一种高温热泵过热蒸汽干化系统的制作方法

本发明属于污泥干化，具体涉及一种高温热泵过热蒸汽干化系统。

背景技术：

1、污泥干化是整个污泥处理处置过程中能源消耗巨大的一环。目前在相关现有技术中，污泥干化采用的圆盘干燥机、桨叶干燥机等热干化设备的能量回收功能的能效极低。这类热干化设备主要采用以下两种干化模式：

2、低温热泵干化：采用低温热泵系统作为污泥干燥的热源，采用低温工质作为热泵制冷剂，最高冷凝温度80℃左右，最高蒸发温度35℃左右，常采用空气作为传热的媒介，高温热风吹扫污泥带走污泥水分，进入热泵蒸发器进行除湿除掉水分，热泵能提供的最高风温在75℃左右，烘干能力低，携带热量少；

3、过热蒸汽干化：利用低压蒸汽，通过加热形成过热蒸汽后通入干化机中对污泥进行干化处理，蒸汽来源形式较为受限，蒸汽产生成本较高，同时蒸汽只作为一次供热来使用，能量未能充分利用。

4、因上述两种干化模式的局限性，在相关现有技术中，干化设备需要配置更大的接触面积，提高污泥与干化媒介的接触面积，导致设备占地面积广，污泥处理处置费用高。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种高温热泵过热蒸汽干化系统，能够提高湿污泥的干化效率和能源效率，进而有助于减小占地面积，降低湿污泥的处理处置费用。

2、根据本发明实施例的高温热泵过热蒸汽干化系统，包括：干化部、蒸汽循环装置、第一热泵循环装置和第二热泵循环装置。其中，所述干化部设有污泥输送通道。所述蒸汽循环装置设有与所述污泥输送通道连通的输入口和输出口、连接于所述输入口与所述输出口之间的蒸汽循环管路，所述蒸汽循环管路设有冷凝排出管路。所述第一热泵循环装置设有加热器和第一冷却器，所述加热器设于所述干化部，所述第一冷却器设于所述冷凝排出管路。所述第二热泵循环装置设有预热器和第二冷却器，所述预热器设于所述干化部，且沿所述污泥输送通道的输送方向，所述预热器位于所述加热器的前方，所述第二冷却器设于所述冷凝排出管路，且沿所述冷凝排出管路的输送方向，所述第二冷却器位于所述第一冷却器的后方。

3、根据本发明实施例的高温热泵过热蒸汽干化系统，至少具有以下有益效果：本发明中的高温热泵过热蒸汽干化系统，利用第一热泵循环装置和第二热泵循环装置对干化部的湿污泥进行加热产生水蒸气，利用蒸汽循环装置抽取干化部内的水蒸气进行循环，并基于第一热泵循环装置和第二热泵循环装置的加热，使产生的水蒸气形成过热蒸汽，通过蒸汽循环装置进行循环来持续对干化部内的湿污泥进行过热蒸汽干化。与此同时，第一热泵循环装置和第二热泵循环装置形成的两个高温热泵也会对干化部的湿污泥进行干化，因此本发明中的高温热泵过热蒸汽干化系统，采用了高温热泵与过热蒸汽干化相结合的湿污泥干化方案，效率更高，水蒸气基于湿污泥受热产生，并非外部供给，可以避免采用外部供给过热蒸汽而在湿污泥中冷凝，造成干化效果不理想的不足。在此基础上，蒸汽循环装置通过冷凝排出管路排出水蒸气在循环过程中产生的冷凝水，并先后控制第一热泵循环装置、第二热泵循环装置基于第一冷却器、第二冷却器实现工质与冷凝水的换热，对冷凝水的余热进行热能回收，有助于降低第一热泵循环装置、第二热泵循环装置的能耗。同时，第一冷却器的换热温度会高于第二冷却器的换热温度，控制第一热泵循环装置利用加热器对干化部内的水蒸气以及湿污泥进行加热，而控制第二热泵循环装置利用预热器对干化部内的湿污泥进行预热，湿污泥在经预热之后再通过加热器加热，能够提高干化效率和能源效率。

4、根据本发明的一些实施方式，所述高温热泵过热蒸汽干化系统还包括蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉连接于所述第一热泵循环装置。

5、根据本发明的一些实施方式，所述第一热泵循环装置还设有第一压缩机和第一调节阀，所述第一压缩机、所述加热器、所述第一调节阀和所述第一冷却器依次连通并形成第一工质循环路径，所述蒸汽锅炉连接于所述第一压缩机和所述加热器之间。

6、根据本发明的一些实施方式，所述第一热泵循环装置采用水蒸气作为循环工质，所述第一工质循环路径被配置为：所述第一压缩机的输出工质为过热蒸汽，所述加热器的输出工质为115℃至150℃的饱和液态水，所述第一调节阀的输出工质为减温减压至95℃的气液两相态，所述第一冷却器的输出工质为95℃的饱和气相。

7、根据本发明的一些实施方式，所述第二热泵循环装置还设有第二压缩机和第二调节阀，所述第二压缩机、所述预热器、所述第二调节阀和所述第二冷却器依次连通并形成第二工质循环路径。

8、根据本发明的一些实施方式，所述第二热泵循环装置采用高温冷媒作为循环工质，第二工质循环路径被配置为：所述第二压缩机的输出工质为过热高温冷媒，所述预热器的输出工质为115℃至160℃的饱和液态，所述第二调节阀的输出工质为60℃的气液两相态，所述第二冷却器的输出工质为60℃的饱和气相。

9、根据本发明的一些实施方式，所述第一热泵循环装置于所述干化部并联设置多个所述加热器。

10、根据本发明的一些实施方式，所述加热器设有工质流通管路，沿工质的输送方向，所述工质流通管路的管径减小。

11、根据本发明的一些实施方式，所述干化部包括烘箱，所述烘箱设有进泥口和出泥口，所述污泥输送通道包括设于所述烘箱内的网带输送机，所述网带输送机的输入端对接所述进泥口、输出端对接所述出泥口，所述输入口和所述输出口均开设于所述烘箱上，所述加热器和所述预热器设于所述烘箱内。

12、根据本发明的一些实施方式，所述高温热泵过热蒸汽干化系统还包括：初始加热装置、第一温度传感器、第二温度传感器和控制器，其中，所述初始加热装置用于对所述干化部进行加热；所述第一温度传感器用于检测所述干化部的温度，并在温度达到第一预设范围后发出第一信号；所述第二温度传感器用于检测所述冷凝排出管路的冷凝水温度，并在温度达到第二预设范围后发出第二信号；所述控制器被配置为：在接收到所述第一信号时关闭所述初始加热装置，并启动所述第一热泵循环装置；在接收到所述第二信号时，启动所述第二热泵循环装置。

13、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分附加方面和优点将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述高温热泵过热蒸汽干化系统还包括蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉连接于所述第一热泵循环装置。

3.根据权利要求2所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述第一热泵循环装置还设有第一压缩机和第一调节阀，所述第一压缩机、所述加热器、所述第一调节阀和所述第一冷却器依次连通并形成第一工质循环路径，所述蒸汽锅炉连接于所述第一压缩机和所述加热器之间。

4.根据权利要求3所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述第一热泵循环装置采用水蒸气作为循环工质，所述第一工质循环路径被配置为：所述第一压缩机的输出工质为过热蒸汽，所述加热器的输出工质为115℃至150℃的饱和液态水，所述第一调节阀的输出工质为减温减压至95℃的气液两相态，所述第一冷却器的输出工质为95℃的饱和气相。

5.根据权利要求1所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述第二热泵循环装置还设有第二压缩机和第二调节阀，所述第二压缩机、所述预热器、所述第二调节阀和所述第二冷却器依次连通并形成第二工质循环路径。

6.根据权利要求5所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述第二热泵循环装置采用高温冷媒作为循环工质，第二工质循环路径被配置为：所述第二压缩机的输出工质为过热高温冷媒，所述预热器的输出工质为115℃至160℃的饱和液态，所述第二调节阀的输出工质为60℃的气液两相态，所述第二冷却器的输出工质为60℃的饱和气相。

7.根据权利要求1所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述第一热泵循环装置于所述干化部并联设置多个所述加热器。

8.根据权利要求1所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述加热器设有工质流通管路，沿工质的输送方向，所述工质流通管路的管径减小。

9.根据权利要求1所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述干化部包括烘箱，所述烘箱设有进泥口和出泥口，所述污泥输送通道包括设于所述烘箱内的网带输送机，所述网带输送机的输入端对接所述进泥口、输出端对接所述出泥口，所述输入口和所述输出口均开设于所述烘箱上，所述加热器和所述预热器设于所述烘箱内。

10.根据权利要求1所述的高温热泵过热蒸汽干化系统，其特征在于，所述高温热泵过热蒸汽干化系统还包括：

技术总结
本发明提供了一种高温热泵过热蒸汽干化系统，属于污泥干化技术领域，包括干化部、蒸汽循环装置、第一热泵循环装置和第二热泵循环装置，利用第一热泵循环装置和第二热泵循环装置对干化部的湿污泥进行加热产生水蒸气，利用蒸汽循环装置抽取干化部内的水蒸气进行循环，并基于第一热泵循环装置和第二热泵循环装置的加热，使产生的水蒸气形成过热蒸汽，通过蒸汽循环装置进行循环来持续对干化部内的湿污泥进行过热蒸汽干化，本发明采用了高温热泵与过热蒸汽干化相结合的湿污泥干化方案，效率更高，水蒸气基于湿污泥受热产生，并非外部供给，可以避免采用外部供给过热蒸汽而在湿污泥中冷凝，造成干化效果不理想的不足。

技术研发人员：王亮亮,方志威,张洋,谭敬岳,谢卓
受保护的技术使用者：湖南清源华建环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17