專利名稱：用于處理濕物料的工藝和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過若干干燥階段處理濕物料特別是污泥的工藝，并且涉及用來執(zhí)行該工藝的設(shè)備。
背景技術(shù)：
為了降低特別是對(duì)流干燥工藝中的能耗，通常通過直接反向進(jìn)給部分流來利用廢氣的焓，或者通過換熱器、再生器或具有熱交換器的次級(jí)回路來間接地傳輸熱。由于熱傳輸過程中不可避免的溫度差，所以這種類型的工藝僅僅在較高的(廢氣)溫度范圍內(nèi)有利。在低的溫度范圍內(nèi)，能通過輸入能量來顯著提高效率。其利用所謂的排出蒸氣壓縮，其中，通過施加機(jī)械能而壓縮在干燥期間蒸發(fā)的水，然后利用其作為高張力的蒸汽而向干燥工藝額外供熱。于是還能利用潛在的熱。近來開發(fā)了熱泵系統(tǒng)，這些熱泵系統(tǒng)借助于合適的有機(jī)介質(zhì)和機(jī)械能量沿
著發(fā)電設(shè)備中的Rankine蒸汽循環(huán)的線路將排氣的熱量提高到可用的溫度水平。在這些所謂ORC系統(tǒng)中的物料流完全獨(dú)立于主工藝。
而且，公知的是，污泥干燥工藝包括兩個(gè)串聯(lián)布置的干燥器，其中第一干燥器將其廢熱驅(qū)散到第二干燥器，部分干燥的產(chǎn)物在第二階段被完全干燥。這里，所述兩個(gè)干燥器不能彼此獨(dú)立地運(yùn)行，這是因?yàn)楣に嚢l(fā)揮作用需要有產(chǎn)物鏈第一階段是薄膜蒸發(fā)器，只能部分地進(jìn)行干燥；第二階段是帶式干燥器，要求預(yù)先干燥了的結(jié)構(gòu)化產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容
于是本發(fā)明要解決的問題是，通過將生成能量的干燥工藝的能量流、或者能量流和物料流與消耗工藝鏈接而提供一種能以經(jīng)濟(jì)、能量最佳化的方式干燥濕物料(特別是污泥)的工藝和設(shè)備。于是本發(fā)明的特征在于，設(shè)置至少一個(gè)高溫干燥工藝和至少一個(gè) 低溫干燥工藝，其中，來自所述至少一個(gè)高溫干燥工藝的廢熱被用來 向所述至少一個(gè)低溫干燥工藝供熱。高溫和低溫干燥工藝的組合不僅 能一方面有利于具有用于各種產(chǎn)物的干燥裝置的設(shè)備，而且還能有利 于具有串聯(lián)設(shè)置的干燥階段的設(shè)備。
本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的改型的特征在于，所述高溫干燥工藝被設(shè)計(jì) 為完全干燥工藝。其中，完全干燥工藝是指干燥到干燥物含量超過大
約85%， S卩，產(chǎn)物無需進(jìn)一步干燥。在部分干燥中，還需要進(jìn)一步的
干燥階段。
本發(fā)明的有利實(shí)施例的特征在于，所述低溫干燥工藝被設(shè)計(jì)為完 全干燥工藝。
本發(fā)明進(jìn)一步有利實(shí)施例的特征在于，使所述高溫干燥工藝中的 污泥形成顆粒，并將熱的顆粒供給到所述低溫干燥工藝。
還能在所述低溫干燥工藝中預(yù)先干燥污泥，并使其形成顆粒，而 且所述熱的顆粒然后能被供給到所述高溫干燥工藝。
有利的是，僅采用來自所述至少一個(gè)高溫干燥工藝的廢熱來向所 述至少一個(gè)低溫干燥工藝供熱。
己表明特別有利的是，所述低溫干燥工藝的最后部分設(shè)計(jì)為冷卻階段。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述高溫干燥工藝被設(shè)計(jì)為流化床干
燥工藝。這里，能特別好地向濕物料(特別是污泥)傳輸熱。此外，廢熱
的狀態(tài)或溫度足夠高，從而能在進(jìn)一步的階段加以利用。本發(fā)明進(jìn)一步有利的改型的特征在于，所述低溫干燥工藝被設(shè)計(jì) 為帶式干燥工藝。這種形式的干燥是特別緩和的工藝。
本發(fā)明還涉及一種用于利用若干干燥器處理濕物料(特別是污泥) 的設(shè)備。
該設(shè)備的特征在于，設(shè)置至少一個(gè)高溫干燥器和至少一個(gè)低溫干 燥器，其中，來自所述至少一個(gè)高溫干燥器的廢熱被用來向所述至少
一個(gè)低溫干燥器供熱。高溫和低溫干燥器的組合不僅能一方面有利于 具有用于各種產(chǎn)物的干燥裝置的設(shè)備，而且還能有利于其中串聯(lián)設(shè)置 有干燥階段的情形。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)選的改型的特征在于，所述高溫干 燥器設(shè)計(jì)為完全干燥器，其中完全干燥器實(shí)現(xiàn)干燥到干燥度大約為 85%，即，產(chǎn)物無需進(jìn)一步的干燥。在部分干燥中，需要進(jìn)一步的干燥 階段。
本發(fā)明的有利實(shí)施例的特征在于，所述低溫干燥器設(shè)計(jì)為完全干燥器。
已經(jīng)表明有利的是，用于來自所述高溫干燥器的顆粒的出口管連 接到所述低溫干燥器。
本發(fā)明的優(yōu)選改型的特征在于，用于來自所述低溫干燥器的顆粒 的出口管連接到所述高溫干燥器。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，所述高溫干燥器的 排氣管在需要時(shí)經(jīng)由諸如冷凝器的熱交換器連接至所述低溫干燥器的 循環(huán)空氣管。本發(fā)明進(jìn)一步有利的改型的特征在于，所述低溫干燥器的最后部 分設(shè)計(jì)為冷卻單元。
已經(jīng)表明特別優(yōu)選的是，所述高溫干燥器設(shè)計(jì)為流化床干燥器。 這里，能特別好地向濕物料(特別是污泥)傳輸熱。此外，廢熱的狀態(tài)或 溫度足夠高，從而能在進(jìn)一步的階段加以利用。
有利的是，所述低溫干燥器設(shè)計(jì)為帶式干燥器。利用這種干燥器 能實(shí)現(xiàn)特別緩和的干燥。
通過組合兩種不同干燥工藝并調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，來自高溫工藝的廢 熱能滿足低溫工藝的能量需求。這里，將利用高溫?zé)崃康墓に嚪Q為高 溫工藝。類似地，利用低溫?zé)醽磉\(yùn)行低溫工藝。因此，高溫干燥器和 低溫干燥器分別是利用高溫?zé)崃亢偷蜏責(zé)崃康母稍锲?。在清潔器的?出蒸汽或冷凝物內(nèi)、在熱顆粒內(nèi)、在熱油設(shè)備的煙氣內(nèi)含有廢熱。盡 管高溫工藝并不在最佳運(yùn)行點(diǎn)下運(yùn)行，但是將二者相連接的事實(shí)使得 多于80%的濕物料被干燥，而無需額外的熱能。于是，蒸發(fā)一公噸的 水所需的比能量從(流化床干燥器或帶式干燥器在各自最佳工況下分別
所需的)800和860kWh下降到(組合設(shè)備中所需的)470kWh。
盡管進(jìn)行鏈接，但是該系統(tǒng)的有效性與單獨(dú)工藝中的有效性一樣 高，這是因?yàn)椴捎昧艘压I(yè)認(rèn)可的工藝，通過對(duì)參數(shù)作出小的改變， 能相互獨(dú)立地運(yùn)行這些工藝，因此如果工藝的一部分中有故障，也能 維持大致一半的干燥效能，當(dāng)然此時(shí)不具有能量網(wǎng)絡(luò)(energy network) 的優(yōu)點(diǎn)。
該系統(tǒng)靈活多用，可采用物料網(wǎng)絡(luò)，但是物料網(wǎng)絡(luò)并非實(shí)現(xiàn)能耗 降低所絕對(duì)必須的。然而，通過使物料鏈接可實(shí)現(xiàn)更高的能量節(jié)約。在為了實(shí)現(xiàn)更高的效能而需要有第二生產(chǎn)線的情況下，該工藝在 經(jīng)濟(jì)上尤為劃算。在低溫工藝中可結(jié)合有用于全部顆粒的冷卻器；可 選的是，也可對(duì)顆粒進(jìn)行部分干燥并將顆粒從低溫干燥回饋到高溫干 燥，然而此時(shí)需要有單獨(dú)的冷卻器。


下面將基于附圖以示例的方式描述本發(fā)明，附圖中 圖l示出了用于兩個(gè)干燥工藝的能量網(wǎng)絡(luò)； 圖2為物料和能量網(wǎng)絡(luò)；而且 圖3為部分干燥的物料和能量網(wǎng)絡(luò)。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了具有能量網(wǎng)絡(luò)的本發(fā)明的變型例。濕物料1被供給到 高溫干燥器2，并以顆粒3的形式在熱和干燥的狀態(tài)下離開該高溫干燥 器2，并在冷卻器4內(nèi)下降到存儲(chǔ)溫度。通過熱油循環(huán)系統(tǒng)5施加熱， 其中，熱油在熱油設(shè)備6中被加熱。循環(huán)空氣中含有在高溫干燥器內(nèi) 蒸發(fā)的水分，而且這些水分在循環(huán)空氣回路7內(nèi)被供給到清洗器8，并 在其內(nèi)冷凝。熱在次級(jí)回路9內(nèi)施加到低溫干燥器10。該低溫干燥器 IO對(duì)更多的濕物料ll進(jìn)行干燥和冷卻。如果高溫干燥器2發(fā)生故障， 從而不能利用廢熱，則采用第二熱油循環(huán)系統(tǒng)12來向低溫干燥器10 供應(yīng)所需的能量。這提供了高度的運(yùn)行可靠性。然后存儲(chǔ)和放置來自 高溫干燥器2的顆粒13以及來自低溫干燥器10的顆粒14，以備進(jìn)一 步使用。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的能量和物料網(wǎng)絡(luò)。
與圖l所示的工藝不同，除了濕物料ll之外，還將來自高溫干燥 器2的熱顆粒3供給到低溫干燥器10，這樣熱的顆粒3能釋放其熱量， 并與其他物料一起在位于低溫干燥器端部處的冷卻區(qū)域15內(nèi)冷卻。出 于整體經(jīng)濟(jì)性的原因，更加經(jīng)濟(jì)的方式是安裝單獨(dú)的冷卻器16(以虛線
9示出)，而不是采用一體化的冷卻區(qū)域15。然而，因?yàn)閬碜愿邷馗稍锲?br> 2的熱顆粒3主要向來自低溫干燥器10的其他濕物料11釋放其熱量， 從而冷卻效能相當(dāng)?shù)停虼藷釗p失相當(dāng)?shù)汀?br> 圖3示出了該工藝的變型例，其具有利用部分干燥的物料和能量 網(wǎng)絡(luò)。該工藝與根據(jù)圖1的工藝的不同之處在于，低溫干燥器10僅僅 進(jìn)行部分干燥，且部分干燥了的顆粒14'被供給到高溫干燥器2，部分 干燥了的顆粒14'在該高溫干燥器2內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步干燥、在冷卻器4內(nèi) 與其他的顆粒3—起被冷卻，然后以顆粒13的形式被存儲(chǔ)起來，并加 以存放以備進(jìn)一步使用。
沒有在所有圖示中示出熱油次級(jí)回路12，也沒有圖示對(duì)熱油設(shè)備 的煙氣進(jìn)行的不重要的熱回收階段，其中排出的熱還通常用來加熱低 溫干燥器IO的干燥空氣。
將利用以下示例來描述詳細(xì)的運(yùn)行過程，其中以流體化床干燥器 作為高溫工藝的示例，以帶式干燥器作為低溫工藝示例，不過也可采 用其他的高溫或低溫工藝。
流體化床描述的是這樣一種其中流通有氣體的流體化的封裝床的 狀態(tài)，其中，大小通常在20至5000微米之間的各個(gè)微粒在氣體力的 作用下而處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這樣，這些微粒的表現(xiàn)類似于流體。在這一 狀態(tài)下，熱和物料的傳輸性能得以極大地提高。可通過流體化氣體供 應(yīng)干燥所需的能量，和/或?qū)⒏稍锼璧哪芰抗?yīng)到浸入流體化層內(nèi)的 熱交換器表面。在最佳的污泥干燥中，僅通過熱交換器添加能量，該 熱交換器能例如利用熱油加熱。然而，也可通過焚燒所產(chǎn)生的干燥顆 粒而進(jìn)行加熱。流化床工藝包括干燥器2、具有冷凝器8的氣體循環(huán)系 統(tǒng)7、熱油設(shè)備6以及污泥處理設(shè)備。
惰性氣體在回路7內(nèi)循環(huán)，其內(nèi)，惰性氣體將水分從流化床帶到冷凝器8，釋放出多余的水分，然后繼續(xù)從冷凝器返回到干燥器2。在 其進(jìn)入到冷凝器8之前，在旋流器內(nèi)去除氣體攜帶的灰塵。冷凝器8 還作為清洗器運(yùn)行，并去除殘留的纖細(xì)灰塵微粒。為了將它們的濃度 保持為較低，新鮮水被加入并與冷凝物一起被排出。通過次級(jí)水回路9 以及對(duì)污染物敏感的熱交換器去除冷凝熱。熱油在以天然氣為燃料的 鍋爐內(nèi)被例如加熱到250'C，并被供給到流化床內(nèi)的熱交換器。煙氣通 常在18(TC的溫度下離開設(shè)備，并能在帶式干燥器10內(nèi)被進(jìn)一步利用。 污泥被從接收倉泵送到干燥器2，并在被混合到流化床之前利用內(nèi)置的 分解裝置在干燥器2內(nèi)將污泥結(jié)構(gòu)化為顆粒大小。流化床包含已經(jīng)被 干燥的顆粒，而且由于有效的交換使得新鮮顆粒也非常迅速地干燥和 硬化。根據(jù)圖2所示的變型例，這些顆粒在離開流化床干燥器2的時(shí) 候是熱的，并在利用殘留熱的帶式干燥器10內(nèi)被冷卻。在旋流器內(nèi)被 去除的灰塵在混合器內(nèi)與新鮮污泥一起被顆?；⒈还┙o到流化床， 以被進(jìn)一步地干燥。
帶式干燥工藝包括干燥器10/冷卻器15、氣體循環(huán)系統(tǒng)、以及污 泥處理裝置。
通常載有5 — 20cm高的結(jié)構(gòu)化的濕顆粒層的可透氣帶在干燥器 10/冷卻器15內(nèi)緩慢運(yùn)動(dòng)。熱氣體從上方流動(dòng)穿過所述層和帶，釋放熱 并吸收濕氣，在該過程中顆粒是干燥的。為了實(shí)現(xiàn)充分的利用和干燥， 經(jīng)過帶的相繼布置的各個(gè)部分而供給氣體。環(huán)境空氣被吸入并且當(dāng)其 在帶的后部流過該熱的干燥顆粒時(shí)對(duì)其進(jìn)行冷卻并在該過程中被加 熱。其還在用于次級(jí)水回路9的熱交換器內(nèi)并通過與來自熱油設(shè)備6 的廢氣混合而被進(jìn)一步加熱，并流動(dòng)通過前方的帶部分。然后，冷卻 了的高度飽和的干燥空氣的部分流被從第一帶部排出，并在進(jìn)一步的 階段內(nèi)加以調(diào)節(jié)(在清潔器內(nèi)冷卻和飽和化，通過新鮮空氣進(jìn)行稀釋和 冷卻)，這樣使得其能被供給到生物過濾器，以進(jìn)行除臭。
然而，在未示出的變型例中，如在高溫工藝中那樣的帶冷凝功能的氣體循環(huán)裝置也是可行的。
在混合器內(nèi)，通過利用合適混合比例的來自流化床2的熱的干燥 顆粒與來自帶排出物的冷卻產(chǎn)物，新鮮污染ll形成為顆粒，并進(jìn)而將 其分布到具有均勻高度的封裝床內(nèi)的帶上。由于從頂部到底部的通流
并且由于起到過濾器作用的帶，從而不產(chǎn)生灰塵。 為了組合兩個(gè)工藝，必須進(jìn)行以下調(diào)節(jié)
為了提供合適的溫度水平以將能量傳輸?shù)綆礁稍锲?0，在例如
95"C下、而不是在通常所采用的50—6(TC下來運(yùn)行從流化床干燥2的 冷凝器8。
因?yàn)檎羝淠锞哂邢鄬?duì)高的污染程度，從而為了運(yùn)行安全和成 本的原因，采用次級(jí)清潔水回路9來加熱用于帶式干燥回路的氣體。
流化床干燥器2內(nèi)的溫度還必須例如從85t:升高到ll(TC，從而 含濕量非常高的循環(huán)氣體在此處不會(huì)冷凝。
二者對(duì)流化床干燥的效率和性能都有不利的影響。然而，通過使 用來自冷凝器的廢熱、來自熱油加熱器的排出氣體以及來自過熱流化 床顆粒的相當(dāng)量的熱，能被干燥的污泥多了 70 — 80%，而無需額外的 熱能。盡管氣體在帶式干燥器10內(nèi)循環(huán)需要電力，并且還有額外的投 資成本，但是組合工藝的成本有效性多了 10%。
本發(fā)明不限于所示的示例。例如，還可通過在單獨(dú)的焚燒設(shè)備內(nèi) 焚燒干燥了的顆粒而產(chǎn)生所施加的熱。此外，可采用所有類型的干燥 器作為流化床和帶式干燥器，只要這些干燥器利用高溫?zé)峄虻蜏責(zé)峒?可。
權(quán)利要求
1. 一種用于通過若干干燥階段處理濕物料特別是污泥的工藝，其特征在于設(shè)置至少一個(gè)高溫干燥工藝和至少一個(gè)低溫干燥工藝，其中來自所述至少一個(gè)高溫干燥工藝的廢熱被用來向所述至少一個(gè)低溫干燥工藝供熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的工藝，其特征在于所述高溫干燥工藝被設(shè)計(jì)為完全干燥工藝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的工藝，其特征在于所述低溫干燥工 藝被設(shè)計(jì)為完全干燥工藝。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于所述高 溫干燥工藝中的污泥被形成顆粒，并將熱顆粒供給到所述低溫干燥工 藝。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于所述低 溫干燥工藝中的污泥被預(yù)先干燥并形成顆粒，并將熱顆粒供給到所述 高溫干燥工藝。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于僅采用 來自所述至少一個(gè)高溫干燥工藝的廢熱來向所述至少一個(gè)低溫干燥工 藝供熱。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于所述低 溫干燥工藝的最后部分設(shè)計(jì)為冷卻階段。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于所述高 溫干燥工藝被設(shè)計(jì)為流化床干燥工藝。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于所述低 溫干燥工藝被設(shè)計(jì)為帶式干燥工藝。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于在單 獨(dú)的焚燒設(shè)備中通過對(duì)所產(chǎn)生的顆粒進(jìn)行焚燒而生成熱。
11. 一種用于通過若干干燥器處理濕物料特別是污泥的設(shè)備，其 特征在于設(shè)置至少一個(gè)高溫干燥器(2)和至少一個(gè)低溫干燥器(10)，其中 來自所述至少一個(gè)高溫干燥器(2)的廢熱被用來向所述至少一個(gè)低溫干 燥器(10)供熱。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于所述高溫干燥器(2) 設(shè)計(jì)為完全干燥器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的設(shè)備，其特征在于所述低溫干 燥器(10)設(shè)計(jì)為完全干燥器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于用 于來自所述高溫干燥器(2)的熱顆粒的出口管(3)連接到所述低溫干燥器 (10)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于用 于來自所述低溫干燥器(10)的熱顆粒的出口管(14')連接到所述高溫干 燥器(2)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于來 自所述高溫干燥器(2)的排氣管(7)經(jīng)由例如冷凝器的熱交換器(8)連接 至所述低溫干燥器(10)的循環(huán)空氣管。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所 述低溫干燥器(10)的最后部分設(shè)計(jì)為冷卻單元(15)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所 述高溫干燥器(2)設(shè)計(jì)為流化床干燥器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11至18中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所 述低溫干燥器(10)設(shè)計(jì)為帶式干燥器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11至19中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于設(shè) 置單獨(dú)的用于所產(chǎn)生的顆粒的焚燒設(shè)備，以生成熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分若干干燥階段處理濕物料、特別是處理污泥的工藝。其設(shè)置至少一個(gè)高溫干燥工藝(2)和至少一個(gè)低溫干燥工藝(10)，其中，來自所述至少一個(gè)高溫干燥工藝(2)的廢熱被用來向所述至少一個(gè)低溫干燥工藝(10)供熱。該工藝可用來實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效率。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該工藝的設(shè)備。
文檔編號(hào)C02F11/12GK101472848SQ200780023297
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月21日
發(fā)明者于爾根·蓋耶, 克勞斯·斯坦克, 阿明·萬普朗 申請(qǐng)人:安德里茨技術(shù)資產(chǎn)管理有限公司