太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統技術方案

本發明專利技術涉及太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統，屬于污泥干化技術領域。為提高太陽能污泥干化技術的能量利用率，所提供的系統包括：太陽能暖房子系統，包括暖房圍護模塊、底板模塊及氣體導流模塊；該暖房圍護模塊構成暖房子系統外部框架，底板模塊承載待干化的污泥，氣體導流模塊從外部向暖房子系統內部導入熱空氣并將暖房子系統內部的濕空氣排出；熱泵子系統，其與氣體導流模塊連接，通過氣體導流模塊向暖房子系統內導入熱空氣并對暖房子系統排出的濕空氣除濕。該系統采用太陽能暖房進行污泥干化，維護簡單，可靠性高，且與熱泵子系統之間作濕氣外排、熱氣內輸，系統結構緊湊，并利用熱泵來加熱、除濕，從而提高了污泥干化過程的能量利用率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于污泥干化
，涉及一種太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統。
技術介紹
污泥干化是市政 污水處理的重要環節，也是一個能耗較大的工藝過程。通過干化處理來降低污泥的含水率可以達到資源化、穩定化、減量化和無害化的目的。目前有利用太陽能來干化污泥的技術思路，由于可以無償地使用豐富的太陽能資源，因此能夠節約大量的常規能源，具有較大的經濟與環境效益。其中，太陽能利用的主要特點包括:(I)普遍性:太陽光普照大地，無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發和利用，且無須開采和運輸；(2)無污染性:開發利用太陽能不會污染環境，它是最清潔的能源之一，在環境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的；(3)能源巨大:每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸的標煤，其總量是現今世界上可以開發的最大能源；(4)長久性:根據目前太陽產生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。但同時，在目前的現有技術條件下，應用太陽能也同樣存在如下幾點缺陷:(I)分散性:到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說來，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直于太陽光方向I平方米的面積上接收到的太陽能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，則只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有1/5左右，這樣的能流密度是很低的；(2)不穩定性:由于受到晝夜、季節、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的又是極不穩定的，這給太陽能的大規模應用增加了難度。基于上述原因，正是由于太陽能存在能流密度低、非連續性以及受天氣影響大等各項缺點，所以僅使用太陽能則無法保證在一段時間內完成所需的污泥處理量。由此，如何更加合理并有效地利用太陽能進行污泥干化處理，是目前市政污水處理系統中一個非常有價值的課題與待完善的技術。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題是如何提高太陽能污泥干化技術的能量利用率。(二)技術方案為解決上述技術問題，本專利技術提供一種太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統，包括:太陽能暖房子系統，其包括暖房圍護模塊、底板模塊及氣體導流模塊；所述暖房圍護模塊構成所述太陽能暖房子系統的外部框架，所述底板模塊用于承載待干化的污泥，所述氣體導流模塊用于從外部向太陽能暖房子系統內部導入熱空氣并將太陽能暖房子系統內部的濕空氣排出；熱泵子系統，其熱源包括外部環境大氣以及中水，其與所述氣體導流模塊相連接，內設有由蒸發器組、膨脹閥組、冷凝器、定頻壓縮機及相應的管道構成的封閉循環系統，用于通過所述氣體導流模塊向所述太陽能暖房子系統內導入熱空氣并對從太陽能暖房子系統排出的濕空氣進行除濕。其中，所述暖房圍護模塊包括由對太陽光具有選擇透過性的保溫材料組成的圍護結構。其中，所述底板模塊包括兩層，下層為保溫層，上層為污泥承載層。其中，所述太陽能暖房子系統還包括保溫膜層，所述保溫膜層設置于所述暖房圍護模塊上方，所述保溫膜層連接有用于將其攤開或收起的驅動裝置。其中，所述太陽能暖房子系統還包括翻泥模塊，所述翻泥模塊設置于污泥層上方，其中心部位設置有轉筒，所述轉筒上固定安裝有螺紋梳刀，并連接驅動電機以在電機驅動下進行自轉及直線方向上的移動。其中，所述氣體導流模塊包括軸流風機、暖房排風口及暖房進風口。其中，所述膨脹閥組的第一膨脹閥與所述蒸發器組的第一蒸發器串聯設置、所述膨脹閥組的第二膨脹閥與所述蒸發器組的第二蒸發器串聯設置、所述膨脹閥組的第三膨脹閥與所述蒸發器組的第三蒸發器串聯設置，從而形成三組串聯子管道。其中，所述三組串聯子管道并聯設置，形成并聯子管道。其中，所述并聯子管道與冷凝器、定頻壓縮機串聯設置，所形成的管道與所述氣體導流模塊的暖房排風口及暖房進風口分別連通。(三)有益效果本專利技術技術方案與現有技術相比較，具備如下幾點特征:(I)本專利技術采用太陽能暖房作為污泥干化的場所，維護簡單，可靠性高，且利用氣體導流模塊來與熱泵子系統之間作濕氣外排、熱氣內輸的工作，系統結構緊湊，并利用熱泵的加熱、除濕功能，從而提高了污泥干化過程的能量利用率。(2)進一步地，本專利技術采用充分利用空氣以及污水廠中水熱能的熱泵子系統，采用一臺定頻壓縮機工作就能完成加熱和除濕功能，其僅需要消耗少量電能或燃料能就可將干化暖房內的廢氣或周邊環境中蘊含的大量免費熱能變成滿足要求的高溫熱能來用于加熱暖房的進氣，其制取的有用熱能總是大于其所消耗的電能或燃料能，即熱泵子系統的熱效率總是大于1，從而進一步實現了節能，進而提高能量利用率。(3)更進一步地，根據熱泵子系統的結構設置，能夠實現在不同季節、不同熱源需求下污泥干化系統的全年高效運行。從而克服現有的太陽能利用過程中所存在的因太陽能自身導致的諸項不足，從而滿足處理污泥所需要的熱負荷要求，并盡可能的利用太陽能、夕卜界空氣熱源及中水熱源， 因此，顯然更進一步提高了能量利用率。附圖說明圖1為本專利技術所提供的太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統的結構示意圖。其中:1、暖房排風口 ；2、風機；3、蒸發器；4、蒸發器；5、水泵；6、進中水口 ；7、蒸發器；8、風機；9、室外大氣進風口 ；10、室外大氣出風口 ；11、定頻壓縮機；12、膨脹閥；13、出中水口 ；14、膨脹閥；15、膨脹閥；16、冷凝器；17、暖房進風口 ；18、驅動裝置；19、保溫膜層；20、圍護結構；21、軸流風機；22、翻泥模塊；23、污泥層；24、污泥承載層；25、保溫層。圖2是本專利技術的污泥干化系統在以環境空氣為熱源的熱泵子系統運行情況下的系統不意圖。圖3是本專利技術的污泥干化系統在以中水為熱源的熱泵子系統運行情況下的系統示意圖。圖4是本專利技術的污泥干化系統在除濕運行狀態下的系統示意圖。具體實施方式 為使本專利技術的目的、內容和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。為了提高太陽能污泥干化技術的能量利用率，本專利技術提供一種太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統，如圖1所示，所述系統包括:太陽能暖房子系統及熱泵子系統；其中，所述太陽能暖房子系統包括暖房圍護模塊、底板模塊、氣體導流模塊、保溫膜層19以及翻泥模塊22。所述暖房圍護模塊構成所述太陽能暖房子系統的外部框架，其包括由對太陽光具有選擇透過性的保溫材料組成的圍護結構20，所述保溫材料優選為玻璃或塑料薄膜或聚碳酸酯中空板，當太陽光照射到這類材料上時，由于這類材料對小波長，比如波長低于2.2 μ m的輻射能的穿透比很大，從而使大部分太陽能可以進入暖房。同時由于暖房中的物體溫度較低，其輻射能絕大部分位于波長大于3 μ m的紅外范圍內。而玻璃或塑料薄膜對于波長大于3 μ m的輻射能穿透比很小，從而阻止了輻射能向暖房外的散失。因此采用太陽能暖房作為污泥干化的場所，一方面可以使大部分太陽能穿過它們進入暖房，另一方面又能阻止暖房內物體的輻射能向暖房外散失，從而達到保溫效果。所述底板模塊位于暖房的底面，用于承載待干化的污泥，其分為上下兩層，下層為優選由聚苯乙烯板鋪成的保溫層25，可以有效防止熱量通過地下大量散失，上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統，其特征在于，包括：太陽能暖房子系統，其包括暖房圍護模塊、底板模塊及氣體導流模塊；所述暖房圍護模塊構成所述太陽能暖房子系統的外部框架，所述底板模塊用于承載待干化的污泥，所述氣體導流模塊用于從外部向太陽能暖房子系統內部導入熱空氣并將太陽能暖房子系統內部的濕空氣排出；熱泵子系統，其熱源包括外部環境大氣以及中水，其與所述氣體導流模塊相連接，內設有由蒸發器組(3、4、7)、膨脹閥組(12、14、15)、冷凝器(16)、定頻壓縮機(11)及相應的管道構成的封閉循環系統，用于通過所述氣體導流模塊向所述太陽能暖房子系統內導入熱空氣并對從太陽能暖房子系統排出的濕空氣進行除濕。

【技術特征摘要】
1.一種太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統，其特征在于，包括: 太陽能暖房子系統，其包括暖房圍護模塊、底板模塊及氣體導流模塊；所述暖房圍護模塊構成所述太陽能暖房子系統的外部框架，所述底板模塊用于承載待干化的污泥，所述氣體導流模塊用于從外部向太陽能暖房子系統內部導入熱空氣并將太陽能暖房子系統內部的濕空氣排出； 熱泵子系統，其熱源包括外部環境大氣以及中水，其與所述氣體導流模塊相連接，內設有由蒸發器組(3、4、7)、膨脹閥組(12、14、15)、冷凝器(16)、定頻壓縮機(11)及相應的管道構成的封閉循環系統，用于通過所述氣體導流模塊向所述太陽能暖房子系統內導入熱空氣并對從太陽能暖房子系統排出的濕空氣進行除濕。2.如權利要求1所述的太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統，其特征在于，所述暖房圍護模塊包括由對太陽光具有選擇透過性的保溫材料組成的圍護結構(20)。3.如權利要求1所述的太陽能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統，其特征在于，所述底板模塊包括兩層，下層為保溫層(25)，上層為污泥承載層(24)。4.如權利要求1所述的太陽 能和多熱源熱泵聯合的污泥干化系統，其特征在于，所述太陽能暖房子系統還包括保溫膜層(19)，所述保溫膜層(19)設置于所述暖房圍護模塊上方，所述保溫膜層(19)連接有...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊魯偉，呂君，張振濤，王傳奇，龐衛科，
申請(專利權)人：中國科學院理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：