TWI458926B - 密閉空氣循環污泥乾燥機 - Google Patents

Description

密閉空氣循環污泥乾燥機

本發明是有關於一種污泥乾燥機，且特別是有關於一種密閉空氣循環污泥乾燥機。

設有汙水處理場的工廠通常需要污泥乾燥機來將污泥脫水後乾燥，以達到降低污泥含水量，進而實現污泥減量及安定化之目的，並可降低污泥棄置之運送與最終處理的費用。為了達到污泥減量與降低污泥運送費用，目前市場上已有多種不同結構的污泥乾燥設備。現有的污泥乾燥設備中，很多是利用冷媒降溫以達到除濕的功能，並使用加熱設備提供加熱空氣所需要的熱源。這些設備成本較高、結構複雜，且在工作時要利用大量電力，會消耗大量能源。

有鑒於此，如何設計出一種污泥乾燥設備，以節約能量與降低設備成本，是業內技術人員亟需解決的一項課題。

本發明的目的就是在提供一種使用廢熱的密閉空氣循環污泥乾燥機，用以節約能源與降低設備成本。

依照本發明一實施例，提出一種密閉空氣循環污泥乾燥機，包含污泥乾燥箱、冷凝器、熱交換裝置、封閉式空氣循環迴路、廢熱熱源與冰水機。封閉式空氣循環迴路連通污泥乾燥箱、冷凝器與熱交換裝置。廢熱熱源用以供應熱能至熱交換裝置。冰水機用以移除冷凝器產生之熱能。其中污泥乾燥箱產生含水分之空氣，含水分之空氣經由冷凝器降溫除濕與熱交換裝置加熱後，進入污泥乾燥箱帶走污泥乾燥箱中之水分後，再產生含水分之空氣而循環使用。進一步說，在於密閉空氣循環污泥乾燥機內使用的空氣是屬於一種循環空氣的狀態，尤其是在封閉式空氣循環迴路的空氣，其不與外界進行任何的交換處理。

密閉空氣循環污泥乾燥機更包含一風機，設置於熱交換裝置與污泥乾燥箱之間，驅使加熱後的空氣進入污泥乾燥箱。封閉式空氣循環迴路包含冷風進氣管路，連接冷凝器與熱交換裝置。封閉式空氣循環迴路包含熱風進氣管路，連接熱交換裝置與污泥乾燥箱。熱風進氣管路之排氣口連接污泥乾燥箱的下半部。封閉式空氣循環迴路包含熱風排氣管路，連接污泥乾燥箱與冷凝器。其中廢熱熱源包含一壓縮空氣。熱交換裝置可包含一腔體與一分隔機構，分隔機構將腔體分為第一流道與第二流道，降溫除濕後的空氣與壓縮空氣分別進入第一流道與第二流道以藉由分隔機構進行熱交換。或者，熱交換裝置可包含腔體、第一交換器、第二熱交換器以及液態循環迴路。腔體位於冷凝器與污泥乾燥箱之間。第一熱交換器用以與廢熱熱源進行熱交換。第二熱交換器設置於腔體中，用以與降溫除濕後的空氣進行熱交換。液態循環迴路連接第一熱交換器與第二熱交換器。其中廢熱熱源之溫度小於或是等於攝氏130度。

由於通過污泥乾燥箱的空氣為封閉循環使用，因此不易有臭味外洩、影響環境之困擾。此外，利用工廠中的低階廢熱作為加熱空氣的熱源，除可具有節約能源之功效之外，更可將廢熱降溫，具有節能減碳之效果。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

參照第1圖，其繪示本發明之密閉空氣循環污泥乾燥機一實施例的方塊圖。密閉空氣循環污泥乾燥機100包含污泥乾燥箱110、冷凝器120、熱交換裝置130、封閉式空氣循環迴路140、廢熱熱源150，以及冰水機160。其中封閉式空氣循環迴路140連通污泥乾燥箱110、冷凝器120與熱交換裝置130。廢熱熱源150用以供應熱能至熱交換裝置130，冰水機160則是用以移除冷凝器120所產生之熱能。密閉空氣循環污泥乾燥機100更包含有風機170，設置於熱交換裝置130與污泥乾燥箱110之間。

空氣經由熱交換裝置130加熱之後，會成為含水量較低的高溫乾燥空氣，此加熱後的高溫乾燥空氣經由風機170驅動，從封閉式空氣循環迴路140進入污泥乾燥箱110，帶走污泥乾燥箱110中的水氣後，變成中溫潮濕空氣，此含有水分的中溫潮濕空氣再經由封閉式空氣循環迴路140送至冷凝器120，經由冷凝器120降溫除濕變成乾燥低溫空氣之後，再由封閉式空氣循環迴路140送至熱交換裝置130加熱成為高溫乾燥空氣後，再次循環使用。

所謂的廢熱熱源150主要是指工廠中的低階廢熱，更具體地說，可以為空氣壓縮機所排出的壓縮空氣、或是高溫水蒸氣等廢熱，此些廢熱熱源的溫度為小於或是等於攝氏130度。由於本發明之密閉空氣循環污泥乾燥機100是利用廢熱熱源150提供熱能予熱交換裝置130，因此，可以節省傳統使用電力加熱空氣所需的能源，更可以節省過去需要降溫處理這些廢熱所需要的能量。

本發明之熱交換裝置130與廢熱熱源150之間的熱交換可以透過氣體對液體的熱交換形式或是氣體對氣體的熱交換形式進行，以下將分別以實施例具體說明之。

參照第2圖，其為本發明之密閉空氣循環污泥乾燥機另一實施例的示意圖。密閉空氣循環污泥乾燥機200包含有污泥乾燥箱210、冷凝器220、熱交換裝置230、封閉式空氣循環迴路240、廢熱熱源250、冰水機260以及風機270。污泥212為存放在污泥乾燥箱210中。封閉式空氣循環迴路240連通污泥乾燥箱210、冷凝器220與熱交換裝置230。廢熱熱源250用以供應熱能至熱交換裝置230，冰水機260則是用以移除冷凝器220所產生之熱能。風機270設置於熱交換裝置230與污泥乾燥箱210之間，以驅使加熱後的空氣從熱交換裝置230進入污泥乾燥箱210。

封閉式空氣循環迴路240包含有冷風進氣管路242，連接冷凝器220與熱交換裝置230，使得經由冷凝器220降溫除濕後的低溫乾燥空氣經由冷風進氣管路242進入熱交換裝置230中加熱升溫。具體而言，密閉空氣循環污泥乾燥機200包含有第一腔體222，冷凝器220位於第一腔體222之中，冷風進氣管路242連接第一腔體222與熱交換裝置230。

封閉式空氣循環迴路240包含熱風進氣管路244，連接熱交換裝置230與污泥乾燥箱210。風機270設置於熱風進氣管路中，使得經由熱交換裝置230加熱後的高溫乾燥空氣藉由風機270的驅動經由熱風進氣管路244進入污泥乾燥箱210，帶走污泥212的水分。為了增加高溫乾燥空氣與污泥212的接觸時間，以提升污泥乾燥箱210的乾燥效果，熱風進氣管路244之排氣口245較佳地為連接於污泥乾燥箱210的下半部，使得高溫乾燥空氣在上升的過程中與污泥212充分接觸，以帶走污泥212所含之水氣而變成中溫潮濕空氣。

封閉式空氣循環迴路240包含有熱風排氣管路246，連接污泥乾燥箱210與冷凝器220，更具體地說，熱風排氣管路246連接污泥乾燥箱210與第一腔體222。熱風排氣管路246之入風口247較佳地為位於污泥乾燥箱210的上半部，以便於收集中溫潮濕空氣。含有水分的中溫潮濕空氣經由熱風排氣管路246進入第一腔體222後，利用冷凝器220降溫除濕。密閉空氣循環污泥乾燥機200更包含有集水盤224，集水盤224設置於第一腔體222之中，並位於冷凝器220下方，以收集凝結的水氣。

冰水機260則是與冷凝器220連接，以移除冷凝器220進行降溫時所產生的熱量。冰水機260可以為獨立主機，或是與廠房中的其他機具共用，以節省空間配置與設備成本。

本實施例中的熱交換裝置230為氣體對液體的熱交換形式。熱交換裝置230包含第二腔體232、第一熱交換器234、第二熱交換器236與液態循環迴路238。第二腔體232設置於冷凝器220與污泥乾燥箱210之間，第二腔體232分別與冷風進氣管路242與熱風進氣管路244連接。第一熱交換器234設置於第二腔體232中。第二熱交換器234則是設置於鄰近廢熱熱源250。液態循環迴路238連接第一熱交換器234與第二熱交換器236。第二熱交換器236與廢熱熱源250之熱氣進行熱交換之後，其內之的高溫流體，如水或冷煤等液態流體，經由液態循環迴路238進入第一熱交換器234中，使第一熱交換器234利用高溫流體與冷凝器220降溫後之低溫乾燥空氣進行熱交換，之後，第一熱交換器234中被降溫的流體再經由液態循環迴路238送入第二熱交換器236中再次與廢熱熱源250進行熱交換而循環使用。

由於密閉空氣循環污泥乾燥機200是利用廢熱熱源250提供熱交換裝置230所需要的熱能，可以節省傳統使用電力加熱空氣所需的能源，更可以節省過去需要降溫處理這些廢熱所需要的能量，達到環保的功效。除此之外，此種氣體對液體的熱交換形式適用於較高階的廢熱，如溫度達攝氏130度的廢熱或是輸送管路較遠的地方。先將熱源轉成液體型式再輸送至遠端，對於設置成本及空間皆較省。

參照第3圖，其為本發明之密閉空氣循環污泥乾燥機又一實施例的示意圖。密閉空氣循環污泥乾燥機200包含有污泥乾燥箱210、冷凝器220、熱交換裝置230’、封閉式空氣循環迴路240、廢熱熱源250、冰水機260以及風機270。污泥212為存放在污泥乾燥箱210中。封閉式空氣循環迴路240連通污泥乾燥箱210、冷凝器220與熱交換裝置230’。廢熱熱源250用以供應熱能至熱交換裝置230’，冰水機260則是用以移除冷凝器220所產生之熱能。風機270設置於熱交換裝置230’與污泥乾燥箱210之間，以驅使加熱後的空氣從熱交換裝置230’進入污泥乾燥箱210。

本實施例與前一實施例之差異在於本實施例中的熱交換裝置230’是氣態對氣態的熱交換形式。以下僅針對與熱交換裝置230’相關的元件進行描述，其餘元件之結構與功用請參見前一實施例，在此不再贅述。

熱交換裝置230’包含有第二腔體232與一分隔機構231，分隔機構231將第二腔體232分為相互隔離的第一流道233與第二流道235。第一流道233連接冷風進氣管路242與熱風進氣管路244。經由冷凝器220降溫除濕後之空氣流入第一流道233。廢熱熱源250，如約攝氏100度的低階廢熱蒸氣則是進入第二流道235中，第一流道233中之較為低溫的空氣與第二流道235中較為高溫的空氣，藉由分隔機構231進行熱交換，以升溫低溫乾燥空氣為高溫乾燥空氣。由於密閉空氣循環污泥乾燥機200是利用廢熱熱源250提供熱交換裝置230’所需要的熱能，可以節省傳統使用電力加熱空氣所需的能源，此外，回收低階廢熱以直接當作熱交換裝置230之熱源，亦可減少需降溫亦或升溫其他溫度之廢熱所需的能量，達到環保的功效。此種氣態對氣態的熱交換形式適用於較為低階，如溫度在攝氏100度左右的氣體廢熱，或是傳送距離較短的設備中，具有良好的熱交換效率。

由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明具有下列優點。由於通過污泥乾燥箱的空氣為封閉循環使用，因此不易有臭味外洩、影響環境之困擾。此外，利用工廠中的低階廢熱作為加熱空氣的熱源，除可具有節約能源之功效之外，更可將廢熱降溫，具有節能減碳之效果。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．密閉空氣循環污泥乾燥機

110、210．．．污泥乾燥箱

120、220．．．冷凝器

130、230、230’．．．熱交換裝置

140、240．．．封閉式空氣循環迴路

150、250．．．廢熱熱源

160、260．．．冰水機

170、270．．．風機

212．．．污泥

222．．．第一腔體

224．．．集水盤

231．．．分隔機構

232．．．第二腔體

233．．．第一流道

234．．．第一熱交換器

235．．．第二流道

236．．．第二熱交換器

238．．．液態循環迴路

242．．．冷風進氣管路

244．．．熱風進氣管路

245．．．排氣口

246．．．熱風排氣管路

247．．．入風口

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1圖繪示本發明之密閉空氣循環污泥乾燥機一實施例的方塊圖。

第2圖為本發明之密閉空氣循環污泥乾燥機另一實施例的示意圖。

第3圖為本發明之密閉空氣循環污泥乾燥機又一實施例的示意圖。

100．．．密閉空氣循環污泥乾燥機

110．．．污泥乾燥箱

120．．．冷凝器

130．．．熱交換裝置

140．．．封閉式空氣循環迴路

150．．．廢熱熱源

160．．．冰水機

170．．．風機

Claims (8)

1. 一種密閉空氣循環污泥乾燥機，包含：一污泥乾燥箱；一冷凝器；一廢熱熱源；一熱交換裝置，包含：一腔體，位於該冷凝器與該污泥乾燥箱之間；一第一熱交換器，用以與該廢熱熱源進行熱交換；一第二熱交換器，設置於該腔體中；以及一液態循環迴路，連接該第一熱交換器與該第二熱交換器；一封閉式空氣循環迴路，連通該污泥乾燥箱、該冷凝器與該熱交換裝置；以及一冰水機，以移除該冷凝器產生之熱能，其中該污泥乾燥箱產生一含水分之空氣，該含水分之空氣經由該冷凝器降溫除濕與該第二熱交換器加熱後，進入該污泥乾燥箱帶走該污泥乾燥箱中之水分後，再產生該含水分之空氣而循環使用。
2. 一種密閉空氣循環污泥乾燥機，包含：一污泥乾燥箱；一冷凝器； 一廢熱熱源，該廢熱熱源包含壓縮空氣；一熱交換裝置，包含一腔體與一分隔機構，該分隔機構將該腔體分為一第一流道與一第二流道；以及一冰水機，以移除該冷凝器產生之熱能，其中該污泥乾燥箱產生一含水分之空氣，該含水分之空氣經由該冷凝器降溫除濕，該降溫除濕後的空氣與該壓縮空氣分別進入該第一流道與該第二流道以藉由該分隔機構進行熱交換，該空氣接著進入該污泥乾燥箱帶走該污泥乾燥箱中之水分後，再產生該含水分之空氣而循環使用。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之密閉空氣循環污泥乾燥機，更包含一風機，設置於該熱交換裝置與該污泥乾燥箱之間，驅使該加熱後的空氣進入該污泥乾燥箱。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之密閉空氣循環污泥乾燥機，其中該封閉式空氣循環迴路包含一冷風進氣管路，連接該冷凝器與該熱交換裝置。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之密閉空氣循環污泥乾燥機，其中該封閉式空氣循環迴路包含一熱風進氣管路，連接該熱交換裝置與該污泥乾燥箱。
6. 如申請專利範圍第4項所述之密閉空氣循環污泥乾燥機，其中該熱風進氣管路之一排氣口連接該污泥乾燥箱的下半部。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之密閉空氣循環污泥乾燥機，其中該封閉式空氣循環迴路包含一熱風排氣管路，連接該污泥乾燥箱與該冷凝器。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之密閉空氣循環污泥乾燥機，其中該廢熱熱源之溫度小於或是等於攝氏130度。