一种多级换热装置和污泥烘干系统的制作方法

1.本实用新型涉及污泥烘干技术领域，特别是涉及一种多级换热装置和污泥烘干系统。


背景技术：

2.随着国家经济实力的增强，国民环保意识的提高，城市污水处理行业得到迅速发展，城市污泥的产量与日俱增，污泥的处置和开发利用问题日益为人们所关注。而污泥烘干机可以一次性将90％含水量的物料烘干至成品，污泥的干化处理能够使污泥农用、作为燃料使用、焚烧乃至为减少填埋场地等处理方法成为可能。
3.污泥烘干设备在对污泥进行烘干过程中，其压缩机的热量高于其冷量，而污泥烘干设备往往是封闭系统，因此，为确保污泥烘干设备的正常运行，需要将污泥烘干设备中的热量排出以实现污泥烘干设备的热量和冷量的平衡，其造成了热量损失。


技术实现要素：

4.基于此，本实用新型的目的在于，提供一种多级换热装置，其无需排出多余热量，提高热量的利用效率。
5.一种多级换热装置，包括一送风风道和换热组件，所述换热组件包括第一循环盘管、冷水盘管、第一蒸发器、第二蒸发器、第二循环盘管、第一冷凝器和第二冷凝器，且所述第一循环盘管、所述冷水盘管、所述第一蒸发器、所述第二蒸发器、所述第二循环盘管、所述第一冷凝器和所述第二冷凝器沿着所述送风风道的送风方向依次设置在所述送风风道内；所述第一循环盘管和所述第二循环盘管通过管路连通形成第一冷媒回路；所述冷水盘管通过管路连通冷却塔形成第二冷媒回路。
6.本实用新型公开的多级换热装置，其冷水盘管通过管路连通冷却塔形成第二冷媒回路，其可以将冷却塔的冷量补充提供给所述换热组件以平衡所述换热组件进行换热过程中的冷量和热量，避免将所述换热组件换热过程中多余的热量排出所述多级换热装置，提高热量的利用效率。而且，进入所述送风风道内的湿热空气依次与所述第一蒸发器和所述第二蒸发器进行热交换后，其通过两次热交换可以显著提高湿热空气的除湿效果。
7.进一步地，所述第二蒸发器和所述第一冷凝器通过管路连通形成第三冷媒回路。
8.进一步地，所述第二蒸发器包括第一出口端和第一进口端，所述第一冷凝器包括第二出口端和第二进口端，所述第一出口端和所述第二进口端之间的管路上设置有第一压缩机，所述第二出口端和所述第一进口端之间的管路上依次设置有第一换热器和第一节流元件，所述第一换热器与外部水源管路连接。
9.进一步地，所述第一蒸发器和所述第二冷凝器通过管路连通形成第四冷媒回路。
10.进一步地，所述第一蒸发器包括第三出口端和第三进口端，所述第二冷凝器包括第四出口端和第四进口端，所述第三出口端和所述第四进口端之间的管路上设置有第二压缩机，所述第四出口端和所述第三进口端之间的管路上依次设置有第二换热器和第二节流
元件，且所述第一换热器通过管路连通所述第二换热器。
11.进一步地，所述第一节流元件和所述第二节流元件为节流阀或毛细管或膨胀阀中的任意一种。
12.进一步地，所述第一换热器和所述第二换热器均为板式换热器。
13.进一步地，所述换热组件还包括集水盘，所述集水盘设置于所述第一循环盘管、所述冷水盘管、所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的下方，所述集水盘上设置有排水口。
14.进一步地，所述多级换热装置还包括污泥干燥箱，所述送风风道的出风端连通所述污泥干燥箱的进风口，所述送风风道的进风端连通所述污泥干燥箱的排风口。
15.本实用新型还提供了一种污泥烘干系统，其包括本实用新型所述的多级换热装置。
16.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
17.图1为本实用新型中多级换热装置的结构示意图；
18.其中，图1中的附图标记为：
19.1、第一循环盘管；2、冷水盘管；3、第一蒸发器；31、第二压缩机；32、第二换热器；33、第二节流元件；4、第二蒸发器；5、第二循环盘管；6、第一冷凝器；61、第一压缩机；62、第一换热器；63、第一节流元件；7、第二冷凝器；8、集水盘；9、水泵；10、污泥干燥箱。
具体实施方式
20.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术实施例保护的范围。
21.在本技术实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术实施例。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
22.下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
23.此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
24.应当理解的是，本技术实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术实施例的范围仅由所附的权利要求来限制。
25.参照图1，本实施例提供了一种多级换热装置，包括一送风风道和换热组件，所述换热组件包括第一循环盘管1、冷水盘管2、第一蒸发器3、第二蒸发器4、第二循环盘管5、第一冷凝器6和第二冷凝器7，且所述第一循环盘管1、所述冷水盘管2、所述第一蒸发器3、所述第二蒸发器4、所述第二循环盘管5、所述第一冷凝器6和所述第二冷凝器7沿着所述送风风道的送风方向依次设置在所述送风风道内；所述第一循环盘管1和所述第二循环盘管通过5管路连通形成第一冷媒回路；所述冷水盘管2通过管路连通冷却塔形成第二冷媒回路，其通过第二冷媒回路可以将冷却塔的冷量补充提供给所述换热组件以平衡所述换热组件进行换热过程中的冷量和热量，避免将所述换热组件换热过程中的多余的热量排出所述多级换热装置，提高热量的利用效率。
26.而且，由于所述第一蒸发器3和第二蒸发器4沿着所述送风风道的送风方向依次设置在所述送风风道内，通过所述送风风道的进风口进入所述送风风道的湿热空气将依次与所述第一蒸发器3和所述第二蒸发器4进行热交换，其通过两次除湿显著提高了湿热空气的除湿效果。
27.在本实施例中，所述第一冷媒回路和所述第二冷媒回路中循环流流动的冷媒均为水，且为了提高所述第一冷媒回路中水的流动速度，所述第一循环盘管1的进水端和所述第二循环盘管5的出水端之间的管路上设置有水泵9，从而通过所述水泵9可以对流出所述第二循环盘管5的水提供动力，以提高水在所述第一冷媒回路中的流动速度，进而提高所述第一冷媒回路的换热速度。
28.在本实施例中，所述第二蒸发器4和所述第一冷凝器6通过管路连通形成第三冷媒回路，具体地，所述第二蒸发器4包括第一出口端和第一进口端，所述第一冷凝器6包括第二出口端和第二进口端，所述第一出口端和所述第二进口端之间的管路上设置有第一压缩机61，所述第二出口端和所述第一进口端之间的管路上依次设置有第一换热器62和第一节流元件63，所述第一换热器62与外部水源管路连接。
29.在本实施例中，所述第一蒸发器3和所述第二冷凝器7通过管路连通形成第四冷媒回路，具体地，所述第一蒸发器3包括第三出口端和第三进口端，所述第二冷凝器7包括第四出口端和第四进口端，所述第三出口端和所述第四进口端之间的管路上设置有第二压缩机31，所述第四出口端和所述第三进口端之间的管路上依次设置有第二换热器32和第二节流元件33，且所述第一换热器62通过管路连通所述第二换热器32。
30.对于压缩机而言，其运行工况与进入压缩机的气体的温度有关，因此，当所述第三冷媒回路中循环流动的冷媒与所述第四冷媒回路中循环流动的冷媒相同时，压缩机需要在高冷凝温度和低蒸发温度的工况下运行，其能效较低，且冷凝温度与蒸发温度的差值越大，压缩机的能效越低，因此，为了提高压缩机的能效，所述第三冷媒回路中循环流动有第一冷媒，所述第四冷媒回路中循环流动有不同于第一冷媒的第二冷媒，具体地，所述第二冷媒为高温冷媒，所述第一冷媒为低温冷媒，且高温冷媒是蒸发温度大于0℃的制冷剂，低温冷媒是蒸发温度小于-70℃的制冷剂。由于所述第一冷媒和所述第二冷媒的蒸发温度不同，通过所述第二冷媒可以使所述第二压缩机31工作时具有高冷凝温度和高蒸发温度，通过所述第一冷媒可以使所述第一压缩机61工作时具有低冷凝温度和低蒸发温度，不仅实现了空气在所述送风风道内的两级降温和两级升温，而且减小了低冷凝温度与低蒸发温度、以及高冷凝温度与高蒸发温度之间的温度差，进而提高了所述第一压缩机61和所述第二压缩机31的
能效，最终提高了所述多级换热装置的能效。
31.在本实施例中，所述第一节流元件63和所述第二节流元件33为节流阀或毛细管或膨胀阀中的任意一种；所述第一换热器62和所述第二换热器32均为板式换热器。
32.为了能够收集湿热空气与所述第一循环盘管1、所述冷水盘管2、所述第一蒸发器3和所述第二蒸发器4等在热交换过程中析出的冷凝水，所述换热组件还包括集水盘8，所述集水盘8设置于所述第一循环盘管1、所述冷水盘管2、所述第一蒸发器3和所述第二蒸发器4的下方，所述集水盘8上设置有排水口，从而通过所述排水口可以及时排出所述集水盘8中收集的冷凝水。
33.在本实施例中，所述多级换热装置还包括污泥干燥箱10，所述送风风道的出风端连通所述污泥干燥箱10的进风口，所述送风风道的进风端连通所述污泥干燥箱10的排风口，工作时：所述污泥干燥箱10中的湿热空气依次流经所述排风口和所述进风端后进入所述送风风道内；进入所述送风风道的湿热空气与所述第一循环盘管1热交换后进行第一次降温和增湿，其温度降低、且湿度提高；然后，进行第一次降温和增湿的空气与冷水盘管2热交换后进行第二次降温和增湿，其温度进一步降低、且湿度进一步提高；然后，进行第二次降温和增湿空气与第一蒸发器3热交换后进行第三次降温，此时空气中的部分冷凝水析出；然后，进行第三次降温的空气与所述第二蒸发器4热交换后进行第四次降温，此时继续析出冷凝水而使空气成为干冷空气；然后，干冷空气与所述第二循环盘管5热交换后进行第一次升温和降湿；经过第一次升温的空气与所述第一冷凝器6热交换后进行第二次升温和降湿；经过第二次升温的空气与所述第二冷凝器7热交换后进行第三次升温和降湿，此时空气成为高温低湿的干空气；最后，高温低湿的干空气依次流经所述送风风道的出风端和所述进风口后进入所述污泥干燥箱10中，如此循环往复。
34.而且，本实用新型的多级换热装置通过所述第一冷媒回路、所述第三冷媒回路和所述第四冷媒回路可以回收空气降温过程中的部分热量、并利用回收的热量对空气进行多级加热，提高了热量的利用效率，具体为：利用所述第一冷媒回路回收所述多级换热装置中的空气进行第一降温时的部分热量，并利用回收的部分热量对送风风道中的空气进行第一次加热除湿；利用所述第三冷媒回路回收所述多级换热装置中的空气进行第三次降温时的部分热量，并利用回收的部分热量对送风风道中的空气进行第二次加热初始；利用所述第三冷媒回路回收所述多级换热装置中的空气进行第四次降温时的部分热量，并利用回收的部分热量对送风风道中的空气进行第三次加热除湿。
35.本实施例还提供了一种污泥烘干系统，其包括本实用新型所述的多级换热装置。
36.需要说明的是，在本实用新型中，实心箭头表示风的流向，空心箭头表示冷媒的流向。
37.以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。