CN107285592B - 一种双级串联式热泵污泥干燥机 - Google Patents

一种双级串联式热泵污泥干燥机 Download PDF

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Abstract

一种双级串联式热泵污泥干燥机，它涉及一种污泥热泵干燥设备，以解决现有热泵污泥干燥技术在降低进入干燥室的循环空气湿度同时不能提高循环空气温度，干燥除湿能力差、能效低的问题，它包括干燥室、双级串联式热泵系统、回热器、冷却设备、送风机以及冷凝水收集排出装置，一级蒸发器和二级冷凝器串接在位于干燥机封闭的空气循环管路中；所述回热器热端进风由干燥室中的过滤器出口端送来，回热器热端出风送至冷却设备，回热器冷端进风由一级蒸发器送来，回热器冷端出风送至二级冷凝器；所述送风机位于二级冷凝器下方并将循环空气加压后送至干燥室；冷凝水收集排出装置位于回热器、冷却设备及一级蒸发器下方。本发明用于污泥干燥。

Description

一种双级串联式热泵污泥干燥机
技术领域
本发明涉及一种污泥热泵干燥设备，属于干燥机械设备技术领域。
背景技术
将水处理过程中的污泥资源化的过程中，去除污泥中的水分一直是业界困扰的问题，以热泵污泥干燥技术为代表的低温热干燥技术是一种较好的污泥处理手段，能使污泥显著减容，产品性质稳定，无恶臭且无病原生物；干化处理后的污泥产品用途多，可以使污泥特性适应于更广泛的处理与处置工艺的需要，是一种值得推广的污泥处理方法。
热泵污泥干燥技术受制于干燥温度，其单机容量仍有待提高。目前常规的热泵污泥干燥装置往往仅针对系统的某些部件进行改进，而未从整个系统的角度进行大幅度的优化设计，从而不能有效提高热泵污泥干燥设备的单机容量及其能效水平。
发明内容
本发明提出一种双级串联式热泵污泥干燥机，为解决现有热泵污泥干燥技术在降低进入干燥室的循环空气湿度同时不能提高循环空气温度，干燥除湿能力差、能效低的问题。
一种双级串联式热泵污泥干燥机，它包括干燥室、双级串联式热泵系统、回热器、冷却设备、送风机以及冷凝水收集排出装置，双级串联式热泵系统由一级压缩机、一级蒸发器、二级冷凝器、一级节流阀、二级节流阀、中间换热器以及二级压缩机组成；双级串联式热泵系统通过中间换热器连接在一起，一级蒸发器和二级冷凝器串接在位于干燥机封闭的空气循环管路中，一级热泵系统的制冷剂经一级压缩机变为高温高压气体经中间换热器换热后进入一级节流阀变为低温低压液体再进入一级蒸发器，二级热泵系统的制冷剂经二级压缩机变为高温高压气体后经二级冷凝器换热后经二级节流阀变为低温低压液体再进入中间换热器换热后变为气体返回二级压缩机；所述回热器热端进风由干燥室中的过滤器出口端送来，回热器热端出风送至冷却设备，回热器冷端进风由一级蒸发器送来，回热器冷端出风送至二级冷凝器；所述冷却设备位于一级蒸发器的前端；所述送风机位于二级冷凝器下方并将循环空气加压后送至干燥室，所述冷凝水收集排出装置位于回热器、冷却设备及一级蒸发器下方。
进一步地，干燥室内的进料装置为污泥成型机，传送装置为具有上下排列的多条传送带，且相邻传送带之间运动方向相反，干燥室外侧下部设置有出料口用于出料，空气过滤器设置在干燥室内侧上部。
进一步地，回热器为空气-空气换热器。
进一步地，冷却设备主要由空气-水换热器和开式或闭式冷却塔组成。
进一步地，冷凝水收集排出装置由集水盘和凝水管组成。
本发明同现有技术相比的有益效果是：
本发明设计的一种利用双级串联的热泵污泥干燥机，降低一级蒸发温度来降低循环空气中的含湿量，同时提高二级冷凝器的温度来提高循环空气的温度，结合利用室外天然冷源对系统内循环空气进行预冷，配合使用热回收装置，从而显著提高系统的干燥除湿能力，干燥除湿能力提高了67％以上。本发明与现有的热泵干燥技术相比，如复叠热泵干燥系统，本发明工作过程采用闭式循环，通过回热器回收循环空气中的热量，且能够充分利用室外空气中的冷量，能够大幅提高系统能源利用效率；与其他的改进相比，如设置多个蒸发器和冷凝器增强换热，引入太阳能作为热源等，本发明通过提出一种新的双级串联式热泵污泥干燥机，可大幅提高设备的容量及其效率。
附图说明
图1为本发明实施例双级串联式热泵污泥干燥机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式对本发明技术方案作进一步地说明。
如图1所示的一种双级串联式热泵污泥干燥机，包括：干燥室1、双级串联式热泵系统2、回热器3、冷却设备4、送风机5以及冷凝水收集排出装置6；
双级串联式热泵系统2由一级压缩机2-1、一级蒸发器2-2、二级冷凝器2-3、一级节流阀2-4、二级节流阀2-5、中间换热器2-6以及二级压缩机2-7组成，一级蒸发器2-2和二级冷凝器2-3串接在位于干燥机封闭的空气循环管路中，双级串联式热泵系统2通过中间换热器2-6连接在一起，一级热泵系统的制冷剂经一级压缩机2-1变为高温高压气体经中间换热器2-6换热后进入一级节流阀2-4变为低温低压液体再进入一级蒸发器2-2，二级热泵系统的制冷剂经二级压缩机2-7变为高温高压气体后经二级冷凝器2-3换热后经二级节流阀2-5变为低温低压液体再进入中间换热器2-6换热后变为气体返回二级压缩机2-7；回热器3热端进风由干燥室1中的过滤器1-4出口端送来，回热器3热端出风送至冷却设备4，回热器3冷端进风由一级蒸发器2-2送来，回热器3冷端出风送至二级冷凝器2-3；所述冷却设备4位于一级蒸发器2-2的前端；所述送风机5位于二级冷凝器2-3下方并将循环空气加压后送至干燥室1内，所述冷凝水收集排出装置6位于回热器3、冷却设备4及一级蒸发器2-2的下方。
干燥室1包括进料装置1-1、传送装置1-2、出料装置1-3以及过滤器1-4；冷凝水收集排出装置6位于冷却设备4及热泵一级蒸发器2-2下方，用于收集和排出回热器3、冷却设备4以及一级蒸发器2-2中凝结的冷凝水。
干燥室1内的进料装置1-1为污泥成型机，传送装置1-2为具有上下排列的多条传送带，且相邻传送带之间运动方向相反，干燥室1外侧下部设置有出料口用于出料装置1-3将干燥污泥排出，空气式的过滤器1-4设置在干燥室1内侧上部。污泥先由进料装置1-1处理后变成颗粒进入到干燥室1内，在传送装置1-2的作用下与干燥室1内的干燥空气相接触，其水分被空气带走，干燥完成后最终落入出料装置1-3内排出。
为了提高换热效率，回热器3为空气-空气换热器，且能够排出其内部的凝结水。为了提高换热效率，增强换热能力，冷却设备4主要由空气-水换热器和开式或闭式冷却塔组成。
为了便于使用，冷凝水收集排出装置6包括集水盘6-1和凝水管6-2，集水盘6-1安装在回热器3、冷却设备4及一级蒸发器2-2的下方，凝水管6-2安装在集水盘6-1底部。回热器3、冷却设备4以及一级蒸发器2-2中凝结的冷凝水由集水盘6-1收集后经凝水管6-2排出。
工作过程：整个污泥干燥机处于密闭状态下运行，干燥介质为空气，干热空气在送风机5的作用下进入干燥室1内与污泥接触，图1中箭头表示空气流动走向，空气经过降温加湿变为湿热空气，同时将污泥中的水分带走。湿热空气通过过滤器1-4过滤掉灰尘颗粒，进入回热器3自身降温减湿析出部分凝结水，随后，湿热空气通过与冷却设备4进行预冷，再次被冷却减湿，再通过热泵的一级蒸发器2-2冷却去湿析出冷凝水变为干冷空气，干冷空气经过回热器3预热后进入二级冷凝器2-3被加热变为干热空气，如此完成循环过程。上述过程中形成的冷凝水由集水盘6-1收集后经凝水管6-2排出。
而双级串联式热泵2侧，一级热泵系统中制冷剂经过一级压缩机2-1后变为高温高压气体，进入中间换热器2-6中，同时将热量散给二级热泵系统中的制冷剂。之后一级热泵系统中制冷剂再经过一级节流阀2-4变为低温低压液体，再进入一级蒸发器2-2，在一级蒸发器2-2中吸收热湿空气的热量变为气体重新被一级压缩机2-1压缩而完成循环。二级热泵系统中制冷剂经过二级压缩机2-7后变为高温高压气体，进入二级冷凝器2-3中，同时将热量散给预热后的干冷空气。之后制冷剂再经过二级节流阀2-5变为低温低压液体，再进入中间换热器2-6中吸收一级热泵系统中制冷剂的热量，变为气体重新被二级压缩机2-7压缩而完成循环。
同时污泥先由进料装置1-1处理后变成颗粒进入到干燥室内，在传送装置1-2的作用下与干燥室1内的干燥空气相接触，其水分被空气带走，干燥完成后最终落入出料装置1-3内。
从上述运行过程中可以看出，双级串联式热泵2能够降低一级蒸发器2-2温度来降低循环空气中的含湿量，同时提高二级冷凝器2-3的温度来提高循环空气的温度，从而显著提高系统的干燥除湿能力。
以上实施例用于说明本发明，而并非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和原则的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。

Claims (3)

1.一种双级串联式热泵污泥干燥机，它包括干燥室、双级串联式热泵系统、回热器、冷却设备、送风机以及冷凝水收集排出装置，其特征在于；所述双级串联式热泵系统主要由一级压缩机、一级蒸发器、二级冷凝器、一级节流阀、二级节流阀、中间换热器以及二级压缩机组成；一级蒸发器和二级冷凝器串接在位于干燥机封闭的空气循环管路中；所述双级串联式热泵系统通过中间换热器连接在一起，一级热泵系统的制冷剂经一级压缩机变为高温高压气体经中间换热器换热后进入一级节流阀变为低温低压液体再进入一级蒸发器，二级热泵系统的制冷剂经二级压缩机变为高温高压气体后经二级冷凝器换热后经二级节流阀变为低温低压液体再进入中间换热器换热后变为气体返回二级压缩机；
所述回热器热端进风由干燥室中的过滤器出口端送来，回热器热端出风送至冷却设备，回热器冷端进风由一级蒸发器送来，回热器冷端出风送至二级冷凝器；所述冷却设备位于一级蒸发器的前端；所述送风机位于二级冷凝器下方并将循环空气加压后送至干燥室，所述冷凝水收集排出装置位于回热器、冷却设备及一级蒸发器下方；所述回热器为空气-空气换热器；所述冷却设备主要由空气-水换热器和开式或闭式冷却塔组成。
2.根据权利要求1所述的一种双级串联式热泵污泥干燥机，其特征在于：所述干燥室内的进料装置为污泥成型机，传送装置为具有上下排列的多条传送带，且相邻传送带之间运动方向相反，干燥室外侧下部设置有出料口用于出料，空气过滤器设置在干燥室内侧上部。
3.根据权利要求1或2所述的一种双级串联式热泵污泥干燥机，其特征在于：所述冷凝水收集排出装置包括集水盘和凝水管，集水盘安装在回热器、冷却设备及一级蒸发器的下方，凝水管安装在集水盘底部。
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