污泥干燥用补气增焓热泵机组及污泥干燥系统的制作方法

1.本实用新型涉及污泥干燥处理领域，特别涉及污泥干燥用补气增焓热泵机组及污泥干燥系统。


背景技术：

2.对于工业废水污泥、生活废水污泥等污泥进行处理时一般都需要对污泥进行干燥，热泵型污泥干燥技术是一种常用的污泥烘干方式。
3.现有的热泵型污泥干燥技术采用热泵机组向污泥烘干室提供烘干热源。例如专利文献cn211005066u公开的一种基于热泵技术的出风引流式污泥干燥系统，包括污泥传送单元、热泵机组及风回路系统，其中热泵机组包括形成环路的冷凝器、节流阀、蒸发器、压缩机，冷凝器出口与烘房连接，空气经过冷凝器加热后成为热空气并进入烘房，热空气吸收污泥内部水分成为湿空气，经蒸发器冷凝排出湿热空气中的冷凝水，如此循环。风回路系统包括回热器，从烘房排出的湿热空气首先进入回热器回收热量，再进入蒸发器除湿，然后重新经过回热器加热，最后经过冷凝器升温，能够实现余热回收，降低单位供热量和制冷量下的功耗，提高能量利用效率。
4.但是，热泵机组的冷凝器能够达到的温度仍然有限，难以满足某些情况下的污泥干燥效率需求。现有技术中，对于热泵系统来说，为了提高冷凝器的温度，往往会采用补气增焓压缩机，在蒸发器的膨胀阀之前增加闪蒸罐，从冷凝器排出的制冷剂先通过闪蒸器膨胀阀进入闪蒸罐闪蒸，一部分制冷剂气化并通入补气增焓压缩机的补气口，未气化的液态制冷剂继续从闪蒸罐排向蒸发器之前的膨胀阀，经节流降压后进入蒸发器。由于制冷剂气化会吸收热量，因此能够提高进入蒸发器的制冷剂的过冷度，从而吸收更多的热量，经压缩后提高冷凝器的制热量。另外，在闪蒸罐内气化的制冷剂也会增加压缩机向冷凝器的排气量，从而增加冷凝器与外部进行热交换的制冷剂的量，从而实现补气增焓。上述补气增焓热泵系统如专利文献cn208952452u中公开的一种双冷凝器准二级超低温空气能热泵，即通过设置补气增焓压缩机和闪蒸器来保证冷凝器的供热需求。
5.但是，对于污泥干燥用热泵机组来说，热需求量较大，普通的闪蒸罐不易满足污泥干燥系统的供热需求。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种污泥干燥用补气增焓热泵机组，解决现有的补气增焓热泵机组难以满足污泥干燥系统的供热需求的问题。本实用新型的另外一个目的是提供一种污泥干燥系统，能够解决现有的污泥干燥系统难以通过现有的补气增焓热泵机组满足供热需求的问题。
7.本实用新型中采用如下技术方案：
8.污泥干燥用补气增焓热泵机组，包括补气增焓压缩机、冷凝器和蒸发器，蒸发器之前设有蒸发器节流装置；冷凝器的出口侧连接有补气用换热器，补气用换热器具有第一介
质侧和第二介质侧，第一介质侧供冷凝器排出的制冷剂通过，第一介质侧的出口设有两个支路，一个支路通向蒸发器前的蒸发器节流装置，另一个支路上设有补气用节流装置并通向第二介质侧，第二介质侧的出口通向补气增焓压缩机的补气口。
9.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，补气用换热器的第二介质侧对应的支路上设有补气用节流装置，能够实现制冷剂的节流降压，从而使第二介质侧内的制冷剂气化吸热，依靠补气用换热器的换热性能更好地实现用于通向蒸发器的第一介质侧中的制冷剂的过冷，从而提高蒸发器处能够吸收的热量，有利于提高冷凝器的温度；并且第二介质侧内气化后的制冷剂能够通过补气增焓压缩机上的补气口重新进入到补气增焓压缩机，提高了压缩机的进气量，同样有利于提高冷凝器的温度，与现有技术中采用闪蒸罐相比，通过设置补气用换热器和补气用节流装置能够实现补气增焓压缩机的补气，同时能够明显提升制冷剂的过冷度，从而较为容易地提高冷凝器的温度，解决现有的补气增焓热泵机组难以满足污泥干燥系统的供热需求的问题。
10.作为一种进一步限定的技术方案：所述补气用换热器为板式换热器。
11.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用板式换热器结构简单，技术成熟，成本低，能够为制冷剂的气化提供足够空间并且与液态制冷剂良好地实现热交换。
12.作为一种进一步限定的技术方案：所述补气用换热器的第一介质侧的出口与第二介质侧的进口位于补气用换热器的同一侧。
13.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于第二个支路的连接，有利于节省管路，降低成本。
14.作为一种进一步限定的技术方案：所述蒸发器节流装置为蒸发器节流阀。
15.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用蒸发器节流阀便于实现节流调节，方便地满足系统使用需求。
16.作为一种进一步限定的技术方案：所述补气用节流装置为补气用节流阀。
17.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用补气用节流阀便于实现节流调节，方便地满足系统使用需求。
18.作为一种进一步限定的技术方案：冷凝器设有两处以上，各处冷凝器并联布置以使通向污泥烘干室的供风气流依次通过。
19.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，有利于增大换热面积，保证对气流的加热效果。
20.作为一种进一步限定的技术方案：蒸发器设有两处以上，各处蒸发器并联布置以使污泥烘干室排出的气流依次通过。
21.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，有利于增大换热面积，保证通过补气增焓方式形成的过冷度大的制冷剂充分地吸收烘干气流的热量，更好地实现烘干气流的除湿。
22.作为一种进一步限定的技术方案：所述蒸发器处设有蒸发器风机，并且/或者，所述冷凝器处设有冷凝器风机。
23.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置风机能够提高气流流量，更好地保证蒸发器和/或冷凝器处的换热。
24.污泥干燥系统，包括污泥烘干室和用于向污泥烘干室提供热能的热泵机组，热泵
机组包括补气增焓压缩机、冷凝器和蒸发器，蒸发器之前设有蒸发器节流装置；冷凝器的出口侧连接有补气用换热器，补气用换热器具有第一介质侧和第二介质侧，第一介质侧供冷凝器排出的制冷剂通过，第一介质侧的出口设有两个支路，一个支路通向蒸发器前的蒸发器节流装置，另一个支路上设有补气用节流装置并通向第二介质侧，第二介质侧的出口通向补气增焓压缩机的补气口。
25.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，补气用换热器的第二介质侧对应的支路上设有补气用节流装置，能够实现制冷剂的节流降压，从而使第二介质侧内的制冷剂气化吸热，依靠补气用换热器的换热性能更好地实现用于通向蒸发器的第一介质侧中的制冷剂的过冷，从而提高蒸发器处能够吸收的热量，有利于提高冷凝器的温度；并且第二介质侧内气化后的制冷剂能够通过补气增焓压缩机上的补气口重新进入到补气增焓压缩机，提高了压缩机的进气量，同样有利于提高冷凝器的温度，与现有技术中采用闪蒸罐相比，通过设置补气用换热器和补气用节流装置能够实现补气增焓压缩机的补气，同时能够明显提升制冷剂的过冷度，从而较为容易地提高冷凝器的温度，解决现有的补气增焓热泵机组难以满足污泥干燥系统的供热需求的问题。
26.作为一种进一步限定的技术方案：所述补气用换热器为板式换热器。
27.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用板式换热器结构简单，技术成熟，成本低，能够为制冷剂的气化提供足够空间并且与液态制冷剂良好地实现热交换。
28.作为一种进一步限定的技术方案：所述补气用换热器的第一介质侧的出口与第二介质侧的进口位于补气用换热器的同一侧。
29.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于第二个支路的连接，有利于节省管路，降低成本。
30.作为一种进一步限定的技术方案：所述蒸发器节流装置为蒸发器节流阀。
31.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用蒸发器节流阀便于实现节流调节，方便地满足系统使用需求。
32.作为一种进一步限定的技术方案：所述补气用节流装置为补气用节流阀。
33.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，采用补气用节流阀便于实现节流调节，方便地满足系统使用需求。
34.作为一种进一步限定的技术方案：冷凝器设有两处以上，各处冷凝器并联布置以使通向污泥烘干室的供风气流依次通过。
35.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，有利于增大换热面积，保证对气流的加热效果。
36.作为一种进一步限定的技术方案：蒸发器设有两处以上，各处蒸发器并联布置以使污泥烘干室排出的气流依次通过。
37.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，有利于增大换热面积，保证通过补气增焓方式形成的过冷度大的制冷剂充分地吸收烘干气流的热量，更好地实现烘干气流的除湿。
38.作为一种进一步限定的技术方案：所述蒸发器处设有蒸发器风机，并且/或者，所述冷凝器处设有冷凝器风机。
39.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置风机能够提高气流流量，更好地
保证蒸发器和/或冷凝器处的换热。
40.作为一种进一步限定的技术方案：冷凝器的入口侧设有废水换热器，废水换热器的高温侧连接有废水循环管路，废水换热器的低温侧与烘干室的气流循环管路连接。
41.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，通过废水换热器能够实现与废水的热交换，回收利用废水的热能，从而进一步提高能效比和干燥效果，节能环保。
附图说明
42.图1是本实用新型中污泥干燥系统的实施例1的结构示意图，图中的虚线表示气流循环管路，实线表示制冷剂循环管路；
43.图2是图1中污泥干燥系统的工作流程图。
44.图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：10、污泥烘干室；20、热泵机组；21、补气增焓压缩机；22、冷凝器；23、蒸发器；24、冷凝器风机；25、储液罐；26、干燥过滤器；27、蒸发器节流装置；28、补气用节流装置；29、蒸发器风机；210、气液分离器；211、补气用换热器；30、辅助换热装置；31、余热回收换热器；32、废水换热器；33、水泵；34、控制阀门。
具体实施方式
45.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型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以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
46.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
47.需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应
做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.以下结合实施例对本实用新型进一步地详细描述。
51.本实用新型中污泥干燥系统的实施例1：
52.如图1和图2所示，污泥干燥系统包括污泥烘干室10、用于向污泥烘干室10提供热能的热泵机组20、用于提高污泥烘干室10的进气温度的辅助换热装置30和相应的气流循环管路。
53.污泥烘干室10为现有技术，本实用新型中不再详细说明。热泵机组20为补气增焓热泵机组，包括补气增焓压缩机21、冷凝器22和蒸发器23，还包括补气用换热器211。辅助换热装置30包括余热回收换热器31和废水换热器32。
54.具体地，冷凝器22设有两处，两处冷凝器22并联布置，供通向污泥烘干室10的供风气流依次通过，能够提高换热面积，保证通过补气增焓方式提升的温度被充分利用。同时，冷凝器22处设有冷凝器风机24，同样有利于提高温度利用率。
55.补气用换热器211连接在冷凝器22的出口侧，具体到本实施例中，补气用换热器211连接在冷凝器22之后的储液罐25和干燥过滤器26的下游。储液罐25和干燥过滤器26为现有技术中热泵系统的常用结构，分别用于实现液态制冷剂的缓冲存储和干燥过滤，此处不再具体说明。本实施例中的补气用换热器211采用板式换热器，具有第一介质侧和第二介质侧，分别供待换热的两种介质通过。采用板式换热器结构简单，技术成熟，成本低，能够为制冷剂的气化提供足够空间并且与液态制冷剂良好地实现热交换。本实施例中，第一介质侧供冷凝器22排出的制冷剂通过，第一介质侧的出口设有两个支路，一个支路通向蒸发器23前的蒸发器节流阀形成的蒸发器节流装置27，第二个支路通向补气用换热器211的第二介质侧。第二个支路上设有由补气用节流阀构成的补气用节流装置28，第二介质侧的出口通向补气增焓压缩机21的补气口。第一介质侧的进口与第二介质侧的进口位于补气用换热器211的不同侧，第一介质侧的出口与第二介质侧的进口位于补气用换热器211的同一侧，便于第二个支路的连接，有利于节省管路，降低成本。
56.蒸发器23也设有两处，两处蒸发器23并联布置，供通向污泥烘干室10的供风气流依次通过，能够提高换热面积，保证通过补气增焓方式形成的过冷度大的制冷剂充分地吸收烘干气流的热量，更好地实现烘干气流的除湿。同时，蒸发器23处设有蒸发器风机29，有利于更好地实现烘干气流与蒸发器23之间的热交换。蒸发器23的出口侧通过气液分离器连接到补气增焓压缩机21的主进气口，补气增焓压缩机21将气态制冷剂压缩后再次排向冷凝器22，实现一个工作循环。
57.辅助换热装置30中的余热回收换热器31包括高温侧通道和低温侧通道，污泥烘干室10内排出的气流从高温侧通道通过，然后进入蒸发器23降温除湿，再从余热回收换热器31的低温侧通道通过，从而回收来自污泥烘干室10内排出的热湿气体中的水蒸气汽化潜热与空气显热，在实现降低循环空气湿度同时，能够提高用于干燥污泥的气流的温度。
58.辅助换热装置30中的废水换热器32用于实现工业废水中热量的回收，同样包括高温通道侧和低温通道侧，高温通道侧连接有用于泵送具有较高温度的工业废水的水泵33，低温侧供从余热回收换热器31的低温通道侧通过的气体通过，从而能够进一步提稿用于干
燥污泥的气流的温度。废水换热器32的高温通道侧的出口设有控制阀门34，便于控制和检修。
59.系统运行时，如图2所示，包括制冷剂侧循环和空气侧循环。
60.制冷剂侧循环模式为：补气增焓压缩机21出来的高温高压气体经过冷凝器22冷却为低温高压液体后依次通过储液罐25、干燥过滤器26进入补气用换热器211，之后分为两路，其中主路经过蒸发器节流装置27变为低温低压液体，之后进入蒸发器23吸热蒸发为过热气体，经过气液分离器210后，进入补气增焓压缩机21压缩；另一辅路经过补气用节流装置28后再次进入补气用换热器211，最后通过补气增焓压缩机21的补气口进入补气增焓压缩机21，如此循环。
61.空气侧循环模式为：污泥烘干室10流出的循环空气首先通过余热回收换热器31的高温通道侧回收来自热湿气体中的水蒸气汽化潜热与空气显热，再通过蒸发器23、蒸发器风机29进行除湿，然后再次通过余热回收换热器31的低温通道侧利用回收的热量重新加热经过除湿后的循环空气后，进入废水换热器32，利用工业废水的热量加热循环空气，最后通过系统的冷凝器22、冷凝器风机24再次进行升温，升温后的空气重新进入污泥烘干室10对污泥进行干燥，如此循环。
62.本实用新型中的压缩机可以为带有补气增焓功能的定频压缩机、变转速压缩机、数码涡旋式压缩机中的任意一种形式；冷凝器22和蒸发器23还可以为翅片管式换热器、层叠式换热器、平行流式换热器中的任意一种结构形式；风机可以为变频风机、定频风机、调挡风机中的任意一种形式；节流装置可以为热力膨胀阀、电子膨胀阀、手动膨胀阀、阻流式膨胀阀、浮球式膨胀阀中的任意一种节流形式；水泵33可以为容积式水泵、叶片泵中的任意一种水泵形式。
63.本实用新型中污泥干燥系统的实施例2：
64.本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，蒸发器23处设有蒸发器风机29，冷凝器22处设有冷凝器风机24。而本实施例中，蒸发器23处和冷凝器22处未设置风机，依靠气流循环管路上的其他部位设置的风机使气流通过蒸发器23和冷凝器22。
65.本实用新型中污泥干燥系统的实施例3：
66.本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，冷凝器22和蒸发器23均设有两处。而本实施例中，冷凝器22和蒸发器23均设有一处。在其他实施例中，冷凝器22和/或蒸发器23也可以设置三处以上。
67.本实用新型中污泥干燥系统的实施例4：
68.本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，污泥干燥系统设置有余热回收换热器31和废水换热器32。而本实施例中，污泥干燥系统未设置余热回收换热器31和废水换热器32，污泥烘干室10内排出的气流直接通过蒸发器23除湿，然后通过冷凝器22重新进入污泥烘干室10。当然，在其他实施例中，也可以保留余热回收换热器31和废水换热器32之一。
69.本实用新型中污泥干燥用补气增焓热泵机组的实施例：污泥干燥用补气增焓热泵机组的实施例即上述污泥干燥系统的任一实施例中记载的热泵机组20，此处不再具体说明。
70.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型
的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。