[实用新型]一种热泵耦合吸附式干燥污泥的密闭系统

说明书

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技术领域

本发明涉及一种利用热泵耦合吸附式除湿处理空气用于干燥污泥的密闭系统，具体可以说是采用制冷工质循环回路、吸湿剂再生介质循环回路和干燥介质循环回路这三个介质循环回路相结合的一种密闭污泥干燥系统，属于热泵除湿技术、吸附除湿技术与污泥干燥技术领域。

背景技术

生活污水与工业废水处理厂产生大量的污泥。为了减少运费、填埋费、燃料费、处理处置设施投资等，有必要以最低的成本进行减量。最经济的减量措施通常是机械脱水。由于污泥性质等复杂原因，常规的机械脱水设备只能将污泥脱至含水率80～85％左右。如果没有进行干化处理，将大大增加后续污泥处理设施的体积而提高处理费用。

利用热风干燥脱水后的污泥是一种普遍的方法。热风干燥装置可分为开路式系统和闭路式系统。开路式系统是指干燥介质离开干燥室经过除尘除臭处理后直接排到外界环境，闭路式系统指干燥介质在干燥室内全部循环使用。

闭路式干燥系统提供两个主要优点。首先，封闭式干化模式可以很容易地保持恒定的干燥环境，由此干燥介质的温度和相对湿度都可以精确地控制。第二，封闭式干化模式不向外界环境排放干燥介质，无臭气外溢，无需安装复杂的除臭装置。

在一个密闭系统循环使用干燥介质需要满足两个条件。其一，对离开干燥室的干燥介质冷却除湿，降低相对湿度。其二，对冷却除湿后的低温干燥介质加热，达到进入干燥室所需的温度。采用热泵除湿技术可以很容易地满足以上的两个要求。

热泵除湿技术是应用一个制冷剂的蒸汽压缩循环来实现除湿。常规的热泵除湿装置由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀这四大部件组成。由压缩机出来的高温高压气体制冷剂进入冷凝器，把热量传给已除湿的空气让其升温后，冷凝成常温高压液体，经膨胀阀节流后进入蒸发器，吸收由干燥室出来的湿空气的热量，将湿空气冷却到露点温度以下，析出凝结水，从而达到除湿的目的，变成低温低压气体，再被压缩机吸入压缩，如此往复循环。热泵除湿装置能够回收湿空气的潜热，因此节能效果显著，已成为一种很有竞争力的除湿干燥技术。

常规的热泵除湿装置存在的最大弊病是不能为干燥介质提供深度除湿，热泵除湿后的热风还是含有较高的相对湿度，降低了干燥过程的效率。热泵除湿的不足可以通过利用一个辅助除湿方法来解决。吸附式除湿是另一种有效的除湿方法。所采用的吸湿剂有硅胶、铝胶和分子筛。热泵与吸附式除湿耦合系统可以为干燥介质提供深度除湿。吸水饱和的吸湿剂必须进行解吸处理，即所谓“再生”，材料才能再次获得吸附活性。加热再生是一种常用的再生方法。由于加热再生方法能耗巨大，吸附式除湿受困于高昂的运行费用，不适宜于大型除湿项目，因此在污泥干燥领域应用不多。

中国专利文献CN101526301A公布了一种热泵与吸附式耦合干燥系统，适宜于食品、果蔬、药品、织物和谷物种子等干燥。吸湿剂的再生可以利用工厂废热、余热或太阳能为再生热源。大多数的生活污水处理厂建立在偏僻的地点，无法获得足够的工业废热或余热。如果使用太阳能为再生热源则需额外的投资。另外，太阳能的不稳定性(太阳能不足和无太阳能的时候)会造成吸附式除湿能力波动。

中国专利文献CN102716644A和CN203803339U公布了一种热泵与转轮吸附除湿耦合运行干燥机，适宜于食品、木材和纸张等干燥。吸附转轮再生需要的能源从制冷剂的冷凝热获得。剩余的冷凝热用于加热经过蒸发器和吸附转轮后的干燥介质。这种冷凝热分享方式会导致进入干燥室的干燥介质的温度偏低，降低干燥过程的效率。

再则，以上描述的热泵与吸附式除湿耦合系统使用外界新鲜空气为再生介质，对饱和的吸湿剂进行解吸后排出系统。此种非封闭式干化模式不适宜于污泥干燥。如果污泥干燥过程发生波动，系统不能避免污泥中不同类型的有机物挥发，产生恶臭气体。恶臭气体会被吸湿剂吸附，然后被再生介质解吸，随着再生介质排到外界环境中，造成二次环境污染。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出一种适宜于污泥干燥的全密闭式热泵与吸附式除湿耦合系统。该系统结合热泵除湿能力和吸附式除湿能力对干燥空气进行深度除湿，提高干燥过程的效率，同时利用制冷工质循环回路产生的余热作为吸湿剂再生热源，降低系统的能源消耗。

本发明实现的装置是由热泵系统制冷剂循环回路、吸附系统再生空气循环回路和用于干燥污泥的空气循环回路这三个闭合回路组成。