[发明专利]太阳能热泵联合污泥干化系统及干化方法

说明书

技术领域

本发明涉及污泥干燥技术领域，尤其涉及一种太阳能热泵联合污泥干化系统及干化方法。

背景技术

根据《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》，至2010年，城市污水处理率不低于70％。“十一五”末，全国城镇污水处理能力将达1.0×10⁸m³/d，全年的污水处理量达3.0×10¹⁰m³，污泥产量将达3.0×10⁷t(80％含水率)。随着污水处理率和处理深度的增加，污泥排放量在以每年10-15％以上的速度增长。污泥的处理处置已经成为城市发展的环境瓶颈问题。污泥的资源化利用已经成为污泥处理处置重要手段。

污泥干化(也称干燥)是实现污泥无害化、减量化、资源化处理的关键环节，对于实现污泥的稳定化、减量化，减少储存和运输的体积，对污泥的资源化利用起到越来越重要的作用。利用便宜可再生能源的太阳能干化技术具有清洁、环保、无污染的特点。但太阳能本身是间歇性能源，其能流密度低、不连续、不稳定；太阳能的这些特性，使其难于满足污泥等物料干燥动力学的能量需求，因而直接影响到太阳能干燥技术的推广应用。热泵干燥技术是一种节能的干燥技术，其能够回收干燥废气的显热和水蒸气潜热，因而现有的污泥干化技术将太阳能技术与热泵干燥技术相结合，形成了太阳能热泵联合污泥干化技术，其能够克服单一太阳能热源的缺点，又能够降低污泥干化的能耗。

但是，现有的太阳能与热泵联合的污泥干化设备中的太阳能系统只有集热设备，而没有蓄热设备。这样可能出现夏季太阳能吸收的热负荷大于干燥设备所需热负荷的情况，造成夏季的能量利用率较低。

其次，现有太阳能与热泵联合的污泥干化设备中的热泵干化系统采用空气源热泵，但由于我国北方冬季寒冷，当室外环境温度降到了0℃以下时如果仍采用空气源热泵供热，会出现热泵性能明显降低甚至无法工作的情况，另外，由于蒸发器管壁和空气之间的换热系数很小，造成采用空气源热泵的太阳能与热泵联合的污泥干化设备占地面积较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种太阳能热泵联合污泥干化系统及干化方法，其能够提高系统的能源利用率，保证夜间或太阳能不足情况下的污泥干化所需能量，并能降低污泥干化过程的碳排放强度。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种太阳能热泵联合污泥干化系统，包括太阳能供热子系统、热泵子系统和干燥装置子系统，所述热泵子系统包括空气源热泵子系统和中水源热泵子系统；所述太阳能供热子系统，包括用于采集太阳辐射能量的集热器、储热水箱、第一水泵和热水盘管；所述储热水箱和所述第一水泵以及所述热水盘管通过管道连接成一个封闭的水循环系统。

更好地，所述空气源热泵子系统包括第一压缩机、第一风冷式冷凝器、第一节流阀以及除湿蒸发器，所述第一压缩机、所述风冷式冷凝器、所述第一节流阀和所述除湿蒸发器通过相应的管道构成一个封闭的制冷剂循环系统。

更好地，还包括中水源热泵子系统，所述中水源热泵子系统包括水源热泵机组、中水池、第二水泵以及第二风冷式冷凝器。

更好地，所述水源热泵机组包括第一壳管式蒸发器、第二壳管式蒸发器、第二压缩机、第二节流阀以及第三节流阀组成。所述第一壳管式蒸发器、所述第二压缩机、所述第二风冷式冷凝器与所述第二节流阀通过相应的管道连接成一个封闭的制冷剂循环系统。所述第二壳管式蒸发器、所述第二压缩机、所述第二风冷式冷凝器与所述第三节流阀通过相应的管道连接成一个封闭的制冷剂循环系统。

更好地，所述第一壳管式蒸发器与所述第一水泵以及所述蓄热水箱连接构成一个封闭的水循环系统；所述第二壳管式蒸发器与第二水泵以及中水池连接构成另一个封闭的水循环系统。

更好地，所述干燥装置子系统包括空气处理箱和干燥箱，所述空气处理箱和所述干燥箱以及风机通过第一风管和第二风管以及第三风管相连。

更好地，所述空气处理箱包括所述空气源热泵子系统全部设备和所述热水盘管以及所述第二风冷式冷凝器。

更好地，所述干燥箱包括干燥箱壳体、多层速度可控的网带、进料口和出料口，所述网带与传动装置连接。

更好地，所述第二风管上有第一支管和第二支管，内部装有联动风阀，所述支管和空气处理箱相连。

更好地，所述第一支管位于所述除湿蒸发器和空气处理箱左壁之间，所述第二支管位于所述除湿蒸发器和热水盘管之间。