MVR空心槳葉干燥污泥的動力學研究和系統(tǒng)性能分析.pdf

1、機械蒸汽再壓縮（Mechanical Vapor Recompression，簡稱MVR）熱泵系統(tǒng)采用機械式蒸汽壓縮機將系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽壓縮，提高其壓力、溫度后返回系統(tǒng)作為加熱熱源使用，可完全回收蒸汽的潛熱，節(jié)能效果顯著。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于溶液的蒸發(fā)作業(yè)，但在干燥領(lǐng)域鮮見成功應(yīng)用的報道。
　　空心槳葉干燥機以低壓蒸汽、熱水或?qū)嵊蜑闊嵩?，通過槳葉、攪拌軸和壁面將熱量傳遞給物料，是典型的傳導式干燥設(shè)備。由于從物料中脫出的濕分（蒸汽

2、）不含或僅含少量不凝性氣體，可利用MVR技術(shù)，將其壓縮升溫后用作該干燥過程的熱源。此舉可大幅降低干燥過程的能耗，有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文選用JY-003型空心槳葉干燥機、Legend5H羅茨壓縮機和其它輔助設(shè)備，設(shè)計制作了取樣裝置，建立了MVR空心槳葉干燥實驗裝置。在該裝置上，以生活污泥為研究對象，實驗研究了空心槳葉干燥污泥的動力學，以及干燥壓力、壓縮比、空心槳葉干燥機主軸轉(zhuǎn)速對MVR空心槳葉干燥污泥的COP（性能系數(shù)）和SM

3、ER（單位能耗除濕量）的影響規(guī)律。
　　將相同質(zhì)量的污泥（120±0.1）kg，在干燥壓力為85kPa～90kPa，壓縮機出口蒸汽溫度為95℃～115℃的條件下，通過測定污泥含水率、溫度隨時間的變化數(shù)據(jù)，得到干燥速率隨含水率的變化曲線，得到蒸汽溫度由95℃升高至115℃，臨界濕含量從0.22增加到0.34。引入五種常用的污泥干燥模型，利用origin軟件對實驗數(shù)據(jù)進行分段擬合，得到污泥在加速、恒速和降速干燥階段的干燥方程分別為：<

4、br>　　MR=exp[-(2.78×10-4T-0.01896)t1.596]???（加速干燥階段）
　　MR=0.894-(0.98×10-4T-4.54×10-3)t???（恒速干燥階段）
　　MR=exp[-(2.26×10-4T-0.01365)t1.984]??（降速干燥階段）
　　對該干燥模型進行驗證，計算得到加速、恒速、降速干燥階段污泥濕含量與實驗值的平均相對誤差分別為1.67％、2.68%、9.07%

5、，并將實驗所得干燥曲線和干燥速率曲線與模型計算值進行比較，可以看出分段處理能較好地描述污泥干燥規(guī)律。
　　通過改變干燥壓力、壓縮比、空心槳葉干燥機主軸轉(zhuǎn)速，對MVR空心槳葉干燥系統(tǒng)間歇干燥污泥進行了性能分析。結(jié)果表明：在實驗條件范圍內(nèi)，降低干燥壓力、壓縮比在1.4～1.8、空心槳葉干燥機主軸轉(zhuǎn)速在11.4r/min～13.6 r/min范圍內(nèi)工作，其COP為3.8~5.7，SMER為5.4~8.5，運行效率較高。該結(jié)果對MVR空心

6、槳葉連續(xù)干燥污泥也有指導意義。
　　按以下條件分別模擬計算了傳統(tǒng)空心槳葉干燥系統(tǒng)和MVR空心槳葉干燥系統(tǒng)連續(xù)干燥污泥：進料速率120 kg/h，進料溫度20℃，主軸轉(zhuǎn)速13.6 r/min，污泥含水率（濕基）從60%降到20%，忽略不凝性氣體。通過對比分析得到：傳統(tǒng)空心槳葉干燥污泥的SMER為1.1kg/(kW.h)，?效率η為0.60，MVR空心槳葉干燥污泥的SMER為7.8kg/(kW.h)，?效率η為0.73。MVR空心槳葉

7、干燥污泥的SMER為傳統(tǒng)空心槳葉干燥污泥的7.09倍，?效率η為傳統(tǒng)空心槳葉干燥污泥的1.22倍，節(jié)能效果顯著，能量的有效利用率高。由以上節(jié)能效果分析可知，與傳統(tǒng)空心槳葉干燥系統(tǒng)相比，使用MVR干燥系統(tǒng)對污泥進行干燥具有很高的工程應(yīng)用價值，該技術(shù)在干燥領(lǐng)域?qū)粡V泛應(yīng)用。
　　模擬計算得到不同參數(shù)對MVR空心槳葉干燥系統(tǒng)性能的影響規(guī)律：壓縮比一定時，干燥壓力越大，所需補充的蒸汽量也越大，COP和SMER值均下降；一定的干燥壓力下，