐患，运行安全。
4）脱出水直接蒸发后冷凝排放，排放达标，无需另外水处理装置。
5）结构紧凑，可集装箱布置，占地面积小，适合流动性项目。
6）自动化程度高，全自动运行，操作管理方便。
三、与常规污泥热干化技术能耗数据比较
压缩式多级热回收气源热泵污泥干化技术与常规污泥热干化技术能耗数据的比较如下表，按每公斤含水率80%污泥干化到含水率50%计（达到国家环保标准）：

常规蒸汽热干化
压缩式多级热回收气源热泵干化
备注
含水率80%污泥（kg）
1.0
1.0

含水率50%污泥（kg）

0.4
0.4

去除水分（kg）
0.6
0.6

吨污泥耗蒸汽（kg）
1200

蒸发效率按50%计算
吨污泥耗电（KWh）

171
1kwh蒸发3.5kg水分计
吨污泥处理折算热能（万Kcal）
78
44.3
蒸汽热值按650Kcal/Kg,热/电转换率按1KWh/370g标煤计算
由表可见，压缩式多级热回收气源热泵污泥干化技术比常规蒸汽污泥热干化技术节能50%以上。
四、压缩式多级热回收气源热泵污泥干化处理装置运行技术参数
1、污泥处理规模：100T/D（含水率80%污泥）；
2、污泥处理电耗：17100Kwh/D；
3、污泥处理结果：40T/D含水率50%的污泥；
4、每天按3班24小时运行，每小时处理污泥4.17T，蒸发水分约2.5T/H，装机功率约为715KW。
五、运行管理人员编制
系统装置自动化程度高，操作方便，可实现无人值守（由其他工作人员兼顾守护）；
六、投资
系统装置投资约30万元／t.d（含水率80%污泥）
七、成本估算
成本估算依据条件（按含水率80%污泥吨计）：
1、电价按0.70元／kwh；
2、工资按无人值守；
3、维修费按5元／吨（含水率80%污泥）
污泥处置运行成本：214*0.7+5=154.8元／吨
八、结论与建议
1、在流动性较强的项目如石油钻井完井废弃物以及河湖清淤等项目污泥处理，可采用本方案装置，以达到保护环境、节能降耗的目的。
2、本装置不适用于含耐热温度超过70℃病菌、寄生虫卵的污泥干化处理（处理该类污泥不能实现无害化的处理目标）。
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