一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统，包括太阳能供热子系统、干燥装置子系统、光伏供电子系统、太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统，太阳能供热子系统分别为干燥装置子系统和太阳能热水热泵子系统提供高温的湿热空气；干燥装置子系统对湿污泥进行干燥，并且将排除的湿热空气输入到除湿热泵子系统，所述除湿热泵子系统对湿空气进行干燥后输入到太阳能供热子系统，循环利用余热；太阳能热水热泵子系统接收太阳能供热子系统输入的湿热空气，并将湿热空气转换为高温干热空气后输入到干燥装置子系统内；光伏供电子系统分别为太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统供能，能够提高系统的能源利用率，降低污泥干化成本。

A New Solar Energy Heat Pump Combined Sludge Drying System

The invention discloses a new type of solar heat pump combined sludge drying system, which includes solar heating subsystem, drying device subsystem, photovoltaic power supply subsystem, solar hot water heat pump subsystem and dehumidification heat pump subsystem. The solar heating subsystem provides high temperature humid and hot air for drying device subsystem and solar hot water heat pump subsystem respectively; and the drying device subsystem. The wet sludge is dried and the excluded hot and humid air is input into the dehumidification heat pump subsystem, which dries the wet air and then inputs it into the solar heating subsystem to recycle the waste heat. The solar hot water heat pump subsystem receives the wet and hot air from the solar heating subsystem and converts the wet and hot air into high temperature dry and hot air and then inputs it into drying. In the device subsystem, the photovoltaic power supply subsystem provides energy for the solar hot water heat pump subsystem and the dehumidification heat pump subsystem respectively, which can improve the energy utilization rate of the system and reduce the cost of sludge drying.

【技术实现步骤摘要】
一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统
本专利技术属于污泥干化处理
，尤其涉及一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统。
技术介绍
污泥干化(也称干燥)是实现污泥无害化、减量化、资源化处理的关键环节，对于实现污泥的稳定化、减量化，减少储存和运输的体积，对污泥的资源化利用起到越来越重要的作用。利用便宜可再生能源的太阳能干化技术具有清洁、环保、无污染的特点。但太阳能本身是间歇性能源，其能流密度低、不连续、不稳定；太阳能的这些特性，使其难于满足污泥等物料干燥动力学的能量需求，因而直接影响到太阳能干燥技术的推广应用。热泵干燥技术是一种节能的干燥技术，其能够回收干燥废气的显热和水蒸气潜热，因而现有的污泥干化技术将太阳能技术与热泵干燥技术相结合，形成了太阳能热泵联合污泥干化技术，其能够克服单一太阳能热源的缺点，又能够降低污泥干化的能耗。对污泥干化的过程一般是通过高温加热或者自然干化完成。如公告号为CNI01148309的专利，该专利公开了一种带式污泥干燥机，该专利的缺点在于:在干燥污泥的过程中，会将大量的热湿空气排出，故需一直补充自然风和热空气，使厢体内维持在工作温度。而将热空气加热到可使厢体内维持在工作温度的温度时，需大量热量，即需消耗大量的能源。导致能源利用率低，成本高。再如公告号为CN202744432U的专利，该专利公开了一种太阳能热泵污泥干燥房，该专利缺点是占地面积大，干燥污泥的效率低下，在温度较低的冬季以及没有阳光的阴雨天和夜晚无法工作，受天气影响大。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术提出了一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统，能够提高系统的能源利用率，降低污泥干化成本，保证夜间或太阳能不足情况下的污泥干化所需能量，并能降低污泥干化过程的碳排放强度。本专利技术所采用的技术方案如下：一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统，包括热泵供热子系统、太阳能供热子系统、干燥装置子系统和光伏供电子系统；所述热泵供热子系统包括太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统，所述太阳能供热子系统太阳光的辐射能转化为热能，分别为干燥装置子系统和太阳能热水热泵子系统提供高温的湿热空气；所述干燥装置子系统对湿污泥进行干燥，并且将排除的湿热空气输入到除湿热泵子系统，所述除湿热泵子系统对湿空气进行干燥后输入到太阳能供热子系统，循环利用余热；所述太阳能热水热泵子系统接收太阳能供热子系统输入的湿热空气，并将湿热空气转换为高温干热空气后输入到干燥装置子系统内；所述光伏供电子系统将太阳能转换为电能，分别为太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统供能。进一步，所述太阳能供热子系统包括太阳能集热器，所述太阳能集热器包括空气集热箱和储热水箱，冷空气通过冷空气进口管道进入空气集热箱加热后，通过气泵a把热空气通过热空气出口管道进入干燥装置子系统；同时，储热水箱中的水被加热后，通过气泵b将产生的湿热空气通过热空气出口管道输入太阳能热水热泵子系统。进一步，所述太阳能热水热泵子系统包括依次连接的蒸发器、第二压缩机、第二冷凝器和第二节流阀，形成冷凝剂的循环回路；所述蒸发器和第二冷凝器之间通过管路形成湿空气干燥管道，对湿热空气干燥后获得高温干热空气，并与太阳能供热子系统中的热空气汇合，一同通入干燥装置子系统；进一步，所述干燥装置子系统包括圆筒干燥室，所述圆筒干燥室的输入端连接热空气出口管道，输入端还设有污泥进口，所述圆筒干燥室的输出端通过湿空气进口管道连接除湿热泵子系统，输出端还设有污泥出口，所述圆筒干燥室内部设有螺旋进料器；所述圆筒干燥室的圆筒外壁选用聚光材料，所述圆筒干燥室的圆筒空腔与圆筒外壁之间抽真空。进一步，所述除湿热泵子系统包括依次连接的除湿蒸发器、第一压缩机、第一冷凝器和第一节流阀，形成冷凝剂的循环回路；所述除湿蒸发器与第一冷凝器之间通过管路形成湿空气干燥管道，对湿热空气干燥后获得高温干热空气，并将高温干热空气输入到太阳能集热器，循环利用余热。进一步，所述光伏供电子系统通过光伏板发电供给第一压缩机和第二压缩机。进一步，所述光伏板下面安装有微管集热器，通过导热管道连接蒸发器，将光伏电池产生的废热导入热泵系统进行利用，既达到给光伏板降温的目的又能提高热泵效率。进一步，所述光伏板选用高效单晶硅电池板。本专利技术的有益效果：本专利技术通过将太阳能供热技术、光伏发电技术和热泵技术有效结合，形成了稳定高效节能的污泥太阳能热泵干化系统。本专利技术能够充分利用太阳能的热量，并回收湿空气中水蒸气的潜热，同时通过太阳能供热子系统的储热水箱来保证夜间或太阳能不足情况下的污泥干化所需能量，其中热泵的压缩泵通过光伏发电供能，光伏发电产生的废热通过微管集热技术有效利用，不仅对光伏发电系统有效降温并且进一步提高热泵效率。通过太阳能蓄热与热泵技术的使用，以及干燥室采用聚光圆筒螺旋式，最大限度利用太阳能的优势，并通过光伏发电利用太阳能发电，进一步节约能源，因此该系统在实现污泥干化过程中一次能源消耗大幅度降低，同时大幅度降低了污泥干化过程的碳排放强度。附图说明图1本专利技术的系统连接图；图中，1、第一压缩机；2、第一冷凝器；3、第一节流阀；4、除湿蒸发器；5、湿空气进口管道；6、干热空气出口管道a；7、太阳能集热器；8、储热水箱；9、空气集热箱；11、湿热空气管道；12、热空气出口管道；13、气泵a；14、气泵b；15、冷空气进口管道；16、第二压缩机；17、第二冷凝器；18、第二节流阀；19、蒸发器；20、干热空气出口管道b；21、圆筒干燥室；22、圆筒空腔；23、螺旋进料器；24、热空气管道；25、湿空气管道；26、污泥进口；27、污泥出口；28、圆筒外壁；29、光伏供电子系统；30、对第一压缩机供电31、对第二压缩机供电。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统，包括热泵供热子系统、太阳能供热子系统、干燥装置子系统和光伏供电子系统；热泵供热子系统包括太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统，太阳能供热子系统包括太阳能集热器7，太阳能集热器7包括空气集热箱9和储热水箱8将太阳光的辐射能转化为热能，若环境空气约25℃，冷空气通过冷空气进口管道15进入空气集热箱9并被加热到100℃以上，通过气泵a13把热空气通过热空气出口管道进入圆筒干燥室21；同时，储热水箱8中的水被加热到接近100℃，通过气泵b14将产生的湿热空气通过热空气出口管道11输入太阳能热水热泵子系统。太阳能热水热泵子系统包括依次连接的蒸发器19、第二压缩机16、第二冷凝器17和第二节流阀18，形成冷凝剂的循环回路；蒸发器19和第二冷凝器17之间通过管路形成湿空气干燥管道，蒸发器19接收湿热空气后，蒸发器19将湿热空气中的大部分水凝结，并且湿热空气中的部分热量传递给冷凝剂，冷凝剂通过第二压缩机16后进入第二冷凝器17放出大量的热，把之前经过蒸发器19的湿热空气加热为高温干热空气，并通过干热空气出口管道b20与太阳能供热子系统中的热空气出口管道12(热空气管道24)汇合，一同通入干燥装置子系统的圆筒干燥室21。干燥装置子系统包括圆筒干燥室21，圆筒干燥室21是污泥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统，其特征在于，包括热泵供热子系统、太阳能供热子系统、干燥装置子系统和光伏供电子系统；所述热泵供热子系统包括太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统；所述太阳能供热子系统太阳光的辐射能转化为热能，分别为干燥装置子系统和太阳能热水热泵子系统提供高温的湿热空气；所述干燥装置子系统对湿污泥进行干燥，并且将排除的湿热空气输入到除湿热泵子系统，所述除湿热泵子系统对湿空气进行干燥后输入到太阳能供热子系统，循环利用余热；所述太阳能热水热泵子系统接收太阳能供热子系统输入的湿热空气，并将湿热空气转换为高温干热空气后输入到干燥装置子系统内；所述光伏供电子系统将太阳能转换为电能，分别为太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统供能。

【技术特征摘要】
1.一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统，其特征在于，包括热泵供热子系统、太阳能供热子系统、干燥装置子系统和光伏供电子系统；所述热泵供热子系统包括太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统；所述太阳能供热子系统太阳光的辐射能转化为热能，分别为干燥装置子系统和太阳能热水热泵子系统提供高温的湿热空气；所述干燥装置子系统对湿污泥进行干燥，并且将排除的湿热空气输入到除湿热泵子系统，所述除湿热泵子系统对湿空气进行干燥后输入到太阳能供热子系统，循环利用余热；所述太阳能热水热泵子系统接收太阳能供热子系统输入的湿热空气，并将湿热空气转换为高温干热空气后输入到干燥装置子系统内；所述光伏供电子系统将太阳能转换为电能，分别为太阳能热水热泵子系统和除湿热泵子系统供能。2.根据权利要求1所述的一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统，其特征在于，所述太阳能供热子系统包括太阳能集热器(7)，所述太阳能集热器(7)包括空气集热箱(7)和储热水箱(8)，冷空气通过冷空气进口管道(15)进入空气集热箱(9)加热后，通过气泵a(13)把热空气通过热空气出口管道(12)进入干燥装置子系统；同时，储热水箱(8)中的水被加热后，通过气泵b(14)将产生的湿热空气通过湿空气出口管道(11)输入太阳能热水热泵子系统。3.根据权利要求2所述的一种新型太阳能热泵联合污泥干化系统，其特征在于，所述太阳能热水热泵子系统包括依次连接的蒸发器(19)、第二压缩机(16)、第二冷凝器(17)和第二节流阀(18)，形成冷凝剂的循环回路；所述蒸发器(19)和第二冷凝器(17)之间连通形成湿空气干燥管道，将湿热空气干燥后获得高温干热空气，并与太阳能供热子系统中...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯永强，王爽，陈杰，余猛云，戴玉洁，胡倩润，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32