CN111288785B - 一种可切换开闭式的双源热泵干化系统 - Google Patents

一种可切换开闭式的双源热泵干化系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种可切换开闭式的双源热泵干化系统，包括空气侧蒸发器、污水侧蒸发器、压缩机、冷凝器、辅助冷凝器、余热回收器、电子膨胀阀、污水排水盘管、风阀、风机、电动开关阀、电动球阀、水泵、调节阀、干燥室、电子秤、储液罐、接水盘，污水侧蒸发器与空气侧蒸发器并联，冷凝器与辅助冷凝器并联，污水侧蒸发器和空气侧蒸发器不同时工作。在污水流量不足或环境气温较高且含湿量较低时，污水侧蒸发器工作；在污水量充足或污水流量充足且对气体排放要求较低时，空气侧蒸发器工作。本系统在开式运行模式下，外部风阀开启；在闭式运行模式下，只有内部风阀开启。本系统可进行全热回收，可以适应复杂的气候环境，降低系统耗电量。

Description

一种可切换开闭式的双源热泵干化系统
技术领域
本发明属于热干燥领域，特别是涉及一种可切换开闭式的双源热泵干化系统。
背景技术
污泥是污水处理过程中的主要副产品，其中市政污泥对环境具有较大影响。市政污泥的含水率一般在80％左右，但是有机物含量达到40％-60％，具有较高的资源化利用潜力。但是市政污泥因为其产量大、热值低的特点，各污水处理厂都面临污泥转移困难、处置费用高的问题。对污泥进行干化，降低污泥含水率可以有效解决这些问题。
现在使用的热泵干化效率大多较低而且能耗较高。这主要受干燥温度和热源价格的影响，要提高热泵设备干化效率需从降低能耗与干化时间两个方面入手。
发明内容
为实现上述目的，本发明提出一种可切换开闭式的双源热泵干化系统，包括空气侧蒸发器、污水侧蒸发器、压缩机、冷凝器、辅助冷凝器、余热回收器、电子膨胀阀、污水排水盘管、风阀、风机、电动开关阀、电动球阀、水泵、调节阀、干燥室、电子秤、储液罐、接水盘，所述污水侧蒸发器与空气侧蒸发器并联，所述冷凝器与所述辅助冷凝器并联，在所述系统工作时，所述污水侧蒸发器和空气侧蒸发器不同时工作。
进一步，在污水流量不足或环境气温较高且含湿量较低时，所述空气侧蒸发器工作。
进一步，在污水量充足或污水流量充足且对气体排放要求较低的情况下，所述污水侧蒸发器工作。
进一步，系统具有开式和闭式两种运行模式，所述风阀包括内部风阀和外部风阀；在所述开式运行模式下，被处理过的空气会通过外部风阀排到空气中；
进一步，在污水量充足或污水流量不足的情况下，所述系统在闭式运行模式下工作。
进一步，在环境气温较高且含湿量较低或污水流量充足且对气体排放要求较低的情况下，所述系统在开式运行模式下工作。
本发明的有益效果在于：1)系统无论开式运行或者闭式运行都对余热进行了回收，更加节能；2)当系统闭式运行时，具有两种运行模式，可以适应复杂的气候环境，具有全天候全季节使用的优点，而且闭式运行可减少臭气排放，可进行全热回收，系统效率较高；3)当环境气温较高且含湿量较低时系统可开式运行，降低系统耗电量，并且能通过多种模式切换达成回收部分余热的目标；4)辅助冷凝器可保证系统稳定高效运行。
附图说明
图1是本发明的一种可切换开闭式的双源热泵干化系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1所示，一种可切换开闭式的双源热泵干化系统包括空气侧蒸发器1、污水侧蒸发器2、压缩机3、冷凝器4、辅助冷凝器5、余热回收器6、电子膨胀阀7、污水排水盘管8、风阀9、风机10、电动开关阀11、电动球阀12、水泵13、调节阀14、干燥室15、电子秤16、储液罐17、接水盘18。空气侧蒸发器1与污水侧蒸发器2并联，冷凝器4与辅助冷凝器5并联。风阀9包括内部风阀和外部风阀。本发明系统的空气侧蒸发器1和污水侧蒸发器2不同时使用，即具有两种运行模式，即闭式系统模式和开式系统模式。在闭式系统模式下，只开启内部风阀，新风在系统内部是一个循环的过程，而在开式系统模式下，被处理过的空气会通过外部风阀排到空气中。下面就两种运行模式分别进行说明。
闭式系统模式又可根据不同情况，有几种模式。
闭式系统模式1：
该模式适用于污水流量不足的情况，优点是不会产生臭气。
其工作原理是空气通过风机10-1进入系统，经过冷凝器4升温后含湿量不变，相对湿度降低，然后经过干燥室15给污泥除湿后，空气的温度降低、含湿量升高，再通过余热回收器6降温，再经过空气蒸发器1降温，然后经过余热回收器6与高温空气换热后升温，最后再回到冷凝器4中。
具体工作流程为:
①打开风阀9-3、9-6、9-8，关闭风阀9-1、9-2、9-4、9-5、9-7、9-9，选择空气侧蒸发器1工作(启动电子膨胀阀7-1、关闭电子膨胀阀7-2)，打开风机10-1，启动压缩机3；
②以干燥室15进口温度T1为反馈信号，70℃作为设定值，当T1高于设定值时，打开辅助冷凝器5的电动开关阀11和电动球阀12，自动升高风机10-2转速.
闭式系统模式2：
该模式适用于污水量充足的情况，优点是通过调节污水侧蒸发器2水流量调节蒸发温度，改变热泵系统效率和出风温度以及除湿量，且适用于污水厂大型工程。
其工作原理是干冷的空气通过风机10-1进入系统，经过冷凝器4升温后含湿量不变，相对湿度降低，然后经过干燥室15给污泥除湿后，空气的温度降低、含湿量升高，再经过余热回收器6被降温,经过污水排水盘管8冷却除湿；另一侧污水通过水泵13进入系统，经过调节阀14节流，再通过污水侧蒸发器2降温，然后经过污水排水盘管8和空气换热，使经过干燥室后的空气被冷却，再将污水通过污水排水盘管8排出，而冷却过后的空气再通过风阀9-3进入余热回收器6中与高温空气换热，从而提升回流空气的温度。
具体工作流程为:
打开风阀9-3、9-6、9-8，关闭风阀9-1、9-2、9-4、9-5、9-7、9-9，选择打开风机10-1，选择污水侧蒸发器2工作(启动电子膨胀阀7-2、关闭电子膨胀阀7-1)，启动水泵13及调节阀14，启动压缩机3，设定风机10-1转速频率。
开式系统模式1：
该模式适用于环境气温较高且含湿量较低时。
该系统中有两路风系统，新风从风阀9-5进入系统，经过冷凝器4升温后含湿量不变，相对湿度降低，然后经过干燥室15给污泥除湿后，空气的温度降低、含湿量升高，再经过余热回收器6，然后通过风阀9-7排出；另外的一路，空气从风阀9-4进入系统，然后经过空气侧蒸发器1，被空气侧蒸发器1吸热后温度降低，最后通过风阀9-1排出。
具体工作流程为：
①打开风阀9-1、9-4、9-5、9-7，关闭风阀9-2、9-3、9-6、9-8、9-9，选择打开风机10-1、风机10-3，选择空气侧蒸发器1工作(启动电子膨胀阀7-1、关闭电子膨胀阀7-2)，启动压缩机3，设定风机10-1转速频率；
②通过调节空气侧蒸发器1面积来调节蒸发温度，改变热泵系统效率和出风温度。
开式系统模式2：
该模式适用于污水流量充足且对气体排放要求较低的情况。
其工作原理是新风通过风阀9-2进入系统，首先经过余热回收器6进行第一次升温，之后进入冷凝器4进行第二次升温，然后经过干燥室15后湿度升高、温度降低，再经过余热回收器6降低温度后通过风阀9-7排出。
具体工作流程为：
①打开风阀9-2、9-6、9-7，关闭风阀9-1、9-3、9-4、9-5、9-8、9-9，选择打开风机10-1、选择污水侧蒸发器2工作(启动电子膨胀阀7-2、关闭电子膨胀阀7-1，启动水泵13及调节阀14)，启动压缩机3，设定风机10-1转速频率；
②通过调节污水侧蒸发器2水流量调节蒸发温度，改变热泵系统效率和出风温度。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种可切换开闭式的双源热泵干化系统，包括空气侧蒸发器、污水侧蒸发器、压缩机、冷凝器、辅助冷凝器、余热回收器、第一和第二电子膨胀阀、污水排水盘管、第一至第九风阀、第一至第三风机、电动开关阀、电动球阀、水泵、调节阀、干燥室、电子秤、储液罐、接水盘，所述空气侧蒸发器、第一电子膨胀阀和污水侧蒸发器、第二电子膨胀阀并联连接；所述储液罐与所述第一和第二电子膨胀阀连接；所述冷凝器与所述辅助冷凝器并联连接；所述冷凝器、辅助冷凝器与所述压缩机连接；所述第一风机与所述冷凝器连接，所述第二风机与所述辅助冷凝器连接；所述水泵、调节阀、污水侧蒸发器和污水排水盘管依次连接；所述余热回收器与所述干燥室连接；所述接水盘与所述空气侧蒸发器连接；所述第三风机位于所述第一风阀处；在所述系统工作时，所述污水侧蒸发器和空气侧蒸发器不同时工作；所述系统具有开式和闭式两种运行模式，所述风阀包括内部风阀和外部风阀；在所述开式运行模式下，被处理过的空气会通过外部风阀排到空气中，在闭式系统模式下，只开启内部风阀，新风在系统内部是一个循环的过程；
当污水流量不足时，开启闭式系统模式1：第三风阀、第六风阀、第八风阀打开，第一风阀、第二风阀、第四风阀、第五风阀、第七风阀、第九风阀关闭，启动第一电子膨胀阀，关闭第二电子膨胀阀，所述空气蒸发器工作，打开第一风机，启动压缩机；空气通过第一风机进入系统，经过所述冷凝器升温后含湿量不变，相对湿度降低，然后经过所述干燥室给污泥除湿后，空气的温度降低、含湿量升高，再通过所述余热回收器降温，再经过所述空气侧蒸发器降温，然后经过所述余热回收器与高温空气换热后升温，最后再回到所述冷凝器中；
当污水量充足时，开启闭式系统模式2：第三风阀、第六风阀、第八风阀打开，第一风阀、第二风阀、第四风阀、第五风阀、第七风阀、第九风阀关闭，打开第一风机，启动第二电子膨胀阀、关闭第一电子膨胀阀，所述污水蒸发器工作，启动所述水泵、调节阀、压缩机，设定第一风机转速频率；干冷的空气通过第一风机进入系统，经过所述冷凝器升温后含湿量不变，相对湿度降低，然后经过所述干燥室给污泥除湿后，空气的温度降低、含湿量升高，再经过所述余热回收器被降温,经过所述污水排水盘管冷却除湿；另一侧污水通过所述水泵进入系统，经过所述调节阀节流，再通过所述污水侧蒸发器降温，然后经过所述污水排水盘管和空气换热，使经过所述干燥室后的空气被冷却，再将污水通过所述污水排水盘管排出，而冷却过后的空气再通过所述第三风阀进入所述余热回收器中与高温空气换热，从而提升回流空气的温度；
当环境气温较高且含湿量较低时，开启开式系统模式1：第一风阀、第四风阀、第五风阀、第七风阀打开，第二风阀、第三风阀、第六风阀、第八风阀、第九风阀关闭，第一风机和第三风机打开，启动第一电子膨胀阀、关闭第二电子膨胀阀，所述空气侧蒸发器工作，启动所述压缩机，设定所述第一风机；该系统中有两路新风系统，新风从所述第五风阀进入系统，经过所述冷凝器升温后含湿量不变，相对湿度降低，然后经过所述干燥室给污泥除湿后，空气的温度降低、含湿量升高，再经过所述余热回收器，然后通过所述第七风阀排出；另外的一路，空气从所述第四风阀进入系统，然后经过所述空气侧蒸发器，被所述空气侧蒸发器吸热后温度降低，最后通过所述第一风阀排出；
当污水流量充足且对气体排放要求较低时，开启开式系统模式2：第二风阀、第六风阀和第七风阀打开，第一风阀、第三风阀、第四风阀、第五风阀、第八风阀和第九风阀关闭，第一风机和打开，启动第二电子膨胀阀、关闭第一电子膨胀阀，启动水泵、调节阀、压缩机，污水侧蒸发器工作，设定第一风机转速频率；新风通过第二风阀进入系统，首先经过所述余热回收器进行第一次升温，之后进入所述冷凝器进行第二次升温，然后经过所述干燥室后湿度升高、温度降低，再经过所述余热回收器降低温度后通过所述第七风阀排出。
2.根据权利要求1所述的一种可切换开闭式的双源热泵干化系统，其特征在于，在所述闭式系统模式1下，以所述干燥室进口温度T1为反馈信号，70℃作为设定值，当T1高于该设定值时，打开所述辅助冷凝器的电动开关阀和电动球阀，自动升高第二风机转速。
3.根据权利要求1所述的一种可切换开闭式的双源热泵干化系统，其特征在于，在所述开式系统模式1中，通过调节所述空气侧蒸发器的面积来调节蒸发温度，改变热泵系统效率和出风温度。
4.根据权利要求1所述的一种可切换开闭式的双源热泵干化系统，其特征在于，在所示开式系统模式2中，通过调节所述污水侧蒸发器的水流量调节蒸发温度，改变热泵系统效率和出风温度。
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