CN107216013A - 一种全封闭多能互补污泥干化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全封闭多能互补污泥干化系统，设有干化室、回风室、设备室、冷却塔和太阳能热水集热器，其能够利用从外部环境回收得到的热能、太阳能和热泵对被干化污泥物料进行干化，使得不同来源的能量能够在全封闭多能互补污泥干化系统的不同工作条件下实现互补，使得全封闭多能互补污泥干化系统能够全天候稳定运行；并且，本发明采用进料、干化、出料和排水系统的全封闭结构，其热源温度不高且采用低温除湿工艺，且回收得到的热能和太阳能均为可再生能源，使得对污泥物料进行干化的过程更加环保、安全和高效节能。本发明具有高效、稳定、环保、安全和灵活的优点。

Description

一种全封闭多能互补污泥干化系统

技术领域

本发明涉及一种全封闭多能互补污泥干化系统。

背景技术

城镇污水处理厂污泥含水率控制在60％以下，是进行污泥填埋、堆肥等的最低要求，亦是污泥资源化利用的起点。目前国内污水处理厂污泥干化所用的技术方法虽然能取得一定的干化效果，但普遍存在设备投资大、能耗高、运行成本高或受场地限制等问题。因此，寻找一种高效低耗的污泥干化方式是目前污水处理行业关注的一个热点问题，也是污泥处置过程中急需解决的一个重点问题。太阳能和热泵技术作为绿色清洁能源和可再生能源高效利用技术，应用于传统的干化行业中，可以显著降低其能耗，但是太阳能和热泵相结合进行污泥干化的技术尚处于起步阶段，要实现该技术的规模应用，还需进一步研究。本发明拟通过利用太阳能和结合热泵的方法，为污水处理厂排放污泥减量化、降低干化运营成本以及污泥无害化处置和资源化循环利用提供一条新的思路和途径，从而为实现污泥源头减量、资源循环利用和促进行业的节能减排提供技术支撑。

在传统的干化设备中，对流干化以其结构简单、操作方便、适应性强得到普遍应用，是目前生产中使用最多的一种干化设备。对流干化的缺点是热效率很低，一般只有30％～60％，其主要原因是由于干化过程废气的直接排空，不仅因废气带走余热造成浪费，而且也污染了环境。虽然在少数对流干化中采用部分废气循环可以回收一部分余热，但受到废气循环量的限制，一般仅为20％～30％。用常规的换热器虽然可以回收废气中部分显热，但废气中60％～80％的热量是以潜热形式存在的，还是被排放掉。要回收其中的潜热，就必须把废气冷却到露点温度以下，同时还要使回收的潜热具有适当的温度品质，再用于干化过程。要实现这一过程，就需要利用热泵装置。

热泵是利用水、空气及各种余热等低温热源的一种清洁节能的装置。热泵可以从自然环境或余热资源吸热从而获得比输入能更多的输出热能，因此可以节省采暖、空调、供热水和工业加热所需的初级能源。与建筑应用热泵相比，在工业方面应用热泵的比率是很小的，应用工业热泵来减少二氧化碳排放将是大有作为的。热泵是最有效利用能量提供热量和冷量的方法，因其能够控制湿度和温度可在-20℃～100℃任意可调，能够很好的满足干化要求。有些污泥物料干化时需要在高温进行，但在许多生物制品干化中需要相对较低的干化温度，热泵可以很好的满足干化要求，所以应用热泵干化大有潜力。热泵自身不会像锅炉那样产生热量，但是它能够把热量从低温位升高到高温位，热泵的温升是其输出温度与热源温度之差。在污泥干化方面热泵设备和常规的对流干化相比具有：节约能耗，干化条件可调节范围宽，节约干化时间，环境友好等优点。

太阳能热泵联合余热利用污泥干化系统可将太阳能热干化运行能源费用低以及热泵干化装置工作稳定可靠的优点相结合起来。余热资源丰富且稳定时，优先利用外部余热进行预热和前期加热；太阳辐射条件好时，尽可能让太阳能加热装置发挥作用；天气条件差时，则主要利用电能通过热泵系统进行污泥干化。由于其较常规气流污泥干化在能源消耗和干化污泥成本方而具有明显优势，太阳能热泵联合余热利用多能互补技术已成为一种新型节能环保技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种全封闭多能互补污泥干化系统。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述的全封闭多能互补污泥干化系统设有干化室、回风室、设备室、冷却塔和太阳能热水集热器；

所述干化室的底部安装有常闭式重力翻板和多个引风电动阀，所述干化室的顶部安装有离心风机，并且，所述干化室的室内安装有传送带系统、多个下导风口和多个上导风口，所述传送带系统能够将被干化污泥物料传送至所述常闭式重力翻板上，且所述引风电动阀、下导风口、传送带系统和上导风口由下至上依次布置，使得：流入所述引风电动阀上方的空气能够依次穿过所述下导风口、传送带系统和上导风口后从所述离心风机流出；

所述回风室的顶部安装有排风电动阀、底部安装有排水口，所述回风室的室内安装有回风口、翅片管冷却器和翅片管加热器，使得：所述离心风机的出风口、排风电动阀的进风口和回风口的进风口相连通，所述回风口的出风口连通所述翅片管冷却器的进风口，所述翅片管冷却器的出风口连通所述翅片管加热器的进风口、冷凝水出水口连通所述排水口，所述翅片管加热器的出风口在所述引风电动阀与下导风口之间的位置连通所述干化室的室内；

所述设备室的室内安装有蓄冷水箱、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、蓄热水箱、加热水循环泵、集热水循环泵和热泵机组；所述冷却塔的进水口和出水口分别连通所述蓄冷水箱以形成冷却水循环水路，所述冷却水循环泵安装在该冷却水循环水路中；所述翅片管冷却器的冷却水进水口和冷却水出水口分别连通所述蓄冷水箱以形成冷冻水循环水路，所述冷冻水循环泵安装在该冷冻水循环水路中；所述太阳能热水集热器的进水口和出水口分别连通所述蓄热水箱以形成集热水循环水路，所述集热水循环泵安装在该集热水循环水路中；所述翅片管加热器的加热水进水口和加热水出水口分别连通所述蓄热水箱以形成加热水循环水路，所述加热水循环泵安装在该加热水循环水路中；所述热泵机组能够将所述蓄冷水箱所盛放的水的热能转移到所述蓄热水箱所盛放的水中。

为了延长被干化污泥物料在干化室中停留的时间，以降低被干化污泥物料的含水率，作为本发明的优选实施方式：所述传送带系统设有至少两套传送带机构，每一套所述传送带机构均能够将所述被干化污泥物料由其首端传送至其尾端，各套所述传送带机构沿上下方向间隔布置，对于相邻两套所述传送带机构，所述被干化污泥物料能够在被位于上方的传送带机构传送至其尾端后落下到位于下方的传送带机构的首端，并且，所述被干化污泥物料能够在被位于最下方的所述传送带机构传送至其尾端后落下到所述常闭式重力翻板上。

作为本发明的优选实施方式：每一套所述传送带机构均由主动轮、从动轮、连接在所述主动轮与从动轮之间的不锈钢输送带以及驱动所述主动轮转动的减速电机组成。

作为本发明的优选实施方式：所述的全封闭多能互补污泥干化系统还设有出料仓；所述出料仓的进料口设置在所述常闭式重力翻板的下方。

为了进一步提高全封闭多能互补污泥干化系统的环保节能性，作为本发明的优选实施方式：所述回风室的室内还安装有全热交换器；所述回风口的出风口通过所述全热交换器连通所述翅片管冷却器的进风口。

作为本发明的优选实施方式：所述的全封闭多能互补污泥干化系统还设有控制室；所述控制室的室内安装有储料仓和挤出造粒机，所述挤出造粒机能够将储放在所述储料仓中的被干化污泥物料挤出到所述传送带系统上。

作为本发明的优选实施方式：所述的全封闭多能互补污泥干化系统还设有螺旋提升机；所述螺旋提升机的出料口连通所述储料仓。

为了现实全封闭多能互补污泥干化系统的自动控制，作为本发明的优选实施方式：所述控制室的室内还安装有用于控制所述全封闭多能互补污泥干化系统工作的控制系统，所述设备室的室内还安装有蓄冷水箱温度传感器和蓄热水箱温度传感器；所述蓄冷水箱温度传感器能够采集所述蓄冷水箱内的水体温度数据，所述蓄热水箱温度传感器能够采集所述蓄热水箱内的水体温度数据，所述控制系统能够实时接收所述蓄冷水箱温度传感器和蓄热水箱温度传感器采集到的数据；并且，所述控制系统分别与所述引风电动阀的控制端、离心风机的控制端、排风电动阀的控制端、回风口的控制端、冷冻水循环泵的控制端、冷却水循环泵的控制端、加热水循环泵的控制端、集热水循环泵的控制端、热泵机组的控制端、冷却塔的控制端和太阳能热水集热器的控制端电性连接。

作为本发明的优选实施方式：所述控制系统能够控制所述全封闭多能互补污泥干化系统工作在余热风干化模式、太阳能干化模式、热泵蓄热模式、混合蓄热模式和干化除湿模式中的任意一个模式下：

在所述余热风干化模式下，控制所述引风电动阀和排风电动阀开启，控制所述回风口关闭，控制所述热泵机组、太阳能热水集热器、冷却塔、冷却水循环泵、集热水循环泵、加热水循环泵和冷冻水循环泵停机，控制所述离心风机启动；

在所述太阳能干化模式下，控制引风电动阀和排风电动阀关闭，控制所述回风口开启，控制所述热泵机组停机，控制所述离心风机启动，控制所述太阳能热水集热器、冷却塔、冷却水循环泵、集热水循环泵、加热水循环泵和冷冻水循环泵启动；

在所述热泵蓄热模式下，控制所述引风电动阀和排风电动阀关闭，控制所述回风口开启，控制所述热泵机组启动，控制所述离心风机停机，控制所述太阳能热水集热器、冷却塔、冷却水循环泵、集热水循环泵、加热水循环泵和冷冻水循环泵停机；

在所述混合蓄热模式下，控制所述引风电动阀和排风电动阀关闭，控制所述回风口开启，控制所述热泵机组、太阳能热水集热器和集热水循环泵启动，控制所述离心风机停机，控制所述冷却塔、冷却水循环泵、加热水循环泵和冷冻水循环泵停机；

在所述干化除湿模式下，控制所述引风电动阀和排风电动阀关闭，控制所述回风口开启，控制所述热泵机组、太阳能热水集热器、集热水循环泵、冷却塔、冷却水循环泵、加热水循环泵和冷冻水循环泵停机，控制所述离心风机启动。

为了最大限度降低污泥干化的能耗，作为本发明的优选实施方式：

所述回风室的室内还安装有干球温度传感器和相对湿度传感器，所述干球温度传感器和相对湿度传感器能够分别采集所述翅片管冷却器的进风口处的干球温度数据和相对湿度数据；所述全封闭多能互补污泥干化系统还设有外部温度传感器、太阳辐射传感器，所述外部温度传感器能够采集所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的温度数据，所述太阳辐射传感器能够采集所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射数据；所述控制系统能够实时接收所述干球温度传感器、相对湿度传感器、外部温度传感器和太阳辐射传感器采集到的数据；

所述控制系统预设有冷水温度设定值、热水温度设定值、排气温度设定值、相对湿度设定值、外部温度设定值和太阳辐射设定值；并且，所述控制系统按以下流程控制所述全封闭多能互补污泥干化系统工作：

步骤S1、判断所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的实时温度是否在所述外部温度设定值以上，如是，则转到步骤S2，如否，则转动步骤S3；

步骤S2、控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述余热风干化模式，并持续判断是否同时满足所述干球温度传感器采集到的实时温度在所述排气温度设定值以上以及所述相对湿度传感器采集到的实时相对湿度在所述相对湿度设定值以下，如是，则转到步骤S3，如否，则保持在步骤S2；

步骤S3、判断所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射是否在所述太阳辐射设定值以上，如是，则转到步骤S4，如否，则转动步骤S6；

步骤S4、控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述太阳能干化模式，并持续判断是否同时满足所述蓄冷水箱内的水体实时温度在所述冷水温度设定值以下且所述蓄热水箱内的水体实时温度在所述热水温度设定值以上，如是，则控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则：在所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射在所述太阳辐射设定值以上的情况下保持在步骤S4，在所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射小于所述太阳辐射设定值的情况下转到步骤S5；

步骤S5、控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述混合蓄热模式，并持续判断是否同时满足所述蓄冷水箱内的水体实时温度在所述冷水温度设定值以下且所述蓄热水箱内的水体实时温度在所述热水温度设定值以上，如是，则控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则：在所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射在所述太阳辐射设定值以上的情况下保持在步骤S5，在所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射小于所述太阳辐射设定值的情况下转到步骤S6；

步骤S6、控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述热泵蓄热模式，并持续判断是否同时满足所述蓄冷水箱内的水体实时温度在所述冷水温度设定值以下且所述蓄热水箱内的水体实时温度在所述热水温度设定值以上，如是，则控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则保持在步骤S6。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明设有干化室、回风室、设备室、冷却塔和太阳能热水集热器，其能够利用从外部环境回收得到的热能、太阳能和热泵对被干化污泥物料进行干化，使得不同来源的能量能够在全封闭多能互补污泥干化系统的不同工作条件下实现互补，使得全封闭多能互补污泥干化系统能够全天候稳定运行；

并且，本发明采用进料、干化、出料和排水系统的全封闭结构，其热源温度不高且采用低温除湿工艺，且回收得到的热能和太阳能均为可再生能源，使得对污泥物料进行干化的过程更加环保、安全和高效节能。

第二，本发明能够工作在余热风干化模式、太阳能干化模式、热泵蓄热模式、混合蓄热模式和干化除湿模式中的任意一个模式下，通过步骤S1至步骤S6的流程，本发明通过实时监测翅片管冷却器进风口处的实时温度和实时相对湿度、蓄冷水箱内的水体实时温度、蓄热水箱内的水体实时温度、全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的实时温度和实时太阳辐射，以根据全封闭多能互补污泥干化系统自身及其所在环境的实际情况，控制全封闭多能互补污泥干化系统自动在余热风干化模式、太阳能干化模式、热泵蓄热模式、混合蓄热模式和干化除湿模式之间自动切换，在兼顾对被干化污泥物料的干化效率的前提下，最大限度的降低了污泥干化的能耗。

综上，本发明具有高效、稳定、环保、安全和灵活的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的全封闭多能互补污泥干化系统的示意图；

图2为本发明的全封闭多能互补污泥干化系统的工作流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开的是一种全封闭多能互补污泥干化系统，其发明构思为：全封闭多能互补污泥干化系统设有干化室2、回风室3、设备室4、冷却塔5和太阳能热水集热器6。

干化室2的底部安装有常闭式重力翻板12和多个引风电动阀14，干化室2的顶部安装有离心风机17，并且，干化室2的室内安装有传送带系统、多个下导风口15和多个上导风口16，传送带系统能够将被干化污泥物料传送至常闭式重力翻板12上，且引风电动阀14、下导风口15、传送带系统和上导风口16由下至上依次布置，使得：流入引风电动阀14上方的空气能够依次穿过下导风口15、传送带系统和上导风口16后从离心风机17流出，常闭式重力翻板12在落于其上的被干化污泥物料重量达到其设定值时自动打开，使得被干化污泥物料输出至干化室2外。

回风室3的顶部安装有排风电动阀19、底部安装有排水口23，回风室3的室内安装有回风口18、翅片管冷却器21和翅片管加热器22，使得：离心风机17的出风口、排风电动阀19的进风口和回风口18的进风口相连通，回风口18的出风口连通翅片管冷却器21的进风口，翅片管冷却器21的出风口连通翅片管加热器22的进风口、冷凝水出水口连通排水口23，翅片管加热器22的出风口在引风电动阀14与下导风口15之间的位置连通干化室2的室内。

设备室4的室内安装有蓄冷水箱24、冷冻水循环泵27、冷却水循环泵28、蓄热水箱25、加热水循环泵29、集热水循环泵30和热泵机组26；冷却塔5的进水口和出水口分别连通蓄冷水箱24以形成冷却水循环水路，冷却水循环泵28安装在该冷却水循环水路中；翅片管冷却器21的冷却水进水口和冷却水出水口分别连通蓄冷水箱24以形成冷冻水循环水路，冷冻水循环泵27安装在该冷冻水循环水路中；太阳能热水集热器6的进水口和出水口分别连通蓄热水箱25以形成集热水循环水路，集热水循环泵30安装在该集热水循环水路中；翅片管加热器22的加热水进水口和加热水出水口分别连通蓄热水箱25以形成加热水循环水路，加热水循环泵29安装在该加热水循环水路中；热泵机组26能够将蓄冷水箱24所盛放的水的热能转移到蓄热水箱25所盛放的水中。

在上述发明构思的基础上，本发明采用以下优选的实施方式：

为了延长被干化污泥物料在干化室2中停留的时间，以降低被干化污泥物料的含水率，作为本发明的优选实施方式：传送带系统设有至少两套传送带机构，每一套传送带机构均能够将被干化污泥物料由其首端传送至其尾端，各套传送带机构沿上下方向间隔布置，对于相邻两套传送带机构，被干化污泥物料能够在被位于上方的传送带机构传送至其尾端后落下到位于下方的传送带机构的首端，并且，被干化污泥物料能够在被位于最下方的传送带机构传送至其尾端后落下到常闭式重力翻板12上。

作为本发明的优选实施方式：每一套传送带机构均由主动轮、从动轮、连接在主动轮与从动轮之间的不锈钢输送带10以及驱动主动轮转动的减速电机11组成。

作为本发明的优选实施方式：全封闭多能互补污泥干化系统还设有出料仓13；出料仓13的进料口设置在常闭式重力翻板12的下方。

为了进一步提高全封闭多能互补污泥干化系统的环保节能性，作为本发明的优选实施方式：回风室3的室内还安装有全热交换器20；回风口18的出风口通过全热交换器20连通翅片管冷却器21的进风口。

作为本发明的优选实施方式：全封闭多能互补污泥干化系统还设有控制室1；控制室1的室内安装有储料仓8和挤出造粒机9，挤出造粒机9能够将储放在储料仓8中的被干化污泥物料挤出到传送带系统上。

作为本发明的优选实施方式：全封闭多能互补污泥干化系统还设有螺旋提升机7；螺旋提升机7的出料口连通储料仓8。

另外，控制室1、干化室2、回风室3和设备室4可以采用不锈钢夹层保温材料模块化安装，保证系统运行过程的密封、隔热、防腐、防臭和安全性能，使得本发明的全封闭多能互补污泥干化系统功能更完善、结构更紧凑、加工生产和扩容投资更灵活，符合供需两侧匹配的要求。

为了现实全封闭多能互补污泥干化系统的自动控制，作为本发明的优选实施方式：控制室1的室内还安装有用于控制全封闭多能互补污泥干化系统工作的控制系统31，设备室4的室内还安装有蓄冷水箱温度传感器和蓄热水箱温度传感器；蓄冷水箱温度传感器能够采集蓄冷水箱24内的水体温度数据，蓄热水箱温度传感器能够采集蓄热水箱25内的水体温度数据，控制系统31能够实时接收蓄冷水箱温度传感器和蓄热水箱温度传感器采集到的数据；并且，控制系统31分别与引风电动阀14的控制端、离心风机17的控制端、排风电动阀19的控制端、回风口18的控制端、冷冻水循环泵27的控制端、冷却水循环泵28的控制端、加热水循环泵29的控制端、集热水循环泵30的控制端、热泵机组26的控制端、冷却塔5的控制端和太阳能热水集热器6的控制端电性连接。

作为本发明的优选实施方式：控制系统31能够控制全封闭多能互补污泥干化系统工作在余热风干化模式、太阳能干化模式、热泵蓄热模式、混合蓄热模式和干化除湿模式中的任意一个模式下：

在余热风干化模式下，先控制引风电动阀14和排风电动阀19开启，再控制回风口18关闭，然后控制热泵机组26、太阳能热水集热器6、冷却塔5、冷却水循环泵28、集热水循环泵30、加热水循环泵29和冷冻水循环泵27停机，最后控制离心风机17启动；从而，使得全封闭多能互补污泥干化系统所处环境的热干空气通过引风电动阀14进入干化室2的室内，并在下导风口15和上导风口16的引导下先通过传送带系统再由排风电动阀19排出，以利用热干空气的热量对传送带系统所传送的被干化污泥物料进行预热并蒸发走被干化污泥物料的部分水分，并使得蒸发走的水分从排风电动阀19排出，实现了利用全封闭多能互补污泥干化系统所处环境的余热对被干化污泥物料进行干化。

在太阳能干化模式下，先控制引风电动阀14和排风电动阀19关闭，再控制回风口18开启，其次控制热泵机组26停机，然后控制离心风机17启动，最后控制太阳能热水集热器6、冷却塔5、冷却水循环泵28、集热水循环泵30、加热水循环泵29和冷冻水循环泵27启动；从而，使得干化室2处于除湿状态，即利用冷却塔5冷却蓄冷水箱24内的水体，以为翅片管冷却器21提供冷却水，利用太阳能热水集热器6加热蓄热水箱25内的水体，以为翅片管加热器22提供加热水，使得空气在离心风机17的作用下沿下导风口15、传送带系统、上导风口16、离心风机17、回风口18、全热交换器20、翅片管冷却器21和翅片管加热器22的路径形成循环，令被翅片管加热器22加热后的空气蒸发走被干化污泥物料的水分，再通过翅片管冷却器21的冷凝作用对空气进行除湿，使得被蒸发走的水分成为冷凝水后从排水口23排走，而除湿后的空气则再次被翅片管加热器22加热，实现了利用太阳能对被干化污泥物料进行干化。

在热泵蓄热模式下，先控制引风电动阀14和排风电动阀19关闭，再控制回风口18开启，其次控制热泵机组26启动，然后控制离心风机17停机，最后控制太阳能热水集热器6、冷却塔5、冷却水循环泵28、集热水循环泵30、加热水循环泵29和冷冻水循环泵27停机；从而，使得干化室2处于蓄热状态，即干化室2内的空气不流动，而热泵机组26持续降低蓄冷水箱24内的水体温度并提高蓄热水箱25内的水体温度。

在混合蓄热模式下，先控制引风电动阀14和排风电动阀19关闭，再控制回风口18开启，其次控制热泵机组26、太阳能热水集热器6和集热水循环泵30启动，然后控制离心风机17停机，最后控制冷却塔5、冷却水循环泵28、加热水循环泵29和冷冻水循环泵27停机；从而，使得干化室2处于蓄热状态，即干化室2内的空气不流动，而热泵机组26持续降低蓄冷水箱24内的水体温度并提高蓄热水箱25内的水体温度，太阳能热水集热器6也持续提高蓄热水箱25内的水体温度。

在干化除湿模式下，先控制引风电动阀14和排风电动阀19关闭，再控制回风口18开启，其次控制热泵机组26、太阳能热水集热器6、集热水循环泵30、冷却塔5、冷却水循环泵28、加热水循环泵29和冷冻水循环泵27停机，最后控制离心风机17启动；从而，使得干化室2处于除湿状态，即利用蓄冷水箱24内的低温水体为翅片管冷却器21提供冷却水，利用加热蓄热水箱25内的高温水体为翅片管加热器22提供加热水，使得空气在离心风机17的作用下沿下导风口15、传送带系统、上导风口16、离心风机17、回风口18、全热交换器20、翅片管冷却器21和翅片管加热器22的路径形成循环，令被翅片管加热器22加热后的空气蒸发走被干化污泥物料的水分，再通过翅片管冷却器21的冷凝作用对空气进行除湿，使得被蒸发走的水分成为冷凝水后从排水口23排走，而除湿后的空气则再次被翅片管加热器22加热；如果进入干化除湿模式前是利用热泵蓄热模式进行水箱水体冷却和加热的，即实现了利用热泵机组26对被干化污泥物料进行干化，如果干化除湿模式前是利用混合蓄热模式进行水箱水体冷却和加热的，即实现了利用太阳能和热泵机组26同时对被干化污泥物料进行干化。

本发明的全封闭多能互补污泥干化系统可以根据实际工作条件进入上述任意一个模式，为了最大限度降低污泥干化的能耗，作为本发明的优选实施方式：回风室3的室内还安装有干球温度传感器Tdb和相对湿度传感器φ，干球温度传感器Tdb和相对湿度传感器φ能够分别采集翅片管冷却器21的进风口处的干球温度数据和相对湿度数据；全封闭多能互补污泥干化系统还设有外部温度传感器、太阳辐射传感器，外部温度传感器能够采集全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的温度数据，太阳辐射传感器能够采集全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射数据；控制系统31能够实时接收干球温度传感器Tdb、相对湿度传感器φ、外部温度传感器和太阳辐射传感器采集到的数据；

控制系统31预设有冷水温度设定值、热水温度设定值、排气温度设定值、相对湿度设定值、外部温度设定值和太阳辐射设定值；并且，控制系统31按以下流程控制全封闭多能互补污泥干化系统工作：

步骤S1、判断全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的实时温度是否在外部温度设定值以上，如是，则转到步骤S2，如否，则转动步骤S3；

步骤S2、控制全封闭多能互补污泥干化系统进入余热风干化模式，并持续判断是否同时满足干球温度传感器Tdb采集到的实时温度在排气温度设定值以上以及相对湿度传感器φ采集到的实时相对湿度在相对湿度设定值以下，如是，则转到步骤S3，如否，则保持在步骤S2；

步骤S3、判断全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射是否在太阳辐射设定值以上，如是，则转到步骤S4，如否，则转动步骤S6；

步骤S4、控制全封闭多能互补污泥干化系统进入太阳能干化模式，并持续判断是否同时满足蓄冷水箱24内的水体实时温度在冷水温度设定值以下且蓄热水箱25内的水体实时温度在热水温度设定值以上，如是，则控制全封闭多能互补污泥干化系统进入干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则：在全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射在太阳辐射设定值以上的情况下保持在步骤S4，在全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射小于太阳辐射设定值的情况下转到步骤S5；

步骤S5、控制全封闭多能互补污泥干化系统进入混合蓄热模式，并持续判断是否同时满足蓄冷水箱24内的水体实时温度在冷水温度设定值以下且蓄热水箱25内的水体实时温度在热水温度设定值以上，如是，则控制全封闭多能互补污泥干化系统进入干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则：在全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射在太阳辐射设定值以上的情况下保持在步骤S5，在全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射小于太阳辐射设定值的情况下转到步骤S6；

步骤S6、控制全封闭多能互补污泥干化系统进入热泵蓄热模式，并持续判断是否同时满足蓄冷水箱24内的水体实时温度在冷水温度设定值以下且蓄热水箱25内的水体实时温度在热水温度设定值以上，如是，则控制全封闭多能互补污泥干化系统进入干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则保持在步骤S6。

从而，本发明通过实时监测翅片管冷却器21进风口处的实时温度和实时相对湿度、蓄冷水箱24内的水体实时温度、蓄热水箱25内的水体实时温度、全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的实时温度和实时太阳辐射，以根据全封闭多能互补污泥干化系统自身及其所在环境的实际情况，控制全封闭多能互补污泥干化系统自动在余热风干化模式、太阳能干化模式、热泵蓄热模式、混合蓄热模式和干化除湿模式之间自动切换，在兼顾对被干化污泥物料的干化效率的前提下，最大限度的降低了污泥干化的能耗。

另外，控制系统31可以通过干球温度传感器Tdb采集到的实时温度和相对湿度传感器φ采集到的实时相对湿度计算出实时的回风露点温度Tbp，以判断蓄冷水箱24内的水体实时温度是否已经低于该回风露点温度Tbp，如是则可停止对蓄冷水箱24内水体的冷却，以实现精确控制露点除湿，解决了污泥物料干化过程的安全稳定性运行问题。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述的全封闭多能互补污泥干化系统设有干化室(2)、回风室(3)、设备室(4)、冷却塔(5)和太阳能热水集热器(6)；

所述干化室(2)的底部安装有常闭式重力翻板(12)和多个引风电动阀(14)，所述干化室(2)的顶部安装有离心风机(17)，并且，所述干化室(2)的室内安装有传送带系统、多个下导风口(15)和多个上导风口(16)，所述传送带系统能够将被干化污泥物料传送至所述常闭式重力翻板(12)上，且所述引风电动阀(14)、下导风口(15)、传送带系统和上导风口(16)由下至上依次布置，使得：流入所述引风电动阀(14)上方的空气能够依次穿过所述下导风口(15)、传送带系统和上导风口(16)后从所述离心风机(17)流出；

所述回风室(3)的顶部安装有排风电动阀(19)、底部安装有排水口(23)，所述回风室(3)的室内安装有回风口(18)、翅片管冷却器(21)和翅片管加热器(22)，使得：所述离心风机(17)的出风口、排风电动阀(19)的进风口和回风口(18)的进风口相连通，所述回风口(18)的出风口连通所述翅片管冷却器(21)的进风口，所述翅片管冷却器(21)的出风口连通所述翅片管加热器(22)的进风口、冷凝水出水口连通所述排水口(23)，所述翅片管加热器(22)的出风口在所述引风电动阀(14)与下导风口(15)之间的位置连通所述干化室(2)的室内；

所述设备室(4)的室内安装有蓄冷水箱(24)、冷冻水循环泵(27)、冷却水循环泵(28)、蓄热水箱(25)、加热水循环泵(29)、集热水循环泵(30)和热泵机组(26)；所述冷却塔(5)的进水口和出水口分别连通所述蓄冷水箱(24)以形成冷却水循环水路，所述冷却水循环泵(28)安装在该冷却水循环水路中；所述翅片管冷却器(21)的冷却水进水口和冷却水出水口分别连通所述蓄冷水箱(24)以形成冷冻水循环水路，所述冷冻水循环泵(27)安装在该冷冻水循环水路中；所述太阳能热水集热器(6)的进水口和出水口分别连通所述蓄热水箱(25)以形成集热水循环水路，所述集热水循环泵(30)安装在该集热水循环水路中；所述翅片管加热器(22)的加热水进水口和加热水出水口分别连通所述蓄热水箱(25)以形成加热水循环水路，所述加热水循环泵(29)安装在该加热水循环水路中；所述热泵机组(26)能够将所述蓄冷水箱(24)所盛放的水的热能转移到所述蓄热水箱(25)所盛放的水中。

2.根据权利要求1所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述传送带系统设有至少两套传送带机构，每一套所述传送带机构均能够将所述被干化污泥物料由其首端传送至其尾端，各套所述传送带机构沿上下方向间隔布置，对于相邻两套所述传送带机构，所述被干化污泥物料能够在被位于上方的传送带机构传送至其尾端后落下到位于下方的传送带机构的首端，并且，所述被干化污泥物料能够在被位于最下方的所述传送带机构传送至其尾端后落下到所述常闭式重力翻板(12)上。

3.根据权利要求2所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：每一套所述传送带机构均由主动轮、从动轮、连接在所述主动轮与从动轮之间的不锈钢输送带(10)以及驱动所述主动轮转动的减速电机(11)组成。

4.根据权利要求1所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述的全封闭多能互补污泥干化系统还设有出料仓(13)；所述出料仓(13)的进料口设置在所述常闭式重力翻板(12)的下方。

5.根据权利要求1所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述回风室(3)的室内还安装有全热交换器(20)；所述回风口(18)的出风口通过所述全热交换器(20)连通所述翅片管冷却器(21)的进风口。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述的全封闭多能互补污泥干化系统还设有控制室(1)；所述控制室(1)的室内安装有储料仓(8)和挤出造粒机(9)，所述挤出造粒机(9)能够将储放在所述储料仓(8)中的被干化污泥物料挤出到所述传送带系统上。

7.根据权利要求6所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述的全封闭多能互补污泥干化系统还设有螺旋提升机(7)；所述螺旋提升机(7)的出料口连通所述储料仓(8)。

8.根据权利要求6所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述控制室(1)的室内还安装有用于控制所述全封闭多能互补污泥干化系统工作的控制系统(31)，所述设备室(4)的室内还安装有蓄冷水箱温度传感器和蓄热水箱温度传感器；所述蓄冷水箱温度传感器能够采集所述蓄冷水箱(24)内的水体温度数据，所述蓄热水箱温度传感器能够采集所述蓄热水箱(25)内的水体温度数据，所述控制系统(31)能够实时接收所述蓄冷水箱温度传感器和蓄热水箱温度传感器采集到的数据；并且，所述控制系统(31)分别与所述引风电动阀(14)的控制端、离心风机(17)的控制端、排风电动阀(19)的控制端、回风口(18)的控制端、冷冻水循环泵(27)的控制端、冷却水循环泵(28)的控制端、加热水循环泵(29)的控制端、集热水循环泵(30)的控制端、热泵机组(26)的控制端、冷却塔(5)的控制端和太阳能热水集热器(6)的控制端电性连接。

9.根据权利要求8所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：所述控制系统(31)能够控制所述全封闭多能互补污泥干化系统工作在余热风干化模式、太阳能干化模式、热泵蓄热模式、混合蓄热模式和干化除湿模式中的任意一个模式下：

在所述余热风干化模式下，控制所述引风电动阀(14)和排风电动阀(19)开启，控制所述回风口(18)关闭，控制所述热泵机组(26)、太阳能热水集热器(6)、冷却塔(5)、冷却水循环泵(28)、集热水循环泵(30)、加热水循环泵(29)和冷冻水循环泵(27)停机，控制所述离心风机(17)启动；

在所述太阳能干化模式下，控制引风电动阀(14)和排风电动阀(19)关闭，控制所述回风口(18)开启，控制所述热泵机组(26)停机，控制所述离心风机(17)启动，控制所述太阳能热水集热器(6)、冷却塔(5)、冷却水循环泵(28)、集热水循环泵(30)、加热水循环泵(29)和冷冻水循环泵(27)启动；

在所述热泵蓄热模式下，控制所述引风电动阀(14)和排风电动阀(19)关闭，控制所述回风口(18)开启，控制所述热泵机组(26)启动，控制所述离心风机(17)停机，控制所述太阳能热水集热器(6)、冷却塔(5)、冷却水循环泵(28)、集热水循环泵(30)、加热水循环泵(29)和冷冻水循环泵(27)停机；

在所述混合蓄热模式下，控制所述引风电动阀(14)和排风电动阀(19)关闭，控制所述回风口(18)开启，控制所述热泵机组(26)、太阳能热水集热器(6)和集热水循环泵(30)启动，控制所述离心风机(17)停机，控制所述冷却塔(5)、冷却水循环泵(28)、加热水循环泵(29)和冷冻水循环泵(27)停机；

在所述干化除湿模式下，控制所述引风电动阀(14)和排风电动阀(19)关闭，控制所述回风口(18)开启，控制所述热泵机组(26)、太阳能热水集热器(6)、集热水循环泵(30)、冷却塔(5)、冷却水循环泵(28)、加热水循环泵(29)和冷冻水循环泵(27)停机，控制所述离心风机(17)启动。

10.根据权利要求9所述的全封闭多能互补污泥干化系统，其特征在于：

所述回风室(3)的室内还安装有干球温度传感器(Tdb)和相对湿度传感器(φ)，所述干球温度传感器(Tdb)和相对湿度传感器(φ)能够分别采集所述翅片管冷却器(21)的进风口处的干球温度数据和相对湿度数据；所述全封闭多能互补污泥干化系统还设有外部温度传感器、太阳辐射传感器，所述外部温度传感器能够采集所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的温度数据，所述太阳辐射传感器能够采集所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射数据；所述控制系统(31)能够实时接收所述干球温度传感器(Tdb)、相对湿度传感器(φ)、外部温度传感器和太阳辐射传感器采集到的数据；

所述控制系统(31)预设有冷水温度设定值、热水温度设定值、排气温度设定值、相对湿度设定值、外部温度设定值和太阳辐射设定值；并且，所述控制系统(31)按以下流程控制所述全封闭多能互补污泥干化系统工作：

步骤S1、判断所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的实时温度是否在所述外部温度设定值以上，如是，则转到步骤S2，如否，则转动步骤S3；

步骤S2、控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述余热风干化模式，并持续判断是否同时满足所述干球温度传感器(Tdb)采集到的实时温度在所述排气温度设定值以上以及所述相对湿度传感器(φ)采集到的实时相对湿度在所述相对湿度设定值以下，如是，则转到步骤S3，如否，则保持在步骤S2；

步骤S3、判断所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射是否在所述太阳辐射设定值以上，如是，则转到步骤S4，如否，则转动步骤S6；

步骤S4、控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述太阳能干化模式，并持续判断是否同时满足所述蓄冷水箱(24)内的水体实时温度在所述冷水温度设定值以下且所述蓄热水箱(25)内的水体实时温度在所述热水温度设定值以上，如是，则控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则：在所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射在所述太阳辐射设定值以上的情况下保持在步骤S4，在所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射小于所述太阳辐射设定值的情况下转到步骤S5；

步骤S5、控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述混合蓄热模式，并持续判断是否同时满足所述蓄冷水箱(24)内的水体实时温度在所述冷水温度设定值以下且所述蓄热水箱(25)内的水体实时温度在所述热水温度设定值以上，如是，则控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则：在所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射在所述太阳辐射设定值以上的情况下保持在步骤S5，在所述全封闭多能互补污泥干化系统所在环境的太阳辐射小于所述太阳辐射设定值的情况下转到步骤S6；

步骤S6、控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述热泵蓄热模式，并持续判断是否同时满足所述蓄冷水箱(24)内的水体实时温度在所述冷水温度设定值以下且所述蓄热水箱(25)内的水体实时温度在所述热水温度设定值以上，如是，则控制所述全封闭多能互补污泥干化系统进入所述干化除湿模式并转到步骤S1，如否，则保持在步骤S6。