公布日：2023.07.25
申請日：2023.05.24
分類號：C02F11/13(2019.01)I;G01D21/02(2006.01)I
摘要
本發(fā)明提供一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，通過換熱裝置將高溫二氧化碳?xì)怏w以高溫水的方式排出，降低了二氧化碳進(jìn)入液化系統(tǒng)的溫度，降低了制冷機能耗，保障設(shè)備安全；同時將高溫水送入暖水管中以用于污泥干化，提升了污泥干化效率，進(jìn)一步降低了沼渣污泥的出料含水率；根據(jù)污泥干化需求選用污泥干化預(yù)設(shè)模型，確定污泥鋪設(shè)參數(shù)及暖水管使用參數(shù)，從而通過提供相匹配的污泥干化預(yù)設(shè)模型針對污泥初始參數(shù)提供最有效的污泥干化措施，以滿足對應(yīng)的污泥干化需求，干化效率高，調(diào)節(jié)干預(yù)少，且根據(jù)實時檢測到的污泥參數(shù)及暖水管參數(shù)，對污泥干化預(yù)設(shè)模型進(jìn)行模型修正，以進(jìn)一步提高污泥干化預(yù)設(shè)模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
權(quán)利要求書
1.一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：包括以下步驟：1）將沼氣經(jīng)厭氧消化處理后，通過變溫方法分離出沼氣中的甲烷和二氧化碳；2）將步驟1）中獲得的高溫二氧化碳?xì)怏w通入換熱裝置中，換熱裝置將換熱后的熱量通過高溫水排出；3）將步驟2）中排出的高溫水通入暫存水箱中暫存；4）在控制平臺中選用污泥干化預(yù)設(shè)模型，并將污泥初始參數(shù)輸入污泥干化預(yù)設(shè)模型中，確定污泥鋪設(shè)參數(shù)及暖水管使用參數(shù)；5）將步驟3）中暫存水箱中的高溫水經(jīng)由水泵送入污泥干化區(qū)的地下暖水管中；6）將沼渣污泥通過墊層均勻布設(shè)于加熱干化床的頂部，通過底部地下暖水管中的高溫水實現(xiàn)對沼渣污泥的加熱干化的同時，收集相應(yīng)參數(shù)送入控制平臺的預(yù)設(shè)模型中；7）判定每一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差是否符合暖水管進(jìn)出口預(yù)設(shè)條件，僅當(dāng)認(rèn)定符合時進(jìn)入下一步驟；8）判定相鄰暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差是否符合暖水管相鄰管預(yù)設(shè)條件，僅當(dāng)認(rèn)定符合時進(jìn)入下一步驟；9）每隔周期時間對加熱干化床頂部的沼渣污泥進(jìn)行抽樣檢測，當(dāng)抽樣檢測的污泥含水率符合含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時進(jìn)入下一步驟；當(dāng)抽樣檢測的污泥含水率超出含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制平臺對污泥干化區(qū)進(jìn)行對應(yīng)的污泥干化控制；10）控制平臺通過檢測裝置實時檢測污泥干化過程中的污泥參數(shù)及暖水管參數(shù)，并將其發(fā)送至控制平臺中；11）控制平臺根據(jù)實時檢測到的污泥干化過程中的污泥參數(shù)及暖水管參數(shù)，對污泥干化預(yù)設(shè)模型進(jìn)行模型修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：所述步驟3）中的水箱內(nèi)部設(shè)置有水箱溫度檢測裝置及水箱液位檢測裝置，水箱與水泵之間設(shè)置有連通開關(guān)；當(dāng)水箱內(nèi)部的高溫水高于預(yù)設(shè)液位且位于預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)時，將水箱與水泵之間的開關(guān)打開實現(xiàn)連通；當(dāng)水箱內(nèi)部的高溫水低于預(yù)設(shè)液位時，將水箱與水泵之間的開關(guān)關(guān)閉；當(dāng)水箱內(nèi)部的高溫水超出預(yù)設(shè)溫度范圍時，將水箱與水泵之間的開關(guān)關(guān)閉，并開啟水箱溫控裝置以將水箱內(nèi)部溫度維持在合適的溫度范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：所述步驟4）中，在控制平臺中根據(jù)污泥干化需求選用污泥干化預(yù)設(shè)模型；所述污泥初始參數(shù)至少包括有污泥種類、污泥的初始含水率及污泥質(zhì)量；所述污泥鋪設(shè)參數(shù)至少包括有污泥鋪設(shè)位置及占地尺寸；所述暖水管使用參數(shù)至少包括有暖水管使用數(shù)量、水泵使用數(shù)量及初始輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：所述步驟6）中，所述墊層的占地尺寸大于頂部鋪設(shè)的沼渣污泥的占地尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：所述步驟7）中，分別檢測并記錄每一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度，僅當(dāng)每一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差均位于第一預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)時，認(rèn)定符合暖水管進(jìn)出口預(yù)設(shè)條件；否則，至少存在單一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差超出第一預(yù)設(shè)閾值范圍時，即認(rèn)定不符合暖水管進(jìn)出口預(yù)設(shè)條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：所述步驟8）中，分別檢測并記錄相鄰暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度，僅當(dāng)相鄰暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差均位于第二預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)時，認(rèn)定符合暖水管相鄰管預(yù)設(shè)條件；否則，至少存在相鄰暖水管的進(jìn)水口或出水口的實時溫度差超出第二預(yù)設(shè)閾值范圍時，即認(rèn)定不符合暖水管相鄰管預(yù)設(shè)條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：所述步驟9）中，當(dāng)污泥含水率高于含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制平臺對污泥干化區(qū)進(jìn)行對應(yīng)的污泥干化控制至少包括有以下控制方式：控制方式A1：增大暖水管的進(jìn)水口和出水口流量；控制方式A2：升高暖水管的進(jìn)水口溫度；控制方式A3：增大污泥鋪設(shè)面積；以及控制方式A4：縮短污泥翻新周期；當(dāng)污泥含水率低于含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制平臺對污泥干化區(qū)進(jìn)行對應(yīng)的污泥干化控制至少包括有以下控制方式：控制方式B1：減小暖水管的進(jìn)水口和出水口流量；控制方式B2：降低暖水管的進(jìn)水口溫度；控制方式B3：減小污泥鋪設(shè)面積；以及控制方式B4：延長污泥翻新周期。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：當(dāng)污泥含水率高于含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制方式的優(yōu)先級滿足控制方式A2＞控制方式A1＞控制方式A4＞控制方式A3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：當(dāng)污泥含水率低于含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制方式的優(yōu)先級滿足控制方式B1＞控制方式B4＞控制方式B3＞控制方式B2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：所述步驟9）中，每隔周期時間對加熱干化床頂部的沼渣污泥進(jìn)行抽樣檢測時，需要同時對鋪設(shè)外緣及鋪設(shè)內(nèi)部的沼渣污泥均進(jìn)行若干份采樣，且抽樣檢測的污泥含水率為多份采樣檢測結(jié)果的平均值。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，其特征在于：包括以下步驟：1）將沼氣經(jīng)厭氧消化處理后，通過變溫方法分離出沼氣中的甲烷和二氧化碳；2）將步驟1）中獲得的高溫二氧化碳?xì)怏w通入換熱裝置中，換熱裝置將換熱后的熱量通過高溫水排出；3）將步驟2）中排出的高溫水通入暫存水箱中暫存；4）在控制平臺中選用污泥干化預(yù)設(shè)模型，并將污泥初始參數(shù)輸入污泥干化預(yù)設(shè)模型中，確定污泥鋪設(shè)參數(shù)及暖水管使用參數(shù)；5）將步驟3）中暫存水箱中的高溫水經(jīng)由水泵送入污泥干化區(qū)的地下暖水管中；6）將沼渣污泥通過墊層均勻布設(shè)于加熱干化床的頂部，通過底部地下暖水管中的高溫水實現(xiàn)對沼渣污泥的加熱干化的同時，收集相應(yīng)參數(shù)送入控制平臺的預(yù)設(shè)模型中；7）判定每一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差是否符合暖水管進(jìn)出口預(yù)設(shè)條件，僅當(dāng)認(rèn)定符合時進(jìn)入下一步驟；8）判定相鄰暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差是否符合暖水管相鄰管預(yù)設(shè)條件，僅當(dāng)認(rèn)定符合時進(jìn)入下一步驟；9）每隔周期時間對加熱干化床頂部的沼渣污泥進(jìn)行抽樣檢測，當(dāng)抽樣檢測的污泥含水率符合含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時進(jìn)入下一步驟；當(dāng)抽樣檢測的污泥含水率超出含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制平臺對污泥干化區(qū)進(jìn)行對應(yīng)的污泥干化控制；10）控制平臺通過檢測裝置實時檢測污泥干化過程中的污泥參數(shù)及暖水管參數(shù)，并將其發(fā)送至控制平臺中；11）控制平臺根據(jù)實時檢測到的污泥干化過程中的污泥參數(shù)及暖水管參數(shù)，對污泥干化預(yù)設(shè)模型進(jìn)行模型修正。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，所述步驟3）中的水箱內(nèi)部設(shè)置有水箱溫度檢測裝置及水箱液位檢測裝置，水箱與水泵之間設(shè)置有連通開關(guān)；當(dāng)水箱內(nèi)部的高溫水高于預(yù)設(shè)液位且位于預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)時，將水箱與水泵之間的開關(guān)打開實現(xiàn)連通；當(dāng)水箱內(nèi)部的高溫水低于預(yù)設(shè)液位時，將水箱與水泵之間的開關(guān)關(guān)閉；當(dāng)水箱內(nèi)部的高溫水超出預(yù)設(shè)溫度范圍時，將水箱與水泵之間的開關(guān)關(guān)閉，并開啟水箱溫控裝置以將水箱內(nèi)部溫度維持在合適的溫度范圍。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，所述步驟4）中，在控制平臺中根據(jù)污泥干化需求選用污泥干化預(yù)設(shè)模型；所述污泥初始參數(shù)至少包括有污泥種類、污泥的初始含水率及污泥質(zhì)量；所述污泥鋪設(shè)參數(shù)至少包括有污泥鋪設(shè)位置及占地尺寸；所述暖水管使用參數(shù)至少包括有暖水管使用數(shù)量、水泵使用數(shù)量及初始輸出功率。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，所述步驟6）中，所述墊層的占地尺寸大于頂部鋪設(shè)的沼渣污泥的占地尺寸。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，所述步驟7）中，分別檢測并記錄每一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度，僅當(dāng)每一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差均位于第一預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)時，認(rèn)定符合暖水管進(jìn)出口預(yù)設(shè)條件；否則，至少存在單一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差超出第一預(yù)設(shè)閾值范圍時，即認(rèn)定不符合暖水管進(jìn)出口預(yù)設(shè)條件。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，所述步驟8）中，分別檢測并記錄相鄰暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度，僅當(dāng)相鄰暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差均位于第二預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)時，認(rèn)定符合暖水管相鄰管預(yù)設(shè)條件；否則，至少存在相鄰暖水管的進(jìn)水口或出水口的實時溫度差超出第二預(yù)設(shè)閾值范圍時，即認(rèn)定不符合暖水管相鄰管預(yù)設(shè)條件。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，所述步驟9）中，當(dāng)污泥含水率高于含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制平臺對污泥干化區(qū)進(jìn)行對應(yīng)的污泥干化控制至少包括有以下控制方式：控制方式A1：增大暖水管的進(jìn)水口和出水口流量；控制方式A2：升高暖水管的進(jìn)水口溫度；控制方式A3：增大污泥鋪設(shè)面積；以及控制方式A4：縮短污泥翻新周期；當(dāng)污泥含水率低于含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制平臺對污泥干化區(qū)進(jìn)行對應(yīng)的污泥干化控制至少包括有以下控制方式：控制方式B1：減小暖水管的進(jìn)水口和出水口流量；控制方式B2：降低暖水管的進(jìn)水口溫度；控制方式B3：減小污泥鋪設(shè)面積；以及控制方式B4：延長污泥翻新周期。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，當(dāng)污泥含水率高于含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制方式的優(yōu)先級滿足控制方式A2＞控制方式A1＞控制方式A4＞控制方式A3。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，當(dāng)污泥含水率低于含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制方式的優(yōu)先級滿足控制方式B1＞控制方式B4＞控制方式B3＞控制方式B2。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實施方式，所述步驟9）中，每隔周期時間對加熱干化床頂部的沼渣污泥進(jìn)行抽樣檢測時，需要同時對鋪設(shè)外緣及鋪設(shè)內(nèi)部的沼渣污泥均進(jìn)行若干份采樣，且抽樣檢測的污泥含水率為多份采樣檢測結(jié)果的平均值。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得的有益效果是：1）本發(fā)明提供一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，通過換熱裝置將高溫二氧化碳?xì)怏w以高溫水的方式排出，降低了二氧化碳進(jìn)入液化系統(tǒng)的溫度，降低了制冷機能耗，保障設(shè)備安全；同時將高溫水送入暖水管中以用于污泥干化，提升了污泥干化效率，進(jìn)一步降低了沼渣污泥的出料含水率。
2）本發(fā)明提供一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，根據(jù)污泥干化需求選用污泥干化預(yù)設(shè)模型，并將污泥初始參數(shù)輸入污泥干化預(yù)設(shè)模型中，確定污泥鋪設(shè)參數(shù)及暖水管使用參數(shù)，從而通過提供相匹配的污泥干化預(yù)設(shè)模型針對污泥初始參數(shù)提供最有效的污泥干化措施，以滿足對應(yīng)的污泥干化需求，干化效率高，調(diào)節(jié)干預(yù)少，且根據(jù)實時檢測到的污泥干化過程中的污泥參數(shù)及暖水管參數(shù)，對污泥干化預(yù)設(shè)模型進(jìn)行模型修正，以進(jìn)一步提高污泥干化預(yù)設(shè)模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
3）本發(fā)明提供一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，包含有判定每一暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差是否符合暖水管進(jìn)出口預(yù)設(shè)條件，以及判定相鄰暖水管的進(jìn)水口和出水口的實時溫度差是否符合暖水管相鄰管預(yù)設(shè)條件的過程，因而可以實現(xiàn)暖水管進(jìn)水口與出水口之間溫度變化能夠保證污泥干化效率的同時，保證污泥鋪設(shè)區(qū)域整體的干化效率和干化穩(wěn)定性。
4）本發(fā)明提供一種利用二氧化碳余熱干化污泥的方法，當(dāng)抽樣檢測的污泥含水率超出含水率預(yù)設(shè)閾值范圍時，控制平臺對污泥干化區(qū)進(jìn)行對應(yīng)的污泥干化控制，從而及時對干化過程進(jìn)行干預(yù)，以對不同周期時間內(nèi)的污泥實現(xiàn)最佳干化效果的同時，節(jié)約能源損耗，提高干化效率。
（發(fā)明人：楊晶歆;劉東;李超;朱志猛;陳晨）
