申请日2011.12.06
公开(公告)日2014.06.18
IPC分类号C02F11/18; C02F11/12
摘要
本发明涉及太阳能和多热源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;该暖房围护模块构成暖房子系统外部框架，底板模块承载待干化的污泥，气体导流模块从外部向暖房子系统内部导入热空气并将暖房子系统内部的湿空气排出;热泵子系统，其与气体导流模块连接，通过气体导流模块向暖房子系统内导入热空气并对暖房子系统排出的湿空气除湿。该系统采用太阳能暖房进行污泥干化，维护简单，可靠性高，且与热泵子系统之间作湿气外排、热气内输，系统结构紧凑，并利用热泵来加热、除湿，从而提高了污泥干化过程的能量利用率。
权利要求书
1.一种太阳能和多热源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)、定频压缩机(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，所述三组串联子管道并联设置，形成并联子管道。
2.如权利要求1所述的太阳能和多热源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所述的太阳能和多热源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所述的太阳能和多热源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所述的太阳能和多热源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所述的太阳能和多热源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所述的太阳能和多热源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)、定频压缩机(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
太阳能和多热源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热源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。
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热源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、定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、定频压缩机串联设置，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)进一步地，本发明采用充分利用空气以及污水厂中水热能的热泵子系统，采用一台定频压缩机工作就能完成加热和除湿功能，其仅需要消耗少量电能或燃料能就可将干化暖房内的废气或周边环境中蕴含的大量免费热能变成满足要求的高温热能来用于加热暖房的进气，其制取的有用热能总是大于其所消耗的电能或燃料能，即热泵子系统的热效率总是大于1，从而进一步实现了节能，进而提高能量利用率。
(3)更进一步地，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，从而满足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。
