近年来,随着我国污泥的产量逐年增加,对污泥的减量化和无害化处理成为我们急需解决的环保难题。污泥干燥是污泥处置的前提,传统的污泥干燥设备存在干燥能耗较高、干燥产生的尾气污染严重、干燥效率低等问题,而污泥热泵低温干燥设备作为一种清洁节能的干燥设备,有利于实现资源能源的集约化和高效化使用。本文对污泥低温干燥特性进行试验,结合试验结果设计了一种日处理量5吨的污泥热泵低温干燥设备,并进行模拟分析。首先,概述了污泥热泵干燥系统的原理和特点,对开式、半开式和封闭式热泵干燥系统进行了分析,列举几种典型的系统改进方案,提出了封闭式热泵干燥系统适用于污泥干燥,并介绍了衡量热泵干燥系统的性能指标。其次,对污泥成型特性和低温热风干燥特性进行试验研究。探究了污泥含水率和污泥条直径对污泥成型效果的影响以及干燥温度、污泥条直径、表面是否包覆干污泥颗粒对污泥干燥特性的影响。结果表明,随着污泥含水率的下降和污泥条直径的增大,污泥成型效果的整体趋势也越来越好。随着干燥温度的升高、污泥条直径的减小,污泥干燥速率越来越大。在其他干燥条件相同的情况下,表面包覆了干污泥粉末的污泥干燥速率更大,能有效的防止污泥颗粒集结成团以及黏壁现象。将试验数据与6种典型的污泥干燥模型进行拟合,发现Haisbuan and Dund模型具有最佳的拟合效果。再次,结合污泥干燥特性试验数据对污泥热泵低温干燥设备的干燥箱进行设计计算,干燥箱为网带式干燥机,网带为三层,每层网带的规格为5m×1.4m,网带运行线速度为8.72 m/h。对蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀和风机等主要装置进行选型计算,并对污泥热泵低温干燥设备进行三维建模。最后,根据设备设计计算结果利用Aspen Plus软件建立污泥热泵干燥模型并进行模拟分析,模型运行正常并得到了不同工况下的热泵干燥模型模拟数据。探究了干燥器出口空气温度和含湿量以及干燥器进口空气温度对热泵干燥系统SMER的影响,模拟结果表明,热泵干燥系统SMER与干燥器出口空气温度呈负相关,与干燥器出口空气含湿量呈正相关。随着干燥器进口温度的上升,热泵干燥系统SMER呈现先增大后减小的趋势,污泥热泵干燥设备最佳干燥温度区间为70℃～75℃,在70℃时达到最大的单位能耗除湿量2.18kg/（k W·h）。