申请日2011.12.06
公开(公告)日2013.06.12
IPC分类号C02F11/12
摘要
本发明涉及太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系统，属于污泥干化技术领域。为提高太阳能污泥干化技术的能量利用率，所提供的系统包括：太阳能暖房子系统，包括暖房围护模块、底板模块及气体导流模块;热泵子系统，其热源包括外部环境大气以及中水，其连接气体导流模块，内设由蒸发器组、膨胀阀组、冷凝器、变频压缩机及管道构成的封闭循环系统，导入热空气并对湿空气除湿;还设有阀门调节器，其控制一个以上膨胀阀同时开启时各膨胀阀的开启量。该系统利用变频压缩机及阀门调节器来控制热泵子系统的运转，可保证热泵始终在较小的高低温热源温差之间运行，提高了太阳能干化系统的运行效率以及能量利用率。
权利要求书
1.一种太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系统，其特征在于， 包括：
太阳能暖房子系统，其包括暖房围护模块、底板模块及气体导流 模块;所述暖房围护模块构成所述太阳能暖房子系统的外部框架，所 述底板模块用于承载待干化的污泥，所述气体导流模块用于从外部向 太阳能暖房子系统内部导入热空气并将太阳能暖房子系统内部的湿 空气排出;
热泵子系统，其热源包括外部环境大气以及中水，其与所述气体 导流模块相连接，内设有由蒸发器组(3、4、7)、膨胀阀组(12、14、 15)、冷凝器(16)、变频压缩机(11)及相应的管道构成的封闭循环 系统，用于通过所述气体导流模块向所述太阳能暖房子系统内导入热 空气并对从太阳能暖房子系统排出的湿空气进行除湿;
其中，所述热泵子系统中还设有阀门调节器，用于控制膨胀阀组 中一个以上的膨胀阀同时开启时各个膨胀阀的开启量。
2.如权利要求1所述的太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系 统，其特征在于，所述暖房围护模块包括由对太阳光具有选择透过性 的保温材料组成的围护结构(20)。
3.如权利要求1所述的太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系 统，其特征在于，所述底板模块包括两层，下层为保温层(25)，上 层为污泥承载层(24)。
4.如权利要求1所述的太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系 统，其特征在于，所述太阳能暖房子系统还包括保温膜层(19)，所 述保温膜层(19)设置于所述暖房围护模块上方，所述保温膜层(19) 连接有用于将其摊开或收起的驱动装置(18)。
5.如权利要求1所述的太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系 统，其特征在于，所述太阳能暖房子系统还包括翻泥模块(22)，所 述翻泥模块(22)设置于污泥层(23)上方，其中心部位设置有转筒， 所述转筒上固定安装有螺纹梳刀，并连接驱动电机以在电机驱动下进 行自转及直线方向上的移动。
6.如权利要求1所述的太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系 统，其特征在于，所述气体导流模块包括轴流风机(21)、暖房排风 口(1)及暖房进风口(17)。
7.如权利要求6所述的太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系 统，其特征在于，所述膨胀阀组的第一膨胀阀(15)与所述蒸发器组 的第一蒸发器(3)串联设置、所述膨胀阀组的第二膨胀阀(14)与 所述蒸发器组的第二蒸发器(4)串联设置、所述膨胀阀组的第三膨 胀阀(12)与所述蒸发器组的第三蒸发器(7)串联设置，从而形成 三组串联子管道。
8.如权利要求7所述的太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系 统，其特征在于，所述三组串联子管道并联设置，形成并联子管道。
9.如权利要求8所述的太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系 统，其特征在于，所述并联子管道与冷凝器(16)、变频压缩机(11) 串联设置，所形成的管道与所述气体导流模块的暖房排风口(1)及 暖房进风口(17)分别连通。
说明书
太阳能和多联式热泵联合的污泥干化系统
技术领域
本发明属于污泥干化技术领域，涉及一种太阳能和多联式热泵联 合的污泥干化系统。
背景技术
污泥干化是市政污水处理的重要环节，也是一个能耗较大的工艺 过程。通过干化处理来降低污泥的含水率可以达到资源化、稳定化、 减量化和无害化的目的。目前有利用太阳能来干化污泥的技术思路， 由于可以无偿地使用丰富的太阳能资源，因此能够节约大量的常规能 源，具有较大的经济与环境效益。
其中，太阳能利用的主要特点包括：
(1)普遍性：太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或 岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输;
(2)无污染性：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的 能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的;
(3)能源巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130 万亿吨的标煤，其总量是现今世界上可以开发的最大能源;
(4)长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足 够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲， 可以说太阳的能量是用之不竭的。
但同时，在目前的现有技术条件下，应用太阳能也同样存在如下 几点缺陷：
(1)分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是 能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情 况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米 的面积上接收到的太阳能平均有1000W左右;若按全年日夜平均，则 只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右， 这样的能流密度是很低的;
(2)不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等 自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达 某一地面的太阳辐照度既是间断的又是极不稳定的，这给太阳能的大 规模应用增加了难度。
基于上述原因，正是由于太阳能存在能流密度低、非连续性以及 受天气影响大等各项缺点，所以仅使用太阳能则无法保证在一段时间 内完成所需的污泥处理量。由此，如何更加合理并有效地利用太阳能 进行污泥干化处理，是目前市政污水处理系统中一个非常有价值的课 题与待完善的技术。
与此同时，目前存在一些利用热泵作为太阳能辅助能源的技术思 考，其中，热泵是一种消耗少量电能或燃料能来制取大量热能的装置。 主要部件为压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。然而在与太阳能系统 结合应用的过程中，传统的热泵都通过控制定频压缩机的启停来维持 暖房内温度的恒定。在启停机时，系统存在很大的能量损失，这完全 没有充分发挥热泵的技术优势，使得能量利用率方面仍存在相当大的 缺陷。
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如何提高太阳能污泥干化技术的能 量利用率。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能和多联式热泵联合 的污泥干化系统，包括：
太阳能暖房子系统，其包括暖房围护模块、底板模块及气体导流 模块;所述暖房围护模块构成所述太阳能暖房子系统的外部框架，所 述底板模块用于承载待干化的污泥，所述气体导流模块用于从外部向 太阳能暖房子系统内部导入热空气并将太阳能暖房子系统内部的湿 空气排出;
热泵子系统，其热源包括外部环境大气以及中水，其与所述气体 导流模块相连接，内设有由蒸发器组、膨胀阀组、冷凝器、变频压缩 机及相应的管道构成的封闭循环系统，用于通过所述气体导流模块向 所述太阳能暖房子系统内导入热空气并对从太阳能暖房子系统排出 的湿空气进行除湿;
其中，所述热泵子系统中还设有阀门调节器，用于控制膨胀阀组 中一个以上的膨胀阀同时开启时各个膨胀阀的开启量。
其中，所述暖房围护模块包括由对太阳光具有选择透过性的保温 材料组成的围护结构。
其中，所述底板模块包括两层，下层为保温层，上层为污泥承载 层。
其中，所述太阳能暖房子系统还包括保温膜层，所述保温膜层设 置于所述暖房围护模块上方，所述保温膜层连接有用于将其摊开或收 起的驱动装置。
其中，所述太阳能暖房子系统还包括翻泥模块，所述翻泥模块设 置于污泥层上方，其中心部位设置有转筒，所述转筒上固定安装有螺 纹梳刀，并连接驱动电机以在电机驱动下进行自转及直线方向上的移 动。
其中，所述气体导流模块包括轴流风机、暖房排风口及暖房进风 口。
其中，所述膨胀阀组的第一膨胀阀与所述蒸发器组的第一蒸发器 串联设置、所述膨胀阀组的第二膨胀阀与所述蒸发器组的第二蒸发器 串联设置、所述膨胀阀组的第三膨胀阀与所述蒸发器组的第三蒸发器 串联设置，从而形成三组串联子管道。
其中，所述三组串联子管道并联设置，形成并联子管道。
其中，所述并联子管道与冷凝器、变频压缩机串联设置，所形成 的管道与所述气体导流模块的暖房排风口及暖房进风口分别连通。
(三)有益效果
本发明技术方案与现有技术相比较，具备如下几点特征：
(1)本发明采用太阳能暖房作为污泥干化的场所，维护简单， 可靠性高，且利用气体导流模块来与热泵子系统之间作湿气外排、热 气内输的工作，系统结构紧凑，并利用热泵的加热、除湿功能，从而 提高了污泥干化过程的能量利用率。
(2)本发明利用变频压缩机的热泵子系统，通过控制供电频率 来调节变频压缩机的转速，结合阀门调节器来调整不同情况下膨胀阀 的开启量进而调整蒸发器之间的能量比例，使热泵子系统的制热量随 着暖房内负荷的变化而变化。由此使得变频压缩机的启动次数仅为定 频压缩机的十分之一左右，使用寿命得到了延长，而且消除了定速压 缩机启停时带来的能量损失。此外，在高频运行时可缩短干燥室内空 气的升温时间。
(3)进一步地，根据热泵子系统的结构设置，能够实现在不同 季节、不同热源需求下污泥干化系统的全年高效运行。从而克服现有 的太阳能利用过程中所存在的因太阳能自身导致的诸项不足，满足了 处理污泥所需要的热负荷要求，并尽可能的利用太阳能、外界空气热 源及中水热源，因此，显然更进一步提高了能量利用率。
