一种热泵型闭式污泥干化系统的制作方法

本发明涉及污水处理领域以及热泵热交换领域，具体地说，涉及一种热泵型闭式污泥干化系统。

背景技术：

随着对污水处理的重视，我国污水处理的主体市场基本完成，在规划中，将进一步推进和扩张污水处理市场，提高污水处理效率和行业平均技术水平。作为污水的衍生品，近年来污泥产量也在不断上升，2015年生活污泥产量已经达到3500万吨，同比增长16％。据估计，市政污泥方面，大约1万吨污水产生5-8万吨污泥。根据专家测算,我国每年产生3000万吨-4000万吨含水率在80％左右的市政污泥。污泥量继续会增加，预计到2020年，我国的市政污泥产量将达到6000万吨-9000万吨。

与污泥产量连年递增趋势相背的是我国污泥有效处理率偏低。大量污水处理企业采取直接倾倒或者简单填埋处理手段处理污泥，不但威胁土壤环境和居民健康也造成资源的浪费。2015年年底，北京污泥无害化处理率仅为23％，而全国有效处理率也远远低于30％。

热强制干化共同特点是系统复杂、需采用防臭处理、干燥温度高，同时能耗高、干化后的污泥需要冷却后才能储存和运输。由于以上特点，热强制干化的应用很难得到大面积推管使用。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本发明提供一种热泵型闭式污泥干化系统，具有节能、环保、高效等众多优点。

一种热泵型闭式污泥干化系统，包括烘房1、设置所述烘房上部、输送污泥的上层传送带2，设置于所述烘房下部、输送污泥的下层传送带3，其特征在于，所述一种热泵型闭式污泥干化系统还包括设置于所述烘房一侧的系统壳体4，烘房顶部与系统壳体顶部连接形成回风通道5、下层传送带下方与系统壳体相接的侧壁上形成有主送风口与系统壳体连接。

一种热泵型闭式污泥干化系统，还包括设置于所述系统壳体内的第一发热循环系统、第二发热循环系统、风道循环系统；

所述第一发热循环系统包括依次以管路连接的一号压缩机6、一号冷凝器7、一号能量平衡器8、节一号电子膨胀阀9、一号蒸发器10、一号能量平衡器8，所述第一发热循环系统的管路二次经过一号能量平衡器、回到一号压缩机完形成闭环，所述一号冷凝器设置于烘房的主送风口一侧；

所述第二发热循环系统包括依次以管路连接的二号压缩机11、设置于下层传送带一侧的二号冷凝器12、二号能量平衡器13、二号电子膨胀阀阀14、二号蒸发器15、二号能量平衡器13，所述第二发热循系统环的管路二次经过二号能量平衡器、回到二号压缩机完形成闭环，所述二号蒸发器设置于一号蒸发器一侧，所述二号冷凝器设置于一号冷凝器一侧。

由此，可由通冷媒的循环，由冷凝器对空气进行加热。能量平衡器能同时将冷凝器出来的热能和蒸发器出来的气体进行能量缩合利用，降低了机组的运行功率，提高了机组的制热能力，产品的效能也得到了大幅提高。同时保证了进电子阀的过冷热和进压缩机的过热度，防止压缩机回液的发生。

所述风道循环系统包括设置于回风通道的水换热器16、设置于一号蒸发器、二号蒸发器与一号冷凝器、二号冷凝器之间的风平衡器17、设置于烘房与系统壳体连接处、下层传送带下方的主送风机18，风道设置顺序依次为主送风机、下层传送带、上层传送带、回风通道、水换热器、风平衡器、一号蒸发器、二号蒸发器、风平衡器、二号冷凝器、一号冷凝器、主送风机。

由此，可将热风送入烘房，从烘房顶部回风形成风道。

根据本发明所述的一种热泵型闭式污泥干化系统，其特征在于：所述上层传送带下方与系统壳体相接的侧壁上形成有辅助送风口；所述第一发热循环系统还包括设置于烘房一侧、靠近辅助送风口、管路位置位于一号压缩机与一号冷凝器之间的显热冷凝器19；所述辅助送风口设置有二个辅循环风机20。

由此，可通过显热冷凝器增加冷凝面积，降低压缩机的冷凝温度，保证一号压缩机的温度不会超出工况范围，同时可形成辅助风道，将一部分回风由显热冷凝器加热后输送入至传送带下方，补偿上下传送带的温差。

根据本发明所述的一种热泵型闭式污泥干化系统，其特征在于：所述一号冷凝器与主送风机之间设置有辅助电加热装置21。

由此，可在热量不足时，使用辅助电加热装置进行加热。

根据本发明所述的一种热泵型闭式污泥干化系统，其特征在于：所述水换热器以进水管和出水管与冷凝塔22连接，所述进水管上设置有水泵23和电子三通阀24。

由此，可对冷媒降温防止，并通过开闭冷凝塔和线性调节三通阀开度调节冷量调节水换热器内的流量，保证烘房温度的稳定性，同时也能有效避免热量的损失。。

根据本发明所述的一种热泵型闭式污泥干化系统，其特征在于：所述蒸发器下方设置有排水槽25。

由此，可排出冷凝水。

根据本发明所述的一种热泵型闭式污泥干化系统，其特征在于：所述一号压缩机、二号压缩机、一号电子膨胀阀、二号电子膨胀阀、一号能量平衡器、二号能量平衡器设置于封闭的内部腔体26内。

由此，可将热泵系统中的压缩机、电磁阀、能量器、电子膨胀阀等主要部件，都集中在一个封闭的腔体中，和污泥干化的风系统完全隔离开来，可以有效避免烘干污泥产生的高温高湿的腐蚀性气体对系统元器件腐蚀。

根据本发明所述的一种热泵型闭式污泥干化系统，其特征在于：所述上层传送带上方设置有均流板27。

由此，可稳定回风。

根据本发明所述的一种热泵型闭式污泥干化系统，其特征在于：所述烘房顶部设置有可燃物检测装置28。

由此，可检测烘房内是否有安全隐患。。

根据本发明所述的一种热泵型闭式污泥干化系统，其特征在于：所述烘房顶部设置有防爆泄压阀29。

由此，可保证烘干时不会出现爆炸危险。

发热循环系统工作流程如下：

一号压缩机排出的高温高压气体制冷剂流入到显热冷凝器初效冷凝，释放部分热量后，再流入到流入一号冷凝器进行潜热交换，将热量释放后，再流入到一号能量器进行能量回收，到一号电子膨胀阀进行一次节流，节流后的液态制冷剂流入到一号蒸发器进行蒸发，对污泥加热后回来的空气进行冷凝除湿，吸收热量后成为低温气态制冷剂，再次进入一号能量器吸收热量后，被压缩机吸气口吸入。

二号压缩机排出的高温高压气体制冷剂流入二号冷凝器进行潜热交换，将热量释放后，再流入到二号能量器进行能量回收，到二号电子膨胀阀进行一次节流，节流后的液态制冷剂流入到二号蒸发器进行蒸发，对污泥加热后回来的空气进行冷凝除湿，吸收热量后成为低温气态制冷剂，再次进入二号能量器吸收热量后，被二号压缩机吸气口吸入。

风道循环系统工作流程如下：

主送风机，将从冷凝器出来的高温热风从烘房下层送入经过下层传送带后，再送入到上层传送带，通过均流板，送入到回风通道中，再通过水换热器，再流入到风平衡器，进入一号蒸发器、二号蒸发器，再流入风平衡器，送入到二号冷凝器、一号冷凝器、辅助电加热器，由主送风机送入到烘房。辅循环风机将回风腔的一部分风抽入到显热冷凝器，再送入到上层传送带的下部。

根据本发明的一种热泵型闭式污泥干化系统，优点如下：

将热泵系统中的压缩机、电磁阀、能量器、电子膨胀阀等主要部件，都集中在一个封闭的腔体中，和污泥干化的风系统完全隔离开来。可以有效避免烘干污泥产生的高温高湿的腐蚀性气体对系统元器件腐蚀。

采用主送风和辅助送风，通过此设计，可以保证干化时，主送风系统，采用变风量控制，根据回风时不同的干、湿球温度，自动调节风量，保证在不同干湿环温度时，最佳的除湿效果。同时污泥的脱水速度与温度和风量相关关联，在烘房温度较高时，开启辅循环风机，加大高温干化时的循环风量，提高污泥的水份蒸发速度。

动态控制系统，可通过辅循环风机和辅助电加热器的使用，使机组快速升温。

使用能量平衡器，能将冷凝器出来的热能和蒸发器出来的气体进行能量缩合利用，降低了机组的运行功率，提高了机组的制热能力，产品的效能也得到了大幅提高。同时保证了进电子阀的过冷热和进压缩机的过热度，防止压缩机回液的发生。

使用电子膨胀阀进行柔性控制理论，保证了在污泥干化时不同工况时，精确控制系统的循环流程，提高了产品的整体性能，也保证了机组工作的稳定性和可靠性。

通过水换热器将热量释放出去，通过适时检测烘房温度，通过三通调节阀，线性调节进水换热器的流量，保证烘房温度的稳定性，同时也能有效避免热量的损失。

设置显热冷凝器，通过设置显热冷凝器，增加冷凝器面积换热面积，降低压缩机的冷凝温度，保证了一号压缩机在高温加热时，不会超过压缩机的工况范围。同时因为显热冷凝器是对回风直接加热，出风温度会更高，满足上层传送带加热温度高的要求。

进行防爆泄压设计，保证了闭式烘干时，不会出现危险。

采用闭式系统，可突破热泵烘干高温输出技术瓶颈，高温性能优越，解决了空气源热泵结霜及高温输出性能差的冬季难题；也有效解决其它烘干时会有废热损失、影响环境的气味排出、高温低湿条件下的除湿性能差不除水的技术难题。

采用多重能量平衡处理技术，通过水换热器降温，提高了进蒸发器湿空气饱和度，提高了除湿量，蒸发器出风和通过水热器的风通过风风平衡器装置进行能量热平衡处理，提高了在烘房温度回风高时，蒸发器的除湿效果，同时也能提高送入到烘干线体的温度。

附图说明

图1为本发明的一种热泵型闭式污泥干化系统结构示意图。

其中1为烘房，2为上传输带，3为下传输带，4为系统壳体，5为回风通道，6为一号压缩机，7为一号冷凝器，8为一号能量平衡器，9为一号电子膨胀阀，10为一号蒸发器，11为二号压缩机，12为二号冷凝器，13为二号能量平衡器，14为二号电子膨胀阀，15为二号蒸发器，16为水换热器，17为风平衡器，18为主送风机，19为显热冷凝器，20为辅循环风机，21为辅助电加热器，22为冷凝塔，23为水泵，24为电子三通阀，25为排水槽，26为内部腔体，27为均流板，28为可燃物检测装置，29为防爆泄压阀。

具体实施方式

实施例1

一种热泵型闭式污泥干化系统，包括烘房、烘房内设置有上传送带2和下传送带3烘房一侧设置有系统壳体4，烘房顶部与系统壳体顶部连接形成回风通道5、上层传送带下方与系统壳体相接的侧壁上形成有辅助送风口、下层传送带下方与系统壳体相接的侧壁上形成有主送风口与系统壳体连接。主送风口设置有主送风机18，辅助送风口设置有二个辅循环风机20。

系统壳体内设置有第一发热循环系统、第二发热循环系统、风道循环系统。

第一发热循环系统为依次以管路连接的一号压缩机6、显热冷凝器19、一号冷凝器7、一号能量平衡器8、节一号电子膨胀阀9、一号蒸发器10、一号能量平衡器8，第一发热循环系统的管路二次经过一号能量平衡器、回到一号压缩机完形成闭环，一号冷凝器设置于烘房的主送风口一侧.

第二发热循环系统为依次以管路连接的二号压缩机11、设置于下层传送带一侧的二号冷凝器12、二号能量平衡器13、二号电子膨胀阀阀14、二号蒸发器15、二号能量平衡器13，第二发热循系统环的管路二次经过二号能量平衡器、回到二号压缩机完形成闭环，二号蒸发器设置于一号蒸发器一侧，二号冷凝器设置于一号冷凝器一侧。

风道循环系统包括设置于回风通道的水换热器16、设置于一号蒸发器、二号蒸发器与一号冷凝器、二号冷凝器之间的风平衡器17、设置于烘房与系统壳体连接处、下层传送带下方的主送风机18，风道设置顺序依次为主送风机、下层传送带、上层传送带、回风通道、水换热器、风平衡器、一号蒸发器、二号蒸发器、风平衡器、二号冷凝器、一号冷凝器、主送风机。

,一号冷凝器与主送风机之间设置有辅助电加热装置21。

水换热器以进水管和出水管与冷凝塔22连接，所述进水管上设置有水泵23和电子三通阀24。

蒸发器下方设置有排水槽25。

所述一号压缩机、二号压缩机、一号电子膨胀阀、二号电子膨胀阀、一号能量平衡器、二号能量平衡器设置于封闭的内部腔体26内。

上层传送带上方设置有均流板27。

烘房顶部设置有可燃物检测装置28。

烘房顶部设置有防爆泄压阀29。

发热循环系统工作流程如下：

一号压缩机排出的高温高压气体制冷剂流入到显热冷凝器初效冷凝，释放部分热量后，再流入到流入一号冷凝器进行潜热交换，将热量释放后，再流入到一号能量器进行能量回收，到一号电子膨胀阀进行一次节流，节流后的液态制冷剂流入到一号蒸发器进行蒸发，对污泥加热后回来的空气进行冷凝除湿，吸收热量后成为低温气态制冷剂，再次进入一号能量器吸收热量后，被压缩机吸气口吸入。

二号压缩机排出的高温高压气体制冷剂流入二号冷凝器进行潜热交换，将热量释放后，再流入到二号能量器进行能量回收，到二号电子膨胀阀进行一次节流，节流后的液态制冷剂流入到二号蒸发器进行蒸发，对污泥加热后回来的空气进行冷凝除湿，吸收热量后成为低温气态制冷剂，再次进入二号能量器吸收热量后，被二号压缩机吸气口吸入。

风道循环系统工作流程如下：

主送风机，将从冷凝器出来的高温热风从烘房下层送入经过下层传送带后，再送入到上层传送带，通过均流板，送入到回风通道中，再通过水换热器，再流入到风平衡器，进入一号蒸发器、二号蒸发器，再流入风平衡器，送入到二号冷凝器、一号冷凝器、辅助电加热器，由主送风机送入到烘房。辅循环风机将回风腔的一部分风抽入到显热冷凝器，再送入到上层传送带的下部。

根据本发明的一种热泵型闭式污泥干化系统，优点如下：

将热泵系统中的压缩机、电磁阀、能量器、电子膨胀阀等主要部件，都集中在一个封闭的腔体中，和污泥干化的风系统完全隔离开来。可以有效避免烘干污泥产生的高温高湿的腐蚀性气体对系统元器件腐蚀。

采用主送风和辅助送风，通过此设计，可以保证干化时，主送风系统，采用变风量控制，根据回风时不同的干、湿球温度，自动调节风量，保证在不同干湿环温度时，最佳的除湿效果。同时污泥的脱水速度与温度和风量相关关联，在烘房温度较高时，开启辅循环风机，加大高温干化时的循环风量，提高污泥的水份蒸发速度。

动态控制系统，可通过辅循环风机和辅助电加热器的使用，使机组快速升温。

使用能量平衡器，能将冷凝器出来的热能和蒸发器出来的气体进行能量缩合利用，降低了机组的运行功率，提高了机组的制热能力，产品的效能也得到了大幅提高。同时保证了进电子阀的过冷热和进压缩机的过热度，防止压缩机回液的发生。

使用电子膨胀阀进行柔性控制理论，保证了在污泥干化时不同工况时，精确控制系统的循环流程，提高了产品的整体性能，也保证了机组工作的稳定性和可靠性。

通过水换热器将热量释放出去，通过适时检测烘房温度，通过三通调节阀，线性调节进水换热器的流量，保证烘房温度的稳定性，同时也能有效避免热量的损失。

设置显热冷凝器，通过设置显热冷凝器，增加冷凝器面积换热面积，降低压缩机的冷凝温度，保证了一号压缩机在高温加热时，不会超过压缩机的工况范围。同时因为显热冷凝器是对回风直接加热，出风温度会更高，满足上层传送带加热温度高的要求。

进行防爆泄压设计，保证了闭式烘干时，不会出现危险。

采用闭式系统，可突破热泵烘干高温输出技术瓶颈，高温性能优越，解决了空气源热泵结霜及高温输出性能差的冬季难题；也有效解决其它烘干时会有废热损失、影响环境的气味排出、高温低湿条件下的除湿性能差不除水的技术难题。

采用多重能量平衡处理技术，通过水换热器降温，提高了进蒸发器湿空气饱和度，提高了除湿量，蒸发器出风和通过水热器的风通过风风平衡器装置进行能量热平衡处理，提高了在烘房温度回风高时，蒸发器的除湿效果，同时也能提高送入到烘干线体的温度。