公布日：2023.03.21
申请日：2022.12.21
分类号：C02F11/13(2019.01)I;F25B30/04(2006.01)I
摘要
本发明提供了一种热泵污泥干化系统，包括吸收式热泵、污泥干化机、冷却塔、第一循环管路以及第二循环管路；吸收式热泵包括吸热部和放热部，污泥干化机包括循环风道、冷凝器、蒸发器和污泥输送机构；循环风道经过冷凝器、蒸发器和污泥输送机构，且污泥输送机构设置在冷凝器的出风口和蒸发器的进风口之间；第一循环管路经过放热部和冷凝器，冷凝器用于将第一循环管路中的热量转移至循环风道；第二循环管路经过吸热部、蒸发器以及冷却塔，蒸发器用于将循环风道中的热量转移至第二循环管路。与现有技术相比，本发明通过吸收式热泵为污泥干化机提供热量，并通过吸收式热泵对蒸发器输出的第二换热介质的热量进行回收，提高了污泥干化的效率。
权利要求书
1.一种热泵污泥干化系统，其特征在于：包括吸收式热泵(10)、污泥干化机(20)、冷却塔(30)、第一循环管路以及第二循环管路；所述吸收式热泵(10)包括用于吸收热量的吸热部(11)以及用于放出热量的放热部(12)，所述污泥干化机(20)包括循环风道、冷凝器(22)、蒸发器(23)以及污泥输送机构(25)；所述循环风道上还设有循环风机(24)，所述循环风机(24)用于使空气在所述循环风道中循环流动；所述循环风道经过所述冷凝器(22)、所述蒸发器(23)以及所述污泥输送机构(25)，且所述污泥输送机构(25)设置在所述冷凝器(22)的出风口以及所述蒸发器(23)的进风口之间；所述第一循环管路用于容纳第一换热介质，所述第一循环管路上设置有第一循环泵(41)，所述第一循环泵(41)用于使所述第一换热介质在所述第一循环管路中循环流动；所述第一循环管路经过所述放热部(12)以及所述冷凝器(22)，所述冷凝器(22)用于将所述第一循环管路中的热量转移至所述循环风道；所述第二循环管路用于容纳第二换热介质，所述第二循环管路上设置有第二循环泵(51)，所述第二循环泵(51)用于使所述第二换热介质在所述第二循环管路中循环流动；所述第二循环管路经过所述吸热部(11)、所述蒸发器(23)以及所述冷却塔(30)，且所述冷却塔(30)的输入端与所述吸热部(12)的输出端连接，所述蒸发器(23)的输入端与所述冷却塔(30)的输出端连接；所述蒸发器(23)用于将所述循环风道中的热量转移至所述第二循环管路。
2.根据权利要求1所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：还包括控制器(C)、第一流量计(42)、第二流量计(52)和第一温度传感器(211)，所述第一流量计(42)设置在所述第一循环管路上，所述第二流量计(52)设置在所述第二循环管路上，所述第一温度传感器(211)设置在所述冷凝器(22)的出风口；所述控制器(C)与所述吸收式热泵(10)、所述循环风机(24)、所述污泥输送机构(25)、所述第一循环泵(41)、所述第二循环泵(51)、所述第一流量计(42)、所述第二流量计(52)以及所述第一温度传感器(211)电连接；所述第一流量计(42)用于检测所述第一循环管路中的第一换热介质的流量，并转换成第一流量检测信号发送至所述控制器(C)；所述第二流量计(52)用于检测所述第二循环管路中的第二换热介质的流量，并转换成第二流量检测信号发送至所述控制器(C)；所述第一温度传感器(211)用于检测所述冷凝器(22)的出风温度，并转换成第一温度检测信号发送至所述控制器(C)；在开机过程中，所述控制器(C)用于：控制所述第二循环泵(51)开启，使第二换热介质在第二循环管路中形成循环；在接收到的第二流量检测信号的值达到相应的设定值时，控制所述第一循环泵(41)开启；在接收到的第一流量检测信号的值达到相应的设定值时，控制所述吸收式热泵(10)以及所述循环风机(24)开启；在接收到的第一温度检测信号达到设定值时，控制所述污泥输送机构(25)开启。
3.根据权利要求2所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述污泥干化机(20)包括多台，所述第一循环泵(41)为变频循环泵；在开机过程中，所述控制器(C)还用于获取待启动的污泥干化机(20)的数量n；当n＝1，且所述控制器(C)接收到的第二流量检测信号的值达到设定值时，所述控制器(C)用于控制所述第一循环泵(41)提升至第一设定频率fs1；当n＝2，且所述控制器(C)接收到的第二流量检测信号的值达到设定值时，所述控制器(C)用于控制所述第一循环泵(41)提升至第二设定频率fs2；当n＝3，且所述控制器(C)接收到的第二流量检测信号的值达到设定值时，所述控制器(C)用于控制所述第一循环泵(41)提升至第三设定频率fs3；其中，第一设定频率fs1＜第二设定频率fs2＜第三设定频率fs3。
4.根据权利要求2所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述污泥干化机(20)包括多台；所述控制器(C)还用于获取各污泥干化机(20)的冷凝器(22)的出风温度设定值的最大值Tsmax，并根据出风温度设定值的最大值Tsmax控制所述吸收式热泵(10)的放热部(12)输出的第一换热介质温度Tout，使Tout＞Tsmax+X1；其中，X1为预先设定的第一温差值。
5.根据权利要求4所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：各所述冷凝器(22)的第一换热介质输入端均设有调节阀，各所述调节阀与所述控制器(C)电连接；所述控制器(C)还用于根据所述冷凝器(22)的实际出风温度相对于出风温度设定值的偏差来对相应的所述调节阀的开度进行PID控制。
6.根据权利要求1所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：还包括控制器(C)和第一换热介质补充装置，所述第一换热介质补充装置包括第一换热介质储存器(71)、第一换热介质补充泵(72)和压力传感器(74)；所述第一换热介质补充泵(72)的输入端与所述第一换热介质储存器(71)连接，所述第一换热介质补充泵(72)的输出端与所述第一循环管路连接；所述压力传感器(74)设置在所述第一循环管路上，并与所述控制器(C)电连接；所述压力传感器(74)用于检测所述第一循环管路的压力，并将压力检测信号传输至所述控制器(C)；所述控制器(C)与所述第一换热介质补充泵(72)电连接，所述控制器(C)用于根据接收到的压力检测信号控制所述第一换热介质补充泵(72)。
7.根据权利要求6所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述第一换热介质补充泵(72)的输出端连接于所述冷凝器(22)的输出端与所述放热部(12)的输入端之间。
8.根据权利要求6所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述第一换热介质补充装置还包括与所述第一换热介质补充泵(72)的输出端连接的缓冲罐(73)。
9.根据权利要求8所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述第一换热介质补充泵(72)的输出端设有止回阀，所述第一换热介质补充泵(72)通过所述止回阀与所述第一循环管路以及所述缓冲罐(73)连接。
10.根据权利要求6所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述第一换热介质为水；还包括软化水装置(60)，所述软化水装置(60)的输入端和输出端分别与水源以及所述第一换热介质储存器(71)连接。
11.根据权利要求1所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述冷却塔(30)的下方设有用于收集冷却后的换热介质的储液槽(31)；还包括控制器(C)和第二换热介质补充装置，所述第二换热介质补充装置包括第二换热介质补充管路(81)、第二换热介质补充阀(82)和液位传感器(83)，所述第二换热介质补充管路的输出端与所述储液槽(31)连接，所述第二换热介质补充阀(82)设置在所述第二换热介质补充管路(81)上，所述液位传感器(83)设置在所述储液槽(31)内；所述第二换热介质补充阀(82)以及所述液位传感器(83)分别与所述控制器(C)电连接，所述液位传感器(83)用于检测所述储液槽(31)内的液位，并将液位检测信号传输至所述控制器(C)，所述控制器(C)用于根据接收到的所述液位检测信号控制所述第二换热介质补充阀(82)的开度。
12.根据权利要求1所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述第一循环泵(41)设置在所述冷凝器(22)的输出端与所述放热部(12)的输入端之间，所述第二循环热泵(51)设置在所述冷却塔(30)的输出端与所述蒸发器(23)的输入端之间。
13.根据权利要求1所述的热泵污泥干化系统，其特征在于：所述第一循环泵(41)包括多个，各所述第一循环泵(41)之间互相并联；所述第二循环泵(51)包括多个，各所述第二循环泵(51)之间互相并联。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种制热量大、能量利用率高的热泵污泥干化系统，以提升污泥干化系统的干化效率。
本发明的热泵污泥干化系统，包括吸收式热泵、污泥干化机、冷却塔、第一循环管路以及第二循环管路；所述吸收式热泵包括用于吸收热量的吸热部以及用于放出热量的放热部，所述污泥干化机包括循环风道、冷凝器、蒸发器以及污泥输送机构；
所述循环风道上还设有循环风机，所述循环风机用于使空气在所述循环风道中循环流动；所述循环风道经过所述冷凝器、所述蒸发器以及所述污泥输送机构，且所述污泥输送机构设置在所述冷凝器的出风口以及所述蒸发器的进风口之间；
所述第一循环管路用于容纳第一换热介质，所述第一循环管路上设置有第一循环泵，所述第一循环泵用于使所述第一换热介质在所述第一循环管路中循环流动；所述第一循环管路经过所述放热部以及所述冷凝器，所述冷凝器用于将所述第一循环管路中的热量转移至所述循环风道；
所述第二循环管路用于容纳第二换热介质，所述第二循环管路上设置有第二循环泵，所述第二循环泵用于使所述第二换热介质在所述第二循环管路中循环流动；所述第二循环管路经过所述吸热部、所述蒸发器以及所述冷却塔，且所述冷却塔的输入端与所述吸热部的输出端连接，所述蒸发器的输入端与所述冷却塔的输出端连接；所述蒸发器用于将所述循环风道中的热量转移至所述第二循环管路。
进一步的，还包括控制器、第一流量计、第二流量计和第一温度传感器，所述第一流量计设置在所述第一循环管路上，所述第二流量计设置在所述第二循环管路上，所述第一温度传感器设置在所述冷凝器的出风口；所述控制器与所述吸收式热泵、所述循环风机、所述污泥输送机构、所述第一循环泵、所述第二循环泵、所述第一流量计、所述第二流量计以及所述第一温度传感器电连接；
所述第一流量计用于检测所述第一循环管路中的第一换热介质的流量，并转换成第一流量检测信号发送至所述控制器；
所述第二流量计用于检测所述第二循环管路中的第二换热介质的流量，并转换成第二流量检测信号发送至所述控制器；
所述第一温度传感器用于检测所述冷凝器的出风温度，并转换成第一温度检测信号发送至所述控制器；
在开机过程中，所述控制器用于：
控制所述第二循环泵开启，使第二换热介质在第二循环管路中形成循环；
在接收到的第二流量检测信号的值达到相应的设定值时，控制所述第一循环泵开启；
在接收到的第一流量检测信号的值达到相应的设定值时，控制所述吸收式热泵以及所述循环风机开启；
在接收到的第一温度检测信号达到设定值时，控制所述污泥输送机构开启。
进一步的，所述污泥干化机包括多台，所述第一循环泵为变频循环泵；
在开机过程中，所述控制器还用于获取待启动的污泥干化机的数量n；
当n＝1，且所述控制器接收到的第二流量检测信号的值达到设定值时，所述控制器用于控制所述第一循环泵提升至第一设定频率fs1；
当n＝2，且所述控制器接收到的第二流量检测信号的值达到设定值时，所述控制器用于控制所述第一循环泵提升至第二设定频率fs2；
当n＝3，且所述控制器接收到的第二流量检测信号的值达到设定值时，所述控制器用于控制所述第一循环泵提升至第三设定频率fs3；
其中，第一设定频率fs1＜第二设定频率fs2＜第三设定频率fs3。
进一步的，所述污泥干化机包括多台；
所述控制器还用于获取各污泥干化机的冷凝器的出风温度设定值的最大值Tsmax，并根据出风温度设定值的最大值Tsmax控制所述吸收式热泵的放热部输出的第一换热介质温度Tout，使Tout＞Tsmax+X1；其中，X1为预先设定的第一温差值。
进一步的，各所述冷凝器的第一换热介质输入端均设有调节阀，各所述调节阀与所述控制器电连接；所述控制器还用于根据所述冷凝器的实际出风温度相对于出风温度设定值的偏差来对相应的所述调节阀的开度进行PID控制。
进一步的，还包括控制器和第一换热介质补充装置，所述第一换热介质补充装置包括第一换热介质储存器、第一换热介质补充泵和压力传感器；
所述第一换热介质补充泵的输入端与所述第一换热介质储存器连接，所述第一换热介质补充泵的输出端与所述第一循环管路连接；
所述压力传感器设置在所述第一循环管路上，并与所述控制器电连接；所述压力传感器用于检测所述第一循环管路的压力，并将压力检测信号传输至所述控制器；
所述控制器与所述第一换热介质补充泵电连接，所述控制器用于根据接收到的压力检测信号控制所述第一换热介质补充泵。
进一步的，所述第一换热介质补充泵的输出端连接于所述冷凝器的输出端与所述放热部的输入端之间。
进一步的，所述第一换热介质补充装置还包括与所述第一换热介质补充泵的输出端连接的缓冲罐。
进一步的，所述第一换热介质补充泵的输出端设有止回阀，所述第一换热介质补充泵通过所述止回阀与所述第一循环管路以及所述缓冲罐连接。
进一步的，所述第一换热介质为水；还包括软化水装置，所述软化水装置的输入端和输出端分别与水源以及所述第一换热介质储存器连接。
进一步的，所述冷却塔的下方设有用于收集冷却后的换热介质的储液槽；
还包括控制器和第二换热介质补充装置，所述第二换热介质补充装置包括第二换热介质补充管路、第二换热介质补充阀和液位传感器，所述第二换热介质补充管路的输出端与所述储液槽连接，所述第二换热介质补充阀设置在所述第二换热介质补充管路上，所述液位传感器设置在所述储液槽内；
所述第二换热介质补充阀以及所述液位传感器分别与所述控制器电连接，所述液位传感器用于检测所述储液槽内的液位，并将液位检测信号传输至所述控制器，所述控制器用于根据接收到的所述液位检测信号控制所述第二换热介质补充阀的开度。
进一步的，所述第一循环泵设置在所述冷凝器的输出端与所述放热部的输入端之间，所述第二循环热泵设置在所述冷却塔的输出端与所述蒸发器的输入端之间。
进一步的，所述第一循环泵包括多个，各所述第一循环泵之间互相并联；
所述第二循环泵包括多个，各所述第二循环泵之间互相并联。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、通过吸收式热泵为污泥干化机提供热量，并通过吸收式热泵对蒸发器输出的第二换热介质的热量进行回收，提高了制热量和能量利用率，从而提高了污泥干化的效率；
2、设置了多台污泥干化机，更充分地利用吸收式热泵提供的热量，以进一步提高污泥干化的效率；
3、设置了第一换热介质补充装置，以使第一循环管路的压力保持在正常范围，保证设备的正常运行。
（发明人：林天威;梁卓炯;易毅;向光富;叶昌宏;陈林杰;黄志豪;赖正宫;欧阳恒基）
