一文看懂工程商为什么要挖掘热泵污泥烘干潜力？怎么挖？

　　在污泥的干燥技术中，热干燥是目前最常用的干燥手段。按照对污泥的加热方式分类，有对流、传导和辐射干燥三种类型。在对流干燥中，干燥介质和污泥在同一个空间内发生热湿传递作用，干燥介质将热量传递给污泥使其内部的水分蒸发扩散，进入到干燥介质中去被带离污泥。一般情况下需将被降温加湿的干燥介质排放至设备外，导致能源利用率较低，此外在干燥过程中干燥介质与污泥直接作用，干燥过程中产生的一些有毒有害物质也会随着尾气排出，因此要对干燥产生的废水和尾气做无害化处理；在传导干燥中，湿污泥和加热媒介不直接接触，加热媒介（通常为油或蒸汽）可回收利用，但仍需对干燥介质进行后续的尾气处理，同时由于是间接传热，湿污泥中水分的蒸发效率和设备的传热效率都较低，导致其整体的效率不高。

　　

　　热泵污泥干燥技术作为污泥低温对流干燥工艺中的一种，可以在保证较高的蒸发效率和传热效率的同时，回收干燥废气中的热量，同时大幅降低污泥干燥过程中的有毒有害物质排放，能够达到节能减排的有益效果。

　　热泵污泥干燥系统技术特点　　

　　利用热泵对污泥进行干燥处理目前已经得到了一定的应用，结合其工作原理和方式，该系统具有如下的特点：　　

　　（1） 低能耗。采用闭式热风循环与热泵的热回收技术，可以有效降低干燥过程中的能耗水平，同时受外界环境温度、湿度影响小，地域适应性强；　

　　（2） 低污染。干燥温度在 100°C 以下的低温干燥条件下可以避免带臭味的有机物挥发，同时闭式热风循环也可显著降低系统内循环空气的外溢，因此一般可不做尾气、废水的处理；　

　　（3） 低损失。污泥干燥过程中由于温度不高，其有机质损失小，利用潜力大；　　

　　（4） 高安全性。污泥干燥过程中运行环境温度不高，在合理控制风速的条件下又可避免扬尘，热泵污泥干燥系统完全可以满足污泥干燥的安全要求，从而大大提高系统运行的安全性；　　

　　（5） 干燥时间较长。由于热泵出风温度一般为 65°C~80°C，污泥干燥时间一般长达几十分钟至几个小时，且出料含水率要求较低时可能无法满足要求；　　

　　（6） 设备容量较小。受制于干燥时间长的因素，一般情况下热泵污泥干燥设备的单机处理能力不高，大规模使用不便；　　

　　（7） 投资成本较高。同传统热干燥设备相比，热泵污泥干燥设备结构复杂，系统组件较多，其初投资相应较高。

　　

　　热泵污泥干燥流程优化　　

　　由前述分析可知，目前常规的热泵污泥干燥系统的流程设计仍有其不合理之处，尚不能充分利用热泵干燥潜力。本文结合热泵运行的特点，提出以下可行的优化方案：　　

　　（1） 散热设备后置热泵污泥干燥系统：系统运行过程中采用在制冷剂侧进行散热时，可考虑将散热设备设置在冷凝器后，以便有效提高送风温度，从而提高系统的干燥能力，但可能存在所需散热面积增大的情况，原理图如图1所示。

图1  散热设备后置原理图

　　（2） 蒸发器前预冷热泵污泥干燥系统：将系统的散热设备设置在湿热空气经过回热器后，进入蒸发器前，在有效排出设备内多余热量外还可对循环空气进行冷却去湿，原理图如图2所示。

　　图2  蒸发器前预冷原理图　

　　（3） 两级串联式热泵污泥干燥系统：采用两级热泵串联，一方面可降低干燥空气中的含湿量，同时也可适当提高干燥空气温度，但在系统运行中存在诸多耦合问题，同时由于蒸发器与冷凝器之间温差加大，若想充分冷却、加热空气需要增大设备的换热面积，原理图如图3所示。

图3 两级串联式热泵污泥干燥系统原理图

　　（4） 多台热泵并联式热泵污泥干燥系统：考虑采用多台热泵并联运行，多台热泵接力冷却湿热空气，同时接力加热干冷空气，在充分换热的同时可以提高设备的处理能力，原理图如图4所示。

　　图4 多台热泵并联式热泵污泥干燥系统原理图　

　　在多组热泵并联运行过程中，各个热泵可单独运行，不存在相互影响的问题，同时可将每个热泵的蒸发温度和冷凝温度单独设置，可以充分冷却、加热空气，提高设备的容量。

　　

　　由此，对于热泵污泥干燥的系统流程的优化，我们得到了以下结论：　　

　　（1） 目前应用于实际生产的热泵干燥系统按干燥介质的循环方式分类，主要有封闭式、半封闭式以及开敞式三种类型，其各自适用的范围不甚相同，适用于污泥干燥的主要为封闭式和半封闭式热泵干燥系统；　　

　　（2） 热泵污泥干燥系统相比于常规的污泥热干燥系统具有较大的优势，具有低能耗、低污染、低损失和高安全性的特点，但也存在一些如干燥时间长、设备容量小以及投资费用高等问题。