CN110590112A - 风冷型密闭式污泥干化系统及其温度控制方法 - Google Patents

风冷型密闭式污泥干化系统及其温度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种风冷型密闭式污泥干化系统及其温度控制方法，其系统包括烘干箱、主风机、主冷凝器、蒸发器、压缩机、散热冷凝器和散热风机，所述蒸发器、主冷凝器、主风机以及烘干箱通过导风管路连接形成密闭循环的烘干回路，所述散热冷凝器与所述主冷凝器并联，所述压缩机、主冷凝器、散热冷凝器以及蒸发器通过冷媒管路连接形成密闭循环的冷媒回路，所述散热风机连通外界空气并与所述散热冷凝器连接形成调温回路。其温度控制方法是通过对散热风机的输出进行调节，控制排出富余的热量到大气中，从而平衡循环空气在蒸发侧和冷凝侧的负荷平衡，使得烘干温度保持稳定。本系统的温度控制方法控制方式简单、控制精度高且控制可靠性高。

Description

风冷型密闭式污泥干化系统及其温度控制方法
技术领域
本发明涉及污泥干化技术领域，尤其是涉及一种风冷型密闭式污泥干化系统及其温度控制方法。
背景技术
除湿能效比SMER(specific moisture evaporation rate)是衡量干燥装置除湿性能的重要指标。传统的干燥器，例如过热蒸汽干燥机，理论的SMER值为1.595kg/(kw·h)(100℃)，其实际装置SMER值只有理论的20％～80％。
随着政策利好和高成长性因素驱动下，污水、污泥处理的规范化为干燥设备市场提出了需求。在污泥烘干工艺中，烘干温度的高低，直接影响污泥的干化效果，另外，烘干温度对机组的除水速率，除湿能效比SMER等重要参数有着至关重要的影响。现有的干化机的烘干温度的控制方法，存在控制较复杂、控制精度差、可靠性不高等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，提出一种风冷型密闭式污泥干化系统及其温度控制方法，具有控制方式简单、控制精度高且控制可靠性高的优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种风冷型密闭式污泥干化系统，包括烘干箱、主风机、主冷凝器和蒸发器，所述蒸发器、主冷凝器、主风机以及烘干箱通过导风管路连接形成密闭循环的烘干回路，所述风冷型密闭式污泥干化系统还包括压缩机、散热冷凝器和散热风机，所述散热冷凝器与所述主冷凝器并联，所述压缩机、主冷凝器、散热冷凝器以及蒸发器通过冷媒管路连接形成密闭循环的冷媒回路，所述散热风机连通外界空气并与所述散热冷凝器连接形成调温回路，所述主冷凝器与所述主风机之间设有温度检测器。
进一步地，所述烘干回路中的循环气流为空气，所述冷媒回路中的循环介质为冷媒，所述调温回路中的气流为外界空气。
进一步地，所述散热冷凝器冷媒进口的冷媒管路上设有冷凝压力控制器。
进一步地，所述蒸发器与所述主冷凝器及所述散热冷凝器之间设有热力膨胀阀。
进一步地，所述散热风机的进风口与所述烘干箱之间连通有散热风道，所述散热风道上设有风阀。
一种如上所述的风冷型密闭式污泥干化系统的温度控制方法，包括：通过利用散热风机吸入外界环境中的空气至散热冷凝器进行热交换以带出主冷凝器内部分热量至大气中，将从主冷凝器进入烘干箱中烘干气体的温度控制在目标值；
其中，所述散热风机的输出功率设为在其额定功率的15％～120％内可调，且所述散热风机的初始输出功率设为额定功率的20％；
当烘干气体的温度大于目标值时，所述散热风机的输出功率在其当前输出功率基础上增加其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；
当烘干气体的温度小于目标值时，所述散热风机的输出功率在其当前输出功率基础上减少其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；
当烘干气体的温度等于目标值时，所述散热风机的输出功率保持当前输出功率不变，且每隔30秒作一次检测、调节。
进一步地，将从主冷凝器进入烘干箱中烘干气体的温度控制在目标值，包括控制烘干气体温度相对于目标值的偏差a小于或等于2℃。
进一步地，还包括调节所述冷媒回路中的压力以控制所述烘干箱中烘干气体的温度：
其中所述冷媒回路的压力设有一个断开值和一个恢复值，当所述冷媒回路的压力达到断开值时，所述散热风机的输出功率在其当前输出功率基础上增加其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；当所述冷媒回路的压力达到恢复值时，所述散热风机的输出功率保持当前输出功率不变，且每隔30秒作一次检测、调节。
进一步地，当将所述冷媒回路的换热温差设为b时，所述冷媒回路的压力的断开值设为所述目标值+a+b，所述冷媒回路的压力的恢复值设为所述目标值+b。
本发明的有益效果是：
本发明的风冷型密闭式污泥干化系统及其温度控制方法，通过对散热风机的输出进行调节，控制排出富余的热量到大气中，从而平衡循环空气在蒸发侧和冷凝侧的负荷平衡，使得烘干温度保持稳定。因此，本系统的温度控制方法控制方式简单、控制精度高且控制可靠性高。
附图说明
图1：本发明实施例中一种风冷型密闭式污泥干化系统的烘干回路的示意图；
图2：本发明实施例中一种风冷型密闭式污泥干化系统的冷媒回路的示意图；
图3：本发明实施例中一种风冷型密闭式污泥干化系统的调温回路的示意图。
各部件名称及其标号
1、蒸发器；2、主冷凝器；3、温度检测器；4、主风机；5、烘干箱；6、散热冷凝器；7、压缩机；8、冷凝压力控制器；9、热力膨胀阀；10、风阀；11、散热风机。
具体实施方案
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
实施例
请参照图1-3所示，本发明的实施例公开一种风冷型密闭式污泥干化系统，包括烘干箱5、主风机4、主冷凝器2和蒸发器1，所述蒸发器1、主冷凝器2、主风机4以及烘干箱5通过导风管路连接形成密闭循环的烘干回路，所述风冷型密闭式污泥干化系统还包括压缩机7、散热冷凝器6和散热风机11，所述散热冷凝器6与所述主冷凝器2并联，所述压缩机7、主冷凝器2、散热冷凝器6以及蒸发器1通过冷媒管路连接形成密闭循环的冷媒回路，所述散热风机11连通外界空气并与所述散热冷凝器6连接形成调温回路。
所述烘干回路中的循环气流为空气。在所述烘干回路中，循环回路中的循环空气气流在主冷凝器2内加热升温后，由主风机4抽吸推送进入烘干箱5中，对烘干箱5内的污泥进行热风干燥，其中，烘干箱5中的污泥由设置在烘干箱5中的网带支撑，高温的空气热流经过网带时与污泥进行热交换，将污泥内的水分带出，达到干燥污泥的目的；从烘干箱5出来的循环空气气流中夹杂着从污泥中散发出来的水分，这些空气再从回流的导风管路流入所述蒸发器1，在蒸发器1中使水分冷凝，从而沥出空气中的水分；这些被沥出水分的空气再次进入主冷凝器2内进行加热，从而再次送人烘干箱5中进行干燥污泥使用。如此循环使用，直到将烘干箱5中的污泥全部烘干。其中，主风机4作为烘干回路中唯一推动空气循环流动的动力装置，回路中各装置之间通过导风管路连接接通，实现回路中气流定向移动。
所述冷媒回路中的循环介质为冷媒。在所述冷媒回路中，冷媒从压缩机7出来，一路冷媒进入主冷凝器2，另一路冷媒进入散热冷凝器6，从主冷凝器2及散热冷凝器6中出来的冷媒再进入蒸发器1，最后再回到压缩机7，经历一个循环，并以此重复上述循环形成持续循环的冷媒回路。在一种具体的实施方式中，所述冷媒可选用佛利昂。
进一步地，所述蒸发器1与所述主冷凝器2及所述散热冷凝器6之间设有热力膨胀阀9。热力膨胀阀9实现冷凝压力至蒸发压力的节流，同时控制制冷剂(冷媒)的流量，以最佳的方式给蒸发器1供液,保证蒸发器1出口制冷剂(冷媒)蒸汽的过热度稳定。
进一步地，所述散热冷凝器6冷媒进口的冷媒管路上设有冷凝压力控制器8。所述冷凝压力控制器8实时检测并反馈冷媒回路中的压力值，所述冷凝压力控制器8显示的压力值越大，对应于冷媒回路中的供媒压力值越大，即冷媒供媒效率越高。
所述调温回路中的气流为外界空气。在所述调温回路中，由散热风机11从外部环境中吸入空气，空气经过散热冷凝器6换热后温度升高，这些升高温度的空气再排出到外部环境中，从而实现了将冷凝侧多余的热量排到大气中，起到平衡蒸发侧和冷凝侧的负荷的作用。可以理解的是，散热风机11的输出功率增加则排出的热量增加，烘干温度会下降；反之，散热风机11的输出功率下降则排出的热量减少，烘干温度会升高。
所述主冷凝器2与所述主风机4之间设有温度检测器3。所述温度检测器3用于实时检测主冷凝器2出来待进入烘干箱5中空气的温度。
在一种优选的实施方式中，所述散热风机11的进风口与所述烘干箱5之间连通有散热风道，所述散热风道上设有风阀10。当风阀10打开时，从烘干箱5里面的循环空气中抽出部分空气排到大气中，以便烘干温度快速保持稳定。
本发明的实施例还公开一种风冷型密闭式污泥干化系统的温度控制方法，包括：通过利用散热风机11吸入外界环境中的空气至散热冷凝器6进行热交换以带出主冷凝器2内部分热量至大气中，将从主冷凝器2进入烘干箱5中烘干气体的温度控制在目标值；
其中，所述散热风机11的输出功率设为在其额定功率的15％～120％内可调，且所述散热风机11的初始输出功率设为额定功率的20％；
当烘干气体的温度大于目标值时，所述散热风机11的输出功率在其当前输出功率基础上增加其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；
当烘干气体的温度小于目标值时，所述散热风机11的输出功率在其当前输出功率基础上减少其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；
当烘干气体的温度等于目标值时，所述散热风机11的输出功率保持当前输出功率不变，且每隔30秒作一次检测、调节。
进一步地，将从主冷凝器进入烘干箱中烘干气体的温度控制在目标值，包括控制烘干气体温度相对于目标值的偏差a小于或等于2℃。
进一步地，还包括调节所述冷媒回路中的压力以控制所述烘干箱5中烘干气体的温度：
其中所述冷媒回路的压力设有一个断开值和一个恢复值，当所述冷媒回路的压力达到断开值时，所述散热风机11的输出功率在其当前输出功率基础上增加其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；当所述冷媒回路的压力达到恢复值时，所述散热风机11的输出功率保持当前输出功率不变，且每隔30秒作一次检测、调节。
进一步地，当将所述冷媒回路的换热温差设为b时，所述冷媒回路的压力的断开值设为所述目标值+a+b，所述冷媒回路的压力的恢复值设为所述目标值+b。
在一种具体的实施方式中，当所述烘干气体的温度目标值为T1时，所述烘干气体温度控制偏差a设为2℃，则系统允许的烘干气体温度控制范围为[T1-2，T1+2]，即当烘干气体的温度的当前值落入控制范围[T1-2，T1+2]内时，系统均视为所述烘干气体的温度等于目标值。否则，系统认为所述烘干气体的温度不等于目标值，需要调节散热风机11的输出功率。
比如，当所述冷媒回路的换热温差b设为5℃时，则系统的冷凝温度Tc＝T1+5℃，此时，所述冷媒回路的压力可设置一个断开值Pk1，所述冷媒回路的压力可设置一个恢复值Pk2，其中，断开值Pk1取烘干温度的目标值T1+7(即T1+2+5)对应的饱和压力，恢复值Pk2取烘干温度的目标值T1+5对应的饱和压力。比如，目标烘干温度为50℃，则断开值1.47MP(表压，对应50+7℃)；恢复值1.39MP(表压，对应50+5℃)。
综上所述，本发明的风冷型密闭式污泥干化系统，其中，所述散热风机11采用变频调节，通过散热风机11的输出调节，控制排出富余的热量到大气中，从而平衡循环空气在蒸发侧和冷凝侧的负荷平衡，使得烘干温度保持稳定。散热风道上设置风阀10，通过风阀10的开关控制，可以从烘干箱5里面的循环空气中抽出部分空气排到大气中，以便烘干温度快速保持稳定。
本系统的温度控制方法，通过调节散热风机11的输出功率即可调节。并且在调节散热风机11的输出功率时，系统可根据冷媒回路中的供媒压力和由所述主冷凝器2与所述主风机4之间设有温度检测器3所测的烘干气体的温度两个量同时控制，系统可靠性更高，避免了温度检测不准确导致控制失效的问题；同时可以稳定系统的运行压力，保证了系统的可靠性。
另外，通过设置合理的散热风机11的调节的频率(30S检测一次)和幅度(+5％或-5％)，避免了系统温度出现震荡波动，使得烘干温度更为稳定，更容易精准控制。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种风冷型密闭式污泥干化系统，其特征在于，包括烘干箱、主风机、主冷凝器和蒸发器，所述蒸发器、主冷凝器、主风机以及烘干箱通过导风管路连接形成密闭循环的烘干回路，所述风冷型密闭式污泥干化系统还包括压缩机、散热冷凝器和散热风机，所述散热冷凝器与所述主冷凝器并联，所述压缩机、主冷凝器、散热冷凝器以及蒸发器通过冷媒管路连接形成密闭循环的冷媒回路，所述散热风机连通外界空气并与所述散热冷凝器连接形成调温回路，所述主冷凝器与所述主风机之间设有温度检测器。
2.根据权利要求1所述的风冷型密闭式污泥干化系统，其特征在于，所述烘干回路中的循环气流为空气，所述冷媒回路中的循环介质为冷媒，所述调温回路中的气流为外界空气。
3.根据权利要求2所述的风冷型密闭式污泥干化系统，其特征在于，所述散热冷凝器冷媒进口的冷媒管路上设有冷凝压力控制器。
4.根据权利要求3所述的风冷型密闭式污泥干化系统，其特征在于，所述蒸发器与所述主冷凝器及所述散热冷凝器之间设有热力膨胀阀。
5.根据权利要求1所述的风冷型密闭式污泥干化系统，其特征在于，所述散热风机的进风口与所述烘干箱之间连通有散热风道，所述散热风道上设有风阀。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的风冷型密闭式污泥干化系统的温度控制方法，包括：通过利用散热风机吸入外界环境中的空气至散热冷凝器进行热交换以带出主冷凝器内部分热量至大气中，将从主冷凝器进入烘干箱中烘干气体的温度控制在目标值；
其中所述散热风机的输出功率设为在其额定功率的15％～120％内可调，且所述散热风机的初始输出功率设为额定功率的20％；
当烘干气体的温度大于目标值时，所述散热风机的输出功率在其当前输出功率基础上增加其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；
当烘干气体的温度小于目标值时，所述散热风机的输出功率在其当前输出功率基础上减少其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；
当烘干气体的温度等于目标值时，所述散热风机的输出功率保持当前输出功率不变，且每隔30秒作一次检测、调节。
7.根据权利要求6所述的风冷型密闭式污泥干化系统的温度控制方法，其特征在于，将从主冷凝器进入烘干箱中烘干气体的温度控制在目标值，包括控制烘干气体温度相对于目标值的偏差a小于或等于2℃。
8.根据权利要求7所述的风冷型密闭式污泥干化系统的温度控制方法，其特征在于，还包括调节所述冷媒回路中的压力以控制所述烘干箱中烘干气体的温度：
其中所述冷媒回路的压力设有一个断开值和一个恢复值，当所述冷媒回路的压力达到断开值时，所述散热风机的输出功率在其当前输出功率基础上增加其额定功率的5％，且每隔30秒作一次检测、调节；当所述冷媒回路的压力达到恢复值时，所述散热风机的输出功率保持当前输出功率不变，且每隔30秒作一次检测、调节。
9.根据权利要求8所述的风冷型密闭式污泥干化系统的温度控制方法，其特征在于，当将所述冷媒回路的换热温差设为b时，所述冷媒回路的压力的断开值设为所述目标值+a+b，所述冷媒回路的压力的恢复值设为所述目标值+b。
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