一种畜热式低温热泵污泥干燥系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统及方法，包括蒸发器和冷凝器，还包括干燥子系统、蓄热子系统和尾气子系统；干燥子系统包括干燥器和风机，干燥箱、风机、蒸发器和冷凝器依次连接成干燥回路；蓄热子系统包括蓄热器，蓄热器带有一个氢气进出口和一个氢气出口、内部设置换热管和蓄热介质，换热管与余热热源连成余热回路，氢气进出口连接带有氢气泵的第一干燥支管，氢气出口连接第二氢气泵，第二氢气泵出口一路连接第二干燥支管、另一路接入尾气子系统，两干燥支管另一端均接入干燥子系统。本发明专利技术采用氢气作为干燥介质，并与金属氢化物畜热装置耦合，提供了一种高效节能的畜热式低温热泵污泥干燥系统。

Sludge drying system and method for livestock heat type low temperature heat pump

The invention discloses a sludge drying system and a method for a regenerative cryogenic heat pump, including an evaporator and a condenser, including a drying subsystem, a heat storage subsystem and a tail gas subsystem; a drying subsystem comprises a dryer and a fan, a drying box, a fan, an evaporator and a condenser are connected in turn to a drying circuit; and a heat storage subsystem. The regenerator consists of a hydrogen inlet and outlet, a hydrogen outlet, a heat exchange tube and a heat storage medium. The heat exchange tube is connected with the waste heat source to form a waste heat loop. The hydrogen inlet and outlet are connected with the first dry branch pipe with the hydrogen pump, the hydrogen outlet is connected with the second hydrogen pump, and the second hydrogen pump outlet is connected with the second hydrogen pump along the way. The drying branch pipe and the other way are connected to the exhaust subsystem, and the two drying branch pipe is connected to the drying subsystem at the other end. The invention adopts hydrogen as a drying medium and is coupled with a metal hydride livestock heating device to provide a livestock heat pump sludge drying system with high efficiency and energy saving.

【技术实现步骤摘要】
一种畜热式低温热泵污泥干燥系统及方法
本专利技术属于污泥干燥
，具体涉及一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统及方法。
技术介绍
随着我国经济、社会的快速发展和污水处理能力的不断提升，由此产生的污泥量也迅速增加，据统计，到2016年污泥的年排放量已超过4000万t。污泥的主要成分为水，其含水率高达98％，即使经过脱水处理后的泥饼，仍然有80％的水分。污泥含水率高意味着热值低，体积大，不利于焚烧，堆肥和卫生填埋等后续的处置。因此，降低污泥含水率是污泥处理与处置的关键。热泵干燥技术利用蒸发器来给空气降温除湿,并回收热泵系统的冷凝热,弥补空气中因为冷却除湿时散失的热量,是一种高效节能的除湿方式。传统的热泵干燥系统采用空气作为传热介质，在低温常压下干燥物料时,空气与物料间的传热推动力与传质推动力均较小,而空气与物料间的对流换热系数、对流传质系数也相对较小,致使物料的干燥速率受到一定制约。此外，热泵干燥系统还常常与畜热装置耦合来回收或利用环境中不稳定的能量来源。例如高广春(高广春,王剑锋.相变贮热在热泵干燥机组中的应用研究[J].太阳能学报,2001,22(3):262-265.)等采用切片石蜡作为相变材料，对其储能和放能的效率进行了研究，证明了其在热泵干燥系统中具有明显的节能潜力。而吴薇(吴薇,王玲珑,苏鹏飞,等.不同蓄能材料的太阳能热泵系统性能对比[J].农业工程学报,2014,30(12):184-191.)等的实验研究表明，石蜡在相变过程产生的体积膨胀会对导致换热器真空管涨裂，带来安全隐患。中国专利CN201520984399公开了太阳能集热系统中采用了水作为畜热介质，储存收集自太阳能换热器中的热能，但这对畜热装置的保温性提出了很高的要求。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供过一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统及方法，采用扩散系数高，导热能力强，传质传热阻力小的氢气作为干燥介质，并与金属氢化物畜热装置耦合，提供了一种高效，节能的畜热式低温热泵污泥干燥系统。一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统，包括热泵系统，热泵系统的工质回路中包括蒸发器和冷凝器，还包括干燥子系统、蓄热子系统和尾气子系统；所述干燥子系统包括干燥器和第一风机，干燥器带有干燥气入口、干燥气出口和尾气出口，干燥气出口、第一风机、所述蒸发器、所述冷凝器和干燥气入口之间由干燥管路依次连接成干燥回路，尾气出口接入所述尾气子系统；所述蓄热子系统包括：蓄热器，蓄热器带有一个氢气进出口和一个氢气出口、内部设置换热管和蓄热介质，所述氢气进出口连接第一干燥支管，第一干燥支管上设置第一氢气泵，所述氢气出口分两路，其中一路连接第二干燥支管、另一路接入所述尾气子系统，第二干燥支管上设置第二请气泵，所述第一干燥支管和第二干燥支管的另一端均接入所述蒸发器和冷凝器之间的干燥管路；余热热源，通过热源管路与所述换热管连成余热回路，热源管路上设置余热导流泵。各连接管路上对应设置控制阀。第一干燥支管上、第二干燥支管上、连接尾气子系统的管路上、第一干燥支管在干燥子系统的接入点与蒸发器之间以及第二干燥支管在干燥子系统的接入点与冷凝器之间均设置对应控制阀。热泵系统包括压缩机、蒸发器、节流阀、冷凝器，压缩机、蒸发器、节流阀、冷凝器、压缩机依次由工质管路连接，形成工质回路。低温低压的工质从工质管路经压缩机压缩后变成高温高压过热工质进入冷凝器，在冷凝器中工质放热给低干冷氢气，而自身变为高压中温饱和工质并进入节流阀，经节流阀调节后变为低温低压的饱和气液的混合工质，并进入蒸发器，在蒸发器中，工质吸收低温高湿度的氢气的热量而自身变为低温低压的饱和气，再次进入压缩机开始下一个循环，工质优选为R22或R134a。干热氢气通过干燥器吸收水分后变为低温高湿氢气进入蒸发器，在蒸发器中被工质冷却后变为含水量极少的干冷氢气，冷却下来的冷凝水通过管道排出干燥系统。干冷氢气进入冷凝器加热到40～60℃的干热状态，进入下一个循环。优选地，所述蓄热子系统还包括氢气储罐，所述氢气储罐与蓄热器的氢气进出口之间通过第三氢气泵连接。便于对蓄热器中进行氢气补齐或储存蓄热器中释放的氢气。优选地，所述干燥器包括：密封箱体，密封箱体内沿污泥运送方向由第一闸门和第二闸门依次分隔为进料区、干燥区和卸料区，所述尾气出口位于卸料区；对应设于进料区、干燥区和卸料区内的第一履带、第二履带和第三履带；以及依次沿第一履带、第二履带和第三履带运送污泥的若干污泥斗。所述第一履带和第三履带的履带材质为橡胶；所述第二履带材质为12～60目不锈钢丝网；各履带宽度为120cm；各履带轮之间有10～15cm的间隙。所述第一闸门和第二闸门均采用感应自动闸门，当有泥斗靠近时自动打开闸门，全部通过后自动关闭。闸门开启最高高度高出污泥泥斗最高点1cm左右。与闸门接触的墙体边设有密封条，维持干燥箱的密封性。所述污泥斗由不锈钢丝网制成，材质采用12～60目不锈钢丝网；长度100cm，宽度100cm，有效深度10cm。优选地，所述密封箱体内设有氢气浓度监测仪、氧气浓度监测仪和报警器。用于实时监测干燥箱内的氢气浓度和氧气浓度，超出安全范围时进行报警。氢气的爆炸极限浓度范围是4.1％～74.2％(体积浓度)，低于和高于该范围均不会产生爆炸危险。对于本专利技术装置，需要求氢气浓度不低于80％，低于80％停止运行。优选地，所述干燥气入口设于干燥区底部，所述第二履带下方设置布气板，所述第二履带为不锈钢丝网履带；所述干燥气出口位于干燥区顶部。布气板水平布置，位于第二履带底部，布气板上在第二履带的投影区域中均匀分布布气孔。为方便进料和提高干燥效率，进一步优选地，还包括一造粒机，该造粒机通过螺旋输送机接入进料区内第一履带上方。所述造粒机将污泥切割并成型为粒径1cm的球形或立方体型污泥颗粒。颗粒污泥经螺旋输送机输送至污泥斗，装填高度不超过污泥斗有效深度。压滤污泥进入造粒机成为颗粒状污泥，经螺旋输送机输送至放置于第一履带上的泥斗，当履带前进时，第一闸门自动打开，污泥斗通过闸门后到达干燥区的第二履带，同时闸门自动关闭。装有污泥的泥斗被履带输送至位于干燥箱中的第二履带上，具有一定温度的干燥氢气从位于履带底部的氢气入口释放，穿过第二履带和污泥斗对污泥进行干燥，含湿氢气从干燥区顶部氢气出口流向蒸发器，污泥在干燥的同时随第二履带缓慢前行，当到达第二闸门时，闸门自动开启，污泥斗从第二履带运输至第三履带上，同时关闭第二闸门。进一步优选地，所述进料区还连接有一段与空气连通的通气管，通气管上设置控制阀；所述进料区与卸料区之间由空气管连通，连接尾气出口和燃烧子系统的尾气管路上设置第二风机。从干燥装置外引入空气，空气通过空气管依次引入进料区和卸料区，卸料区的气体被空气置换，直至氢气浓度低于4％，废气最终引至燃烧器燃烧排放，气体置换结束后，即可进行卸料，空的污泥泥斗运至第一履带回用。进一步优选地，所述燃烧子系统包括燃烧器及对应控制阀。燃烧子系统的燃料来自于畜热装置和干燥箱的废气和氢气，助燃气为空气，燃烧产生的热经过回收可为畜热装置回收，或给企业供暖。优选地，所述蓄热器包括：两层密封外壳；设于内层密封外壳内的气压传感器以及所述换热管和蓄热介质；以及设于两层密封外壳之间的氢气泄露报警器。所述第一密封壳体和第二密封壳体均为不锈钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统，包括热泵系统，热泵系统的工质回路中包括蒸发器和冷凝器，其特征在于，还包括干燥子系统、蓄热子系统和尾气子系统；所述干燥子系统包括干燥器和第一风机，干燥器带有干燥气入口、干燥气出口和尾气出口，干燥气出口、第一风机、所述蒸发器、所述冷凝器和干燥气入口之间由干燥管路依次连接成干燥回路，尾气出口接入所述尾气子系统；所述蓄热子系统包括：蓄热器，蓄热器带有一个氢气进出口和一个氢气出口、内部设置换热管和蓄热介质，所述氢气进出口连接第一干燥支管，第一干燥支管上设置第一氢气泵，所述氢气出口分两路，其中一路连接第二干燥支管、另一路接入所述尾气子系统，第二干燥支管上设置第二请气泵，所述第一干燥支管和第二干燥支管的另一端均接入所述蒸发器和冷凝器之间的干燥管路；余热热源，通过热源管路与所述换热管连成余热回路，热源管路上设置余热导流泵。

【技术特征摘要】
2018.05.07 CN 20181042742971.一种蓄热式低温热泵污泥干燥系统，包括热泵系统，热泵系统的工质回路中包括蒸发器和冷凝器，其特征在于，还包括干燥子系统、蓄热子系统和尾气子系统；所述干燥子系统包括干燥器和第一风机，干燥器带有干燥气入口、干燥气出口和尾气出口，干燥气出口、第一风机、所述蒸发器、所述冷凝器和干燥气入口之间由干燥管路依次连接成干燥回路，尾气出口接入所述尾气子系统；所述蓄热子系统包括：蓄热器，蓄热器带有一个氢气进出口和一个氢气出口、内部设置换热管和蓄热介质，所述氢气进出口连接第一干燥支管，第一干燥支管上设置第一氢气泵，所述氢气出口分两路，其中一路连接第二干燥支管、另一路接入所述尾气子系统，第二干燥支管上设置第二请气泵，所述第一干燥支管和第二干燥支管的另一端均接入所述蒸发器和冷凝器之间的干燥管路；余热热源，通过热源管路与所述换热管连成余热回路，热源管路上设置余热导流泵。2.根据权利要求1所述蓄热式低温热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述蓄热子系统还包括氢气储罐，所述氢气储罐与蓄热器的氢气进出口之间通过第三氢气泵连接。3.根据权利要求1所述蓄热式低温热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述干燥器包括：密封箱体，密封箱体内沿污泥运送方向由第一闸门和第二闸门依次分隔为进料区、干燥区和卸料区，所述尾气出口位于卸料区；对应设于进料区、干燥区和卸料区内的第一履带、第二履带和第三履带；以及依次沿第一履带、第二履带和第三履带运送污泥的若干污泥斗。4.根据权利要求3所述蓄热式低温热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述密封箱体内设有氢气浓度监测仪、氧气浓度监测仪和报警器。5.根据权利要求3所述蓄热式低温热泵污泥干燥系统，其特征在于，所述干燥气入口设于干燥区底部，所述第二履带下方设置布气板，所述第二履带为不锈钢丝网履带；所述干燥气出口位于干燥区顶部。6.根据权利要求3所述蓄热式低温热泵污泥干燥系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：田志国，蒋伯忠，成昊，朱文秀，冯华军，沈东升，
申请(专利权)人：浙江大学苏州工业技术研究院，江苏博尔科环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32