一种厨余垃圾热泵干化及mvr浓缩处理装置及工艺
阅读说明：本技术 一种厨余垃圾热泵干化及mvr浓缩处理装置及工艺 (Kitchen waste heat pump drying and MVR (mechanical vapor recompression) concentration treatment device and process ) 是由 陶求华 罗方芳 于 2021-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置,包括厨余垃圾热泵低温多效干化系统、垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统、压榨机和原液池；采用热泵技术进行厨余垃圾低温干化设计,设置显热热回收、一级表冷、二级表冷、一级冷凝、二级冷凝及省能热交换器等多效节能,机组能高效循环,并运用机械蒸汽再压缩(MVR)技术浓缩垃圾渗滤液。相比传统厨余垃圾处理流程,能大幅降低厨余垃圾的含水率,能耗水平明显降低,且能实现清洁排气、排水。本研究成果将提出高效节能、生态环保、经济可行的厨余垃圾综合处理技术,可为厨余垃圾资源化、无害化、稳定化、能源化利用提供方向和实现途径。(The invention discloses a kitchen waste heat pump drying and MVR (mechanical vapor recompression) concentration treatment device, which comprises a kitchen waste heat pump low-temperature multi-effect drying system, a landfill leachate steam mechanical compression concentration system, a squeezer and a stock solution tank, wherein the kitchen waste heat pump low-temperature multi-effect drying system is connected with the squeezer; the low-temperature drying design of the kitchen waste is carried out by adopting a heat pump technology, multiple-effect energy conservation such as sensible heat recovery, primary surface cooling, secondary surface cooling, primary condensation, secondary condensation, an energy-saving heat exchanger and the like is set, the machine set can circulate efficiently, and the garbage percolate is concentrated by utilizing a Mechanical Vapor Recompression (MVR) technology. Compared with the traditional kitchen waste treatment process, the water content of the kitchen waste can be greatly reduced, the energy consumption level is obviously reduced, and clean air exhaust and water drainage can be realized. The research result provides a high-efficiency, energy-saving, ecological, environment-friendly, economic and feasible kitchen waste comprehensive treatment technology, and can provide a direction and an implementation way for the recycling, harmless, stabilizing and energy utilization of the kitchen waste.)
技术领域
本发明涉及厨余垃圾处理技术领域，更具体地说是涉及一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置及工艺。
背景技术
当下，科技创新与生态环境建设，生态文明发展高度融合趋势向好。在我国，人们的环保意识日益提高，垃圾分类正处于执行阶段，对于厨余垃圾的处理技术也在逐步发展，但目前垃圾处理厂针对厨余垃圾的处理过程仍存在如下问题：
垃圾渗滤液是城市垃圾填埋场在进行垃圾处理时产生的二次污染物，具有成分复杂，有机物、氨氮、重金属含量高，恶臭，微生物营养元素失衡，化学需氧量(COD)及生化需氧量(BOD)浓度极高等特点，垃圾渗滤液的无害化处理一直是填埋场设计运行及管理中的一大难题；目前渗滤液的处理多采用生化处理、反渗膜、热力蒸发等工艺进行处理，能耗消耗较大。
厨余垃圾含水量大，厨余垃圾干化是影响最终效果的重要环节。国内外的干燥设备主要有三通式回转圆筒干燥机、流化床干燥机、桨叶式干燥机、盘式干燥机、带式干燥机、高温热泵干燥机等，这些多采用高温烘烤等温度较高的方式，容易烧焦并有燃爆危险，尾气处理难度较大；烘干过程中，热能损失过大，能源利用率低。
针对当前厨余垃圾渗滤液及厨余垃圾干化处理过程中所碰到的问题，本研究采用热泵技术进行厨余垃圾低温干化设计，设置显热热回收、一级表冷、二级表冷、一级冷凝、二级冷凝及省能热交换器等多效节能，机组能高效循环，并运用机械蒸汽再压缩(MVR)技术浓缩垃圾渗滤液。相比传统厨余垃圾处理流程，能大幅降低厨余垃圾的含水率，能耗水平明显降低，且能实现清洁排气、排水。
因此，如何提供一种高效节能、生态环保、经济可行的厨余垃圾综合处理技术，可为厨余垃圾资源化、无害化、稳定化、能源化利用的提供方向和实现途径的厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置及工艺是本领域亟需解决的技术问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置及工艺。
为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置，包括厨余垃圾热泵低温多效干化系统、垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统、压榨机和原液池；所述原液池设置于所述压榨机下方，且二者连通；
所述厨余垃圾热泵低温多效干化系统包括第一传送带、挤条机、热泵低温多效干化机组、多个第二传送带、第三传送带；所述第一传送带一端设置于所述压榨机一端下侧，且所述第一传送带倾斜设置；所述挤条机设置于所述第一传送带另一端下侧；所述热泵低温多效干化机组固定连接于所述挤条机下端，且二者连通；多个所述第二传送带从上至下均布于所述所述热泵低温多效干化机组内部；所述第三传送带倾斜设置于所述热泵低温多效干化机组内最下端的所述第二传送带的一端下侧；
所述垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统包括预热器、降膜蒸发器、分离器、蒸汽压缩机和真空泵；所述预热器、降膜蒸发器、分离器通过进料管依次连通于所述原液池远离所述厨余垃圾热泵低温多效干化系统的一端；所述蒸汽压缩机一端与所述降膜蒸发器连通，另一端与所述分离器连通形成气体回路；所述真空泵与所述降膜蒸发器连通。
优选地，还包括冷却塔，所述冷却塔分别通过冷凝水管路与所述厨余垃圾热泵低温多效干化系统和所述垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统连通。
优选地，所述进料管上还只有一进料泵，其一端与所述原液池连通，另一端与所述预热器连通。
优选地，所述降膜蒸发器下端设置有出料管，且出料管上设置有出料泵。
优选地，所述热泵低温多效干化机组由三个相同的单元模块串联组成；每个所述单元模块均有一热泵主循环和一热泵辅助循环组成，共同实现空气干化区的循环空气工况。
优选地，所述热泵主循环由依次连通的4个高温热泵型涡旋压缩机、一级冷凝器、二级冷凝器、水冷式冷凝器、省能热交换器、干燥过滤器、蒸发器组成，且形成循环回路；所述热泵辅助循环设置于所述蒸发器与所述高温热泵型涡旋压缩机连接的管路处；即热泵主循环是由4个高温热泵型涡旋压缩机驱动R134a制冷剂流经一、二级冷凝器和一水冷式冷凝器，再流经省能热交换器内部的盘管，再经干燥过滤器干燥节流后经过蒸发器，再次通入省能热交换器内气液分离后回到压缩机。
优选地，第二冷凝器上还设有风机。
优选地，所述热泵辅助循环由依次连通的1个常温热泵型涡旋压缩机、水冷式冷凝器和预冷器组成，且形成循环回路；即热泵辅助循环是由1个常温热泵型涡旋压缩机驱动环保冷媒制冷剂走一水冷式冷凝器和预冷器回到压缩机。
优选地，所述热泵主循环中所述干燥过滤器和所述蒸发器之间管路上设置有膨胀阀，所述蒸发器与所述一级冷凝器之间设置有板式热交换器；所述热泵辅助循环中所述水冷式冷凝器和所述预冷器之间管路上设置有膨胀阀。
同时，本发明还提供了一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置的工艺，包括以下步骤：
1)厨余垃圾经所述压榨机压榨产生两部分产物，其一为垃圾渗滤液流入所述原液池内；其二为含水率较高的湿垃圾；
2)含水率较高的湿垃圾经所述第一传送带进入所述挤条机进行切碎、挤压成型，再由所述第二传送带送入所述热泵低温多效干化机组进行干化处理；最后经所述第三传送带排出干燥垃圾；
3)垃圾渗滤液经所述原液池进入所述垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统进行浓缩最终排出凝结水(97％～99％)及少量浓缩废液(1％～3％)。
优选地，在步骤2)中，多个所述第二传送带运载厨余垃圾在热泵机组中传送时，利用热泵原理，风机向厨余垃圾加工的密闭环境吹入高温低湿的循环空气，进行除湿，产品为凝结水和干燥垃圾(含水率10～30％)；且多个所述第二传送带传送的过程中，采用了“摊饼式”薄膜工艺。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)本发明通过将含水率较大的湿垃圾被挤条机破碎成小块并挤压成型，再由第一传送带送入热泵机组进行干化处理。第二传送带运载厨余垃圾在热泵机组中传送时，利用空气调节的原理，风机向厨余垃圾加工的密闭环境吹入高温低湿的循环空气，进行空气温湿度调节，得以实现厨余垃圾与空气之间的热湿交换。而在传送带传送的过程中，采用了“摊饼式”薄膜工艺，具有蒸发更快的优势。相对于传统烘干机，热泵干化机组内的干燥温度低，具有无烧焦异味的优势，尾气更加清洁，并且机组中的热能进行高效自我循环，提高热能的利用率，在热泵机组节能的特点下，减少能源消耗，达到节能效果。
(2)通过采用原液池，使得渗滤液流入原液池，原液池起到储存、调节原液的作用，满足废水蒸发处理设备的连续稳定运行；以及采用所述垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统，充分利用了二次蒸汽的潜热并取消了循环冷却水，实现了节能降耗的目的。
(3)高效节能。热泵制冷制热联合循环，低温多效循环，能效比高；MVR节能技术确保机组高效浓缩。
(4)“浓缩+干化”强力减排。
(5)无害化排放、清洁排气。干化机内干燥温度低，具有无烧焦异味优势，且设置了袋式中效过滤器，尾气更加清洁。
(6)资源化利用。从污废水中提炼出清洁水资源。
附图说明
图1为本发明一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置的结构示意图；
图2为本发明一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置的热泵低温多效干化机组结构示意图；
图中：1、厨余垃圾热泵低温多效干化系统；11、第一传送带；12、挤条机；13、热泵低温多效干化机组；1301、高温热泵型涡旋压缩机；1302、一级冷凝器；1303、二级冷凝器；1304、水冷式冷凝器；1305、省能热交换器；1306、干燥过滤器；1307、蒸发器；1308、预冷器；1309、板式热交换器；1310、常温热泵型涡旋压缩机；14、第二传送带；15、第三传送带；2、垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统；21、预热器；22、降膜蒸发器；23、分离器；24、蒸汽压缩机；25、真空泵；26、进料泵；27、出料泵；3、压榨机；4、原液池；5、冷却塔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参照图1-2所示一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置，包括厨余垃圾热泵低温多效干化系统1、垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统2、压榨机3和原液池4；所述原液池4设置于所述压榨机3下方，且二者连通；
所述厨余垃圾热泵低温多效干化系统1包括第一传送带11、挤条机12、热泵低温多效干化机组13、多个第二传送带14、第三传送带15；所述第一传送带11一端设置于所述压榨机3一端下侧，且所述第一传送带11倾斜设置；所述挤条机12设置于所述第一传送带另一端下侧；所述热泵低温多效干化机组13固定连接于所述挤条机12下端，且二者连通；多个所述第二传送带14从上至下均布于所述所述热泵低温多效干化机组13内部；所述第三传送带15倾斜设置于所述热泵低温多效干化机组13内最下端的所述第二传送带14的一端下侧；
所述垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统2包括预热器21、降膜蒸发器22、分离器23、蒸汽压缩机24和真空泵25；所述预热器21、降膜蒸发器22、分离器23通过进料管依次连通于所述原液池远离所述厨余垃圾热泵低温多效干化系统1的一端；所述蒸汽压缩机24一端与所述降膜蒸发器22连通，另一端与所述分离器23连通形成气体回路；所述真空泵25与所述降膜蒸发器22连通；所述进料管上还只有一进料泵26，其一端与所述原液池4连通，另一端与所述预热器21连通；所述降膜蒸发器22下端设置有出料管，且出料管上设置有出料泵27。
还包括冷却塔5，所述冷却塔5分别通过冷凝水管路与所述厨余垃圾热泵低温多效干化系统1和所述垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统2连通。
本实施例中，所述热泵低温多效干化机组13由三个相同的单元模块串联组成；每个所述单元模块均有一热泵主循环和一热泵辅助循环组成，共同实现空气干化区的循环空气工况。
本实施例中，所述热泵主循环由依次连通的4个高温热泵型涡旋压缩机1301、一级冷凝器1302、二级冷凝器1303、水冷式冷凝器1304、省能热交换器1305、干燥过滤器1306、蒸发器1307组成，且形成循环回路；所述热泵辅助循环设置于所述蒸发器1307与所述高温热泵型涡旋压缩机1301连接的管路处。
本实施例中，所述热泵辅助循环由依次连通的1个常温热泵型涡旋压缩机1310、水冷式冷凝器1304和预冷器1308组成，且形成循环回路。
本实施例中，所述热泵主循环中所述干燥过滤器1306和所述蒸发器1307之间管路上设置有膨胀阀，所述蒸发器1307与所述一级冷凝器1302之间设置有板式热交换器1309；所述热泵辅助循环中所述水冷式冷凝器1304和所述预冷器1308之间管路上设置有膨胀阀。
本实施例中，压缩机为CTYZ-200螺旋压榨机，功率5.5kW，外形尺寸：2850×700×1500mm。
本实施例中，高温热泵型涡旋压缩机为YSW290J1G-100高温热泵型压缩机，常温热泵型涡旋压缩机为YSW400A1G-100常温热泵型压缩机。
本实施例中，预冷盘管选用GNDD5000YL1，制冷量160kW；水冷冷凝器选用RC75-2，加热量198.4kW；一级蒸发器选用GNDD5000ZF1，制冷量200.1kW；二级蒸发器选用GNDD5000ZF2，制冷量170.7kW；一级冷凝器选用GNDD5000LN1，加热量354kW；二级冷凝器GNDD5000LN2三台，加热量178kW；外部冷凝器选用RC75-2，210kW；冷却塔选型为LBCM-P-65型冷却塔。
本实施例中，降膜蒸发器换热室选型：换热面积：20㎡，筒体规格：Φ600mm，换热管规格：φ22×3000mm，换热管材质：316L，壳程材质：碳钢。
本实施例中，分离器选型:筒体规格：Φ＝900mmH＝1500mm，材质：316L。
本实施例中，蒸汽压缩机选型：吸入口压强：0.08MPa(95℃)，吸入口流量：12m3/min，出口压强：1.11Mpa(106℃)，压缩比：1.375，转速：变频，功率：7.0kW，叶轮材质：钛合金，蜗壳材质：SUS316L。
本实施例中，出料泵选型：流量：0.28m3/h，扬程：10m，转速：2960r/min，功率：0.9kW，过流部件：SUS304，配套动力水冷密封，管道连接尺寸：20mm。
本实施例中，预热器选型：换热面积6㎡，型号：BR0.10型板式换热器。
本实施例中，真空泵选型：接管尺寸：20mm，功率：0.18kW。
本实施例中，进料泵选型：规格：IH50－32－160，流量：0.28m3/h，扬程：10m，转速：2960r/min，功率：0.9kW，过流部件：SUS304，配套动力水冷密封，管道连接尺寸：20mm。
本实施例中，省能热交换器选型为SRAH-721型省能热交换器。
厨余垃圾热泵低温多效干化系统处理流程是：含水率90％的厨余垃圾从压榨机3进料，经过第一步机械粉碎、挤压脱水后出料，被第一传送带11运往挤条机12挤成“面条”状，再进入热泵低温多效干化机组空气干化区，与冷凝器吹出的循环空气进行热湿交换，出料得到含水率20％的干化垃圾。
垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统处理流程是：原料液经预热器21预热后，原料液进入降膜蒸发器22管程，在降膜蒸发器22中受热蒸发后产生的低温位二次蒸汽经分离器23进入蒸汽压缩机24，浓缩液由出料泵27排出，在蒸汽压缩机24中升温升压提高热焓后的二次蒸汽进入蒸发器壳程，与原料液换热冷凝放热后，产生的冷凝液排出降膜蒸发器22，并进入预热器21预热与原料液放热后排出系统为凝结水。该系统由于充分利用了二次蒸汽的潜热并取消了循环冷却水，实现了节能降耗的目的
在另外一些实施例中，本发明还提供了一种厨余垃圾热泵干化及MVR浓缩处理装置的工艺，包括以下步骤：
1)厨余垃圾经所述压榨机3压榨产生两部分产物，其一为垃圾渗滤液流入所述原液池4内；其二为含水率较高的湿垃圾；
2)含水率较高的湿垃圾经所述第一传送带11进入所述挤条机12进行切碎、挤压成型，再由所述第二传送带14送入所述热泵低温多效干化机组13进行干化处理；最后经所述第三传送带15排出干燥垃圾；
3)垃圾渗滤液经所述原液池4进入所述垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统2进行浓缩最终排出凝结水(97％～99％)及少量浓缩废液(1％～3％)。
本实施例中，在步骤2)中，多个所述第二传送带运14载厨余垃圾在热泵机组中传送时，利用热泵原理，风机向厨余垃圾加工的密闭环境吹入高温低湿的循环空气，进行除湿，产品为凝结水和干燥垃圾含水率(10～30％)；且多个所述第二传送带14传送的过程中，采用了“摊饼式”薄膜工艺。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)本发明通过将含水率较大的湿垃圾被挤条机破碎成小块并挤压成型，再由第一传送带送入热泵机组进行干化处理。第二传送带运载厨余垃圾在热泵机组中传送时，利用空气调节的原理，风机向厨余垃圾加工的密闭环境吹入高温低湿的循环空气，进行空气温湿度调节，得以实现厨余垃圾与空气之间的热湿交换。而在传送带传送的过程中，采用了“摊饼式”薄膜工艺，具有蒸发更快的优势。相对于传统烘干机，热泵干化机组内的干燥温度低，具有无烧焦异味的优势，尾气更加清洁，并且机组中的热能进行高效自我循环，提高热能的利用率，在热泵机组节能的特点下，减少能源消耗，达到节能效果。
(2)通过采用原液池，使得渗滤液流入原液池，原液池起到储存、调节原液的作用，满足废水蒸发处理设备的连续稳定运行；以及采用所述垃圾渗滤液蒸汽机械压缩浓缩系统，充分利用了二次蒸汽的潜热并取消了循环冷却水，实现了节能降耗的目的。
(3)高效节能。热泵制冷制热联合循环，低温多效循环，能效比高；MVR节能技术确保机组高效浓缩。
(4)“浓缩+干化”强力减排。
(5)无害化排放、清洁排气。干化机内干燥温度低，具有无烧焦异味优势，且设置了袋式中效过滤器，尾气更加清洁。
资源化利用。从污废水中提炼出清洁水资源。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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