申请日2011.12.28
公开(公告)日2013.11.13
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明公开了一种污泥干燥系统，该污泥干燥系统包括太阳能温室(12)、太阳能集热器系统(7)、热泵系统、蓄热装置(2)和污泥干燥装置;太阳能集热器系统(7)置于太阳能温室(12)屋顶，热泵系统、蓄热装置(2)和污泥干燥装置安装在太阳能温室(12)内，蓄热装置(2)安装在热泵系统管路中。本发明的污泥干燥系统运行稳定，自动化程度高，设备简单，初投资少，能耗和运行成本低，干化后的污泥实现了稳定化、减量化、无害化、资源化，污泥处理效果好。
权利要求书
1.一种污泥干燥系统，其特征在于：该污泥干燥系统包括太阳能温室(12)、太阳能集 热器系统(7)、热泵系统、蓄热装置(2)和污泥干燥装置;太阳能集热器系统(7)置于太 阳能温室(12)屋顶，热泵系统、蓄热装置(2)和污泥干燥装置安装在太阳能温室(12)内， 蓄热装置(2)安装在热泵系统管路中;
所述的热泵系统包括热泵压缩机(1)、冷凝器(4)、热泵节流阀(5)、热泵管路(9)、 吸热除湿蒸发器(8)和置于太阳能集热器中的蒸发器，热泵压缩机(1)、冷凝器(4)、热泵 节流阀(5)、吸热除湿蒸发器(8)和置于太阳能集热器中的蒸发器通过热泵管路(9)连接， 吸热除湿蒸发器(8)和置于太阳能集热器中的蒸发器为并联连接。
2.根据权利要求1所述的污泥干燥系统，其特征在于：所述的太阳能温室(12)屋顶为 透明玻璃屋顶(10)。
3.根据权利要求1所述的污泥干燥系统，其特征在于：所述的太阳能温室(12)内安装 有温度感应器和温度控制器。
4.根据权利要求1所述的污泥干燥系统，其特征在于：所述的太阳能集热器系统(7) 包括太阳能集热器和蒸发器，蒸发器置于太阳能集热器中，蒸发器置于温度控制阀(6)之后， 与吸热除湿蒸发器(8)并联。
5.根据权利要求4所述的污泥干燥系统，其特征在于：所述的太阳能集热器采用真空平 板型真空管或阵列布置的真空管。
6.根据权利要求1所述的污泥干燥系统，其特征在于：所述的吸热除湿蒸发器(8)设 有排水结构。
7.根据权利要求1所述的污泥干燥系统，其特征在于：所述的蓄热装置(2)形状为单 罐形式。
8.根据权利要求1所述的污泥干燥系统，其特征在于：所述的蓄热装置(2)安装在热 泵系统管路中，有以下三种连接方式：蓄热装置(2)位于热泵压缩机(1)之后;或蓄热装 置(2)位于热泵压缩机(1)之前;或蓄热装置(1)、冷凝器(4)、污泥翻晒机(3)和污泥 干化床(11)一起组成干化装置。
9.根据权利要求1所述的污泥干燥系统，其特征在于：所述的污泥干燥装置包括冷凝器 (4)、污泥干化床(11)及污泥翻晒机(3)，冷凝器(4)安装在污泥干化床(11)底部，污 泥翻晒机(3)横置在污泥干化床(11)上方。
说明书
一种节能型污泥干燥系统
技术领域
本发明涉及一种干燥系统，尤其涉及一种应用于大批量干燥潮湿物料，例如脱水污泥的 新式节能型污泥干燥系统。
背景技术
随着经济发展、人口增长和城市化进程的加快以及污水处理率的提高，市政污泥的产生 量也越来越大，但是我国污泥处理技术和装备却普遍落后，污泥安全处理处置的保障率很低， 成为目前我国面临的一个急需解决的问题。
污泥干燥是用热源对污泥进行深度脱水的处理方法，它能使污泥显著减容，体积可以减 少4-5倍，产品稳定、无臭、无病原生物，干化处理后的污泥产品用途多，可以用作肥料、 土壤改良剂、替代能源等。常规的污泥干燥机使用电热或燃煤、燃油锅炉产生蒸汽等高品位 能源，不仅消耗大量能源，增加碳排放，而且该技术干燥温度高，与环境温差大，排气温度 高，能源利用效率低，运行成本高，不适合现在社会提倡的节能减排目标。另外燃煤、燃油 锅炉热源产生的烟气对大气产生二次污染，需要额外气体污染处理费用。污泥干燥的另一种 常用方式为辐射干燥，其原理为将能量直接作用于物料，可减少内部热量传递的阻力，干燥 速度较快，但热效率较低，干燥成本和运行费用较高。污泥干化的一次性投资及运行费用高， 在很大程度上阻碍了污泥干燥的应用和推广，延缓了中小型城市污水处理厂污泥处理的进程。 现在许多污水处理厂的污泥大量堆积，对环境已造成了严重的二次污染。
近年来不少研究论文及专利采用太阳能来干燥污泥，例如王传奇等撰写的论文(温室型 太阳能污泥干燥研究，科技导报2010，28(22))分析了利用太阳辐射干燥污泥，指出利用 太阳能可以使1平方米的面积一年中产生将近1吨污泥干燥量。在发明专利：太阳能、高温 双热源热泵污泥干燥系统(专利号zL200710020057.8，授权公告号CN100559103C，中国专 利局2009年11月11号授权)中，采用太阳能空气集热器收集太阳能提供给热泵，同时热 泵也可以回收湿空气中热量，从而达到节约能源的目的。又例如发明专利：利用太阳能干燥 污泥的系统(专利申请号200810059068.1，中国专利局)采用导热油式太阳能集热器，通过 被太阳能加热的导热油来干燥污泥，也可以节约干燥所需的部分能量。总体上，这些太阳能 利用方法一般分为两类：一种采用直接辐射干燥，另一种采用太阳集热器先收集热能，再供 给其他装置使用。
但是，在这些研究中都忽视了一个现实问题：我国大多数地区四季气候分明，在夏季和 冬季气温差别大，同时昼夜交替，造成太阳能热源具有不稳定性和波动性问题。另外冬天空 气温度低，空气热能利用效率低。另一方面，蒸发排放的湿空气温度高，所含可利用的能量 多，许多研究或专利中未考虑回收利用。总体来讲，现有利用太阳能干燥的装置或方法复杂， 稳定性及可靠性差，未能充分利用热能，实际实施的可行性低。
发明内容
为了克服原有污泥干燥技术能耗高、不稳定、可靠性低的缺点，本发明的目的是提供一 种污泥干燥系统，该污泥干燥系统简单可靠，能够减少污泥干燥过程产生的二次污染。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种污泥干燥系统，该污泥干燥系统包括太阳能温室、太阳能集热器系统、 热泵系统、蓄热装置和污泥干燥装置;太阳能集热器系统置于太阳能温室屋顶，热泵系统、 蓄热装置和污泥干燥装置安装在太阳能温室内，蓄热装置安装在热泵系统管路中。
所述的太阳能温室屋顶为透明玻璃屋顶。
所述的太阳能温室内进一步安装有温度感应器和温度控制器。
所述的太阳能集热器系统包括太阳能集热器和蒸发器，蒸发器置于太阳能集热器中，蒸 发器置于温度控制阀之后，与吸热除湿蒸发器并联。
所述的太阳能集热器采用真空平板型真空管或阵列布置的真空管。
所述的热泵系统包括热泵压缩机、冷凝器、热泵节流阀、热泵管路、吸热除湿蒸发器和 置于太阳能集热器中的蒸发器，热泵压缩机、冷凝器、热泵节流阀、吸热除湿蒸发器和置于 太阳能集热器中的蒸发器通过热泵管路连接，吸热除湿蒸发器和置于太阳能集热器中的蒸发 器为并联连接，布置于节流阀之后的温度控制阀控制工质进入吸热除湿蒸发器和置于太阳能 集热器中的蒸发器的流量。
所述的吸热除湿蒸发器设有排水结构。
所述的蓄热装置形状为单罐形式。
所述的蓄热装置安装在热泵系统管路中，有以下三种连接方式：蓄热装置位于热泵压缩 机之后;或蓄热装置位于热泵压缩机之前;或蓄热装置、冷凝器、污泥翻晒机和污泥干化床 一起组成干化装置。
所述的污泥干燥装置包括冷凝器、污泥干化床及污泥翻晒机，冷凝器安装在污泥干化床 底部，污泥翻晒机横置在污泥干化床上方。
本发明还设有温度控制器，各管道、太阳能集热器内设有温度感应器，所述的各管道上 的阀门为电磁阀，各电磁阀、温度感应器分别连接温度控制器。
与现有技术相比，本发明最新采用储热装置，从而可以在获得热能的高峰期时进行储热， 又可以在间断期将所储热量释放使用，避免昼夜造成的太阳能波动，提高系统稳定性和干燥 效率。具体工作方式为高温工质从压缩机出来后首先经过蓄热装置，或者工质进入压缩机之 前先进入蓄热装置，工质吸收或释放热量后，从而能够达到热泵工质在白天和夜晚始终维持 稳定温度进入污泥干燥装置的换热器中。
同时，本发明巧妙的将太阳能集热器与热泵系统中的蒸发器相结合，有效的吸收太阳能， 又布置另一蒸发器于太阳能温室内，回收污泥干燥产生的湿热蒸汽中的低品质热能，从而有 效减少干燥所需总体能源消耗。另外，采用热泵冷凝器在底部加热污泥与翻晒相结合的形式， 可以以提高干燥效率。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、本发明改变了传统技术采用高品位热源干燥污泥的模式，在系统中引入太阳能集热器、 温室为干燥热源，并采用热泵形式回收干燥产生的湿热蒸汽中的热能，极大的节约了能源消 耗;该污泥基于热泵制热基本原理，利用热泵系统中蒸发器吸收室外太阳能以及太阳能温室 内低品质热量，以此热能在冷凝器段加热污泥，以达到干化污泥的目的。
2.本发明采用底部加热污泥与翻晒结合的方式，深层次加热污泥，能够将热能充分用于 污泥干燥，相比传统太阳直晒污泥表层方式，能源利用率和干燥效率更高。
3.本发明能够全天侯连续运行干燥，克服了传统太阳能夜晚不能使用及下雨天、阴天等 无阳光情况无法正常工作的缺陷，保证极端情况下污泥干燥不受影响。
4.本发明不需要采用室外气体，通过蒸发器冷凝湿空气中水分的方法排除污泥干燥带来 的水分，同时收集得到蒸发水分的潜热，极大的减少干燥能源消耗。
5.本发明中室内空气采用室内循环，污泥产生的恶臭气味不会排出室外，有利于环境保 护要求。
6、本发明的污泥干燥系统运行稳定，自动化程度高，设备简单，初投资少，能耗和运行 成本低，干化后的污泥实现了稳定化、减量化、无害化、资源化，污泥处理效果好。
