CN110255855A - 一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统及其使用方法 - Google Patents

一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统及其使用方法，属于污泥处理设备技术领域，由第一制冷剂回路、第二制冷剂回路、热管回路、第一污水回路和第二污水回路构成，结构新颖，操作原理清晰，采用热管换热器吸收回风的显热并且对除湿后的空气进行预加热；采用污水厂的污水作为热源为热泵系统提供能量，在干燥初期，系统升温运行，污水作为热源，能够快速稳定运行；干燥后期，采用污水厂的污水作为冷源带走额外的热量，实现系统排热运行，污水作为冷源，能够快速带走多余的热量，可节省能量，降低设备初投资，进一步降低污泥干燥系统的成本。

Description

一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统及其使用 方法
技术领域
本发明属于污泥处理设备技术领域，涉及一种热泵污泥低温干化系统及其使用方法，具体的说是涉及一种带余热回收的双热源双冷源热泵污泥低温干化系统及其使用方法。
背景技术
污泥是污水处理和水处理的产物，污泥含有大量的水分，如果处理不充分会造成严重的二次污染，因此，污泥的处理处置具有非常重要的意义。在对污泥进行处理的过程中，首先要经过浓缩、脱水和干燥等步骤之后，再通过回收提取、堆肥、焚烧、填埋和碳化等方式进行处理，来减小污泥引起的二次污染，对污泥中的一些成分进行回收利用。
随着污水处理能力的大幅度提高，污泥的产生量也在大幅度地增加，大部分污泥仅仅是通过带式压滤机或者离心机等机械简单脱水至80%，就外运处置，容易造成二次污染。而现有的污泥烘干热泵需同时对回风进行降温除湿而导致除湿能力的降低，且在干燥初期干燥室内温度较低，系统全部能量来自于压缩机做功及风机的输入功率，启动过程较慢，额外利用热源对空气进行加热同时将吸湿后空气排放，易产生废热，能源利用率低；干燥后期热泵冷凝器的放热量大于空气加热所需要的能量，需要增加冷却塔进行辅助散热，以便能快速带走多余的热量，这不仅造成了能量的浪费，还增加了污泥干燥系统的成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有污泥烘干热泵在干燥过程中存在的缺点和不足，提出一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统及其使用方法，在干燥初期阶段，可利用污水作为热泵机组的热源，能够快速稳定运行；干燥后期阶段，可利用污水作为冷源带走额外的热量，能够快速带走多余的热量，可节省能量，降低设备初投资，进一步降低污泥干燥系统的成本。
本发明的技术方案是：一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统，其特征在于：所述系统由第一制冷剂回路、第二制冷剂回路、热管回路、第一污水回路和第二污水回路构成；
所述第一制冷剂回路由压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、贮液器、电子膨胀阀、第一电磁阀、第一蒸发器和气液分离器连接形成回路循环；
所述第二制冷剂回路由压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、贮液器、电子膨胀阀、第二电磁阀、第二蒸发器和气液分离器连接形成回路循环；
所述热管回路由热管蒸发段和热管冷凝段连接构成，所述热管蒸发段设置在所述第一蒸发器的进风侧，所述热管冷凝段设置在所述蒸发器的出风侧；
所述第一污水回路由污水进水口、第二蒸发器和污水出水口形成串联连接；
所述第二污水回路由污水进水口、第一冷凝器和污水出水口形成串联连接。
所述第一污水回路中污水进水口与第二蒸发器连接的管路上设有第三电磁阀，第二蒸发器与污水出水口连接的管路上设有第四电磁阀。
所述第二污水回路中污水进水口与第一冷凝器连接的管路上设有第五电磁阀，第一冷凝器与污水出水口连接的管路上设有第六电磁阀。
所述第二蒸发器、热管蒸发段、热管冷凝段设置在同一水平面上，三者等高设置，其中热管蒸发段和热管冷凝段包覆第一蒸发器设置。
一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统的使用方法，其特征在于，使用方法如下：
(1)制冷剂液体在第一蒸发器中吸收预冷空气的热量变成制冷剂蒸气进入气液分离器，将预冷空气进行除湿，压缩机不断抽吸气液分离器中的制冷剂蒸气，并将它压缩成高温高压的气体送入第一冷凝器中，制冷剂蒸气在第一冷凝器内被污水进水冷却，然后进入第二冷凝器中将预热空气进行加热，制冷剂进一步冷却和冷凝成液体后进入贮液器，然后由电子膨胀阀节流降压和降温，形成制冷剂气体和液体的混合物经第一电磁阀进入第一蒸发器，从而实现整个第一制冷剂回路的循环；
(2)干燥初期，系统升温运行，制冷剂液体在第二蒸发器中吸收污水的热量变成制冷剂蒸气后经止回阀进入贮液器，压缩机不断抽吸贮液器中的制冷剂蒸气，并将它压缩成高温高压的气体送入第二冷凝器中将预热空气进行加热，制冷剂进一步冷却和冷凝成液体后进入贮液器，然后由电子膨胀阀节流降压和降温，形成制冷剂气体和液体的混合物经第二电磁阀、进入第二蒸发器，从而实现整个第二制冷剂回路的循环；
(3)回风经过热管蒸发段时，蒸发段管内液态工质吸收回风的显热沸腾汽化，气态工质流向热管冷凝段，用于加热除湿空气。被降温后的气态工质凝结成为液态工质流入热管蒸发段，从而实现整个热管回路的循环；
(4)从烘干室出来的回风首先经过热管蒸发段预冷，被吸收显热成为预冷空气，然后进入第一蒸发器除湿成为除湿空气，然后经过热管冷凝段，被加热成为预热空气后进入第二冷凝器加热成为送风回到烘干室；
(5)升温运行时，关闭第五电磁阀和第六电磁阀，污水进水经第三电磁阀进入第二蒸发器被制冷剂液体吸收热量后污水温度降低变成污水出水，然后经第四电磁阀排出；
(6)排热运行时，关闭第三电磁阀和第四电磁阀，污水进水经第五电磁阀进入第一冷凝器吸收高温高压制冷剂气体的热量后污水温度升高变成污水出水，然后经第六电磁阀排出。
本发明的有益效果为：本发明提出的一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统及其使用方法，由第一制冷剂回路、第二制冷剂回路、热管回路、第一污水回路和第二污水回路构成，结构新颖，操作原理清晰，采用热管换热器吸收回风的显热并且对除湿后的空气进行预加热；采用污水厂的污水作为热源为热泵系统提供能量，在干燥初期，系统升温运行，污水作为热源，能够快速稳定运行；干燥后期，采用污水厂的污水作为冷源带走额外的热量，即系统排热运行，污水作为冷源，能够快速带走多余的热量，可节省能量，降低设备初投资，进一步降低污泥干燥系统的成本。
附图说明
图1 为本发明整体组成结构示意图。
图2 为本发明中干燥初期升温运行时系统结构示意图。
图3 为本发明中干燥后期排热运行时系统结构示意图。
图中：压缩机1、第一冷凝器2、第二冷凝器3、贮液器4、电子膨胀阀5、第一电磁阀6、第一蒸发器7、气液分离器8、第二电磁阀9、第二蒸发器10、止回阀11、热管蒸发段12、热管冷凝段13、回风14、预冷空气15、除湿空气16、预热空气17、送风18、污水进水口19、第三电磁阀20、第四电磁阀21、污水出水口22、第五电磁阀23、第六电磁阀24。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种带余热回收的双热源双冷源热泵污泥低温干化系统，包括第一制冷剂回路、第二制冷剂回路、热管回路、空气回路、第一污水回路和第二污水回路。
如图1所示，第一制冷剂回路中，制冷剂液体在第一蒸发器7中吸收预冷空气15的热量变成制冷剂蒸气进入气液分离器8，将预冷空气15进行除湿，压缩机1不断抽吸气液分离器8中的制冷剂蒸气，并将它压缩成高温高压的气体送入第一冷凝器2中，制冷剂蒸气在第一冷凝器2内被污水进水19冷却，然后进入第二冷凝器3中将预热空气17进行加热，制冷剂进一步冷却和冷凝成液体后进入贮液器4，然后由电子膨胀阀5节流降压和降温，形成制冷剂气体和液体的混合物经第一电磁阀6进入第一蒸发器7，从而实现整个第一制冷剂回路的循环。
如图1所示，第二制冷剂回路中，干燥初期，系统升温运行，制冷剂液体在第二蒸发器10中吸收污水的热量变成制冷剂蒸气后经止回阀11进入气液分离器8，压缩机1不断抽吸气液分离器8中的制冷剂蒸气，并将它压缩成高温高压的气体送入第二冷凝器3中将预热空气17进行加热，制冷剂进一步冷却和冷凝成液体后进入贮液器8，然后由电子膨胀阀5节流降压和降温，形成制冷剂气体和液体的混合物经第二电磁阀9进入第二蒸发器10，从而实现整个第二制冷剂回路的循环。
热管回路中，回风14经过热管蒸发段12时，蒸发段管内液态工质吸收回风14的显热沸腾汽化，气态工质从流向热管冷凝段13，通过加热除湿空气16气态工质凝结成为液态工质流入热管蒸发段14，从而实现整个热管回路的循环。
空气回路中，从烘干室出来的回风14首先经过热管蒸发段12预冷，被吸收显热成为预冷空气15，然后进入第一蒸发器7除湿成为除湿空气16，然后经过热管冷凝段13，被加热成为预热空气17后进入第二冷凝器3加热成为送风18回到烘干室。
第一污水回路中，升温运行时，关闭第五电磁阀23和第六电磁阀24，污水进水19经第三电磁阀20进入第二蒸发器10被制冷剂液体吸收热量后污水温度降低变成污水出水22，然后经第四电磁阀21排出。
第二污水回路中，排热运行时，关闭第三电磁阀20和第四电磁阀21，污水进水19经第五电磁阀23进入第一冷凝器2吸收高温高压制冷剂气体的热量后污水温度升高变成污水出水22，然后经第六电磁阀24排出。

Claims (5)

1.一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统，其特征在于：所述系统由第一制冷剂回路、第二制冷剂回路、热管回路、第一污水回路和第二污水回路构成；
所述第一制冷剂回路由压缩机(1)、第一冷凝器(2)、第二冷凝器(3)、贮液器(4)、电子膨胀阀(5)、第一电磁阀(6)、第一蒸发器(7)和气液分离器(8)连接形成回路循环；
所述第二制冷剂回路由压缩机(1)、第一冷凝器(2)、第二冷凝器(3)、贮液器(4)、电子膨胀阀(5)、第二电磁阀(9)、第二蒸发器(10)和气液分离器(8)连接形成回路循环；
所述热管回路由热管蒸发段(12)和热管冷凝段(13)连接构成，所述热管蒸发段(12)设置在所述第一蒸发器(7)的进风侧，所述热管冷凝段(13)设置在所述蒸发器(7)的出风侧；
所述第一污水回路由污水进水口(19)、第二蒸发器(10)和污水出水口(22)形成串联连接；
所述第二污水回路由污水进水口(19)、第一冷凝器(2)和污水出水口(22)形成串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统，其特征在于：所述第一污水回路中污水进水口(19)与第二蒸发器(10)连接的管路上设有第三电磁阀(20)，第二蒸发器(10)与污水出水口(22)连接的管路上设有第四电磁阀(21)。
3.根据权利要求1所述的一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统，其特征在于：所述第二污水回路中污水进水口(19)与第一冷凝器(2)连接的管路上设有第五电磁阀(23)，第一冷凝器(2)与污水出水口(22)连接的管路上设有第六电磁阀(24)。
4.根据权利要求1所述的一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统，其特征在于：所述第二蒸发器(10)、热管蒸发段(12)、热管冷凝段(13)设置在同一水平面上，三者等高设置，其中热管蒸发段(12)和热管冷凝段(13)包覆第一蒸发器(7)设置。
5.一种带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统的使用方法，其特征在于，使用权利要求1-3任一项所述的带余热回收的双冷热源热泵污泥低温干化系统，使用方法如下：
(1)制冷剂液体在第一蒸发器(7)中吸收预冷空气的热量变成制冷剂蒸气进入气液分离器(8)，将预冷空气(15)进行除湿，压缩机(1)不断抽吸气液分离器(8)中的制冷剂蒸气，并将它压缩成高温高压的气体送入第一冷凝器(2)中，制冷剂蒸气在第一冷凝器(2)内被污水进水冷却，然后进入第二冷凝器(3)中将预热空气(17)进行加热，制冷剂进一步冷却和冷凝成液体后进入贮液器(4)，然后由电子膨胀阀(5)节流降压和降温，形成制冷剂气体和液体的混合物经第一电磁阀(6)进入第一蒸发器(7)，从而实现整个第一制冷剂回路的循环；
(2)干燥初期，系统升温运行，制冷剂液体在第二蒸发器(10)中吸收污水的热量变成制冷剂蒸气后经止回阀(11)进入气液分离器(8)，压缩机(1)不断抽吸气液分离器(8)中的制冷剂蒸气，并将它压缩成高温高压的气体送入第二冷凝器(3)中将预热空气(17)进行加热，制冷剂进一步冷却和冷凝成液体后进入贮液器(4)，然后由电子膨胀阀(5)节流降压和降温，形成制冷剂气体和液体的混合物经第二电磁阀(9)、进入第二蒸发器(10)，从而实现整个第二制冷剂回路的循环；
(3)回风(14)经过热管蒸发段(12)时，蒸发段管内液态工质吸收回风的显热沸腾汽化，气态工质流向热管冷凝段(13)，用于加热除湿空气（16）,被降温后 的气态工质凝结成为液态工质流入热管蒸发段(12)，从而实现整个热管回路的循环；
(4)从烘干室出来的回风(14)首先经过热管蒸发段(12)预冷，被吸收显热成为预冷空气(15)，然后进入第一蒸发器(7)除湿成为除湿空气(16)，然后经过热管冷凝段(13)，被加热成为预热空气(17)后进入第二冷凝器(3)加热成为送风(18)回到烘干室；
(5)升温运行时，关闭第五电磁阀(23)和第六电磁阀(24)，污水进水经第三电磁阀(20)进入第二蒸发器(10)被制冷剂液体吸收热量后污水温度降低变成污水出水，然后经第四电磁阀(21)排出；
(6)排热运行时，关闭第三电磁阀(20)和第四电磁阀(21)，污水进水经第五电磁阀(23)进入第一冷凝器(2)吸收高温高压制冷剂气体的热量后污水温度升高变成污水出水，然后经第六电磁阀(24)排出。
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