[发明专利]一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统及方法

说明书

本发明公开了一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统及方法，包括蒸发器和冷凝器，还包括干燥子系统、蓄热子系统和尾气子系统；干燥子系统包括干燥器和风机，干燥箱、风机、蒸发器和冷凝器依次连接成干燥回路；蓄热子系统包括蓄热器，蓄热器带有一个氢气进出口和一个氢气出口、内部设置换热管和蓄热介质，换热管与余热热源连成余热回路，氢气进出口连接带有氢气泵的第一干燥支管，氢气出口连接第二氢气泵，第二氢气泵出口一路连接第二干燥支管、另一路接入尾气子系统，两干燥支管另一端均接入干燥子系统。本发明采用氢气作为干燥介质，并与金属氢化物畜热装置耦合，提供了一种高效节能的畜热式低温热泵污泥干燥系统。

技术领域

本发明属于污泥干燥技术领域，具体涉及一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统及方法。

背景技术

随着我国经济、社会的快速发展和污水处理能力的不断提升，由此产生的污泥量也迅速增加，据统计，到2016年污泥的年排放量已超过4000万t。污泥的主要成分为水，其含水率高达98％，即使经过脱水处理后的泥饼，仍然有80％的水分。污泥含水率高意味着热值低，体积大，不利于焚烧，堆肥和卫生填埋等后续的处置。因此，降低污泥含水率是污泥处理与处置的关键。

热泵干燥技术利用蒸发器来给空气降温除湿,并回收热泵系统的冷凝热,弥补空气中因为冷却除湿时散失的热量,是一种高效节能的除湿方式。传统的热泵干燥系统采用空气作为传热介质，在低温常压下干燥物料时,空气与物料间的传热推动力与传质推动力均较小,而空气与物料间的对流换热系数、对流传质系数也相对较小,致使物料的干燥速率受到一定制约。

此外，热泵干燥系统还常常与蓄热装置耦合来回收或利用环境中不稳定的能量来源。例如高广春(高广春,王剑锋.相变贮热在热泵干燥机组中的应用研究[J].太阳能学报,2001,22(3):262-265.)等采用切片石蜡作为相变材料，对其储能和放能的效率进行了研究，证明了其在热泵干燥系统中具有明显的节能潜力。而吴薇(吴薇,王玲珑,苏鹏飞,等.不同蓄能材料的太阳能热泵系统性能对比[J].农业工程学报,2014,30(12):184-191.)等的实验研究表明，石蜡在相变过程产生的体积膨胀会对导致换热器真空管涨裂，带来安全隐患。中国专利CN201520984399公开了太阳能集热系统中采用了水作为蓄热介质，储存收集自太阳能换热器中的热能，但这对蓄热装置的保温性提出了很高的要求。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供过一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统及方法，采用扩散系数高，导热能力强，传质传热阻力小的氢气作为干燥介质，并与金属氢化物蓄热装置耦合，提供了一种高效，节能的蓄热式低温热泵污泥干燥系统。

一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统，包括热泵系统，热泵系统的工质回路中包括蒸发器和冷凝器，还包括干燥子系统、蓄热子系统和尾气子系统；

所述干燥子系统包括干燥器和第一风机，干燥器带有干燥气入口、干燥气出口和尾气出口，干燥气出口、第一风机、所述蒸发器、所述冷凝器和干燥气入口之间由干燥管路依次连接成干燥回路，尾气出口接入所述尾气子系统；

所述蓄热子系统包括：

蓄热器，蓄热器带有一个氢气进出口和一个氢气出口、内部设置换热管和蓄热介质，所述氢气进出口连接第一干燥支管，第一干燥支管上设置第一氢气泵，所述氢气出口分两路，其中一路连接第二干燥支管、另一路接入所述尾气子系统，第二干燥支管上设置第二请气泵，所述第一干燥支管和第二干燥支管的另一端均接入所述蒸发器和冷凝器之间的干燥管路；

余热热源，通过热源管路与所述换热管连成余热回路，热源管路上设置余热导流泵。

各连接管路上对应设置控制阀。第一干燥支管上、第二干燥支管上、连接尾气子系统的管路上、第一干燥支管在干燥子系统的接入点与蒸发器之间以及第二干燥支管在干燥子系统的接入点与冷凝器之间均设置对应控制阀。