污泥干燥系统及污泥干燥系统的热泵机组的制作方法

1.本实用新型涉及污泥干燥处理领域，特别涉及污泥干燥系统及污泥干燥系统的热泵机组。


背景技术：

2.从相关统计数据来看，工业危废要占到社会危废总量的70％～75％，而工业污泥是环保部门定义的工业危废的最主要来源。工业污泥中一般都含有有毒有害物质，如果不经处理即随处堆放或直接填埋，将会对地下水、生态环境等造成二次污染。工业废水污泥是指工业废水经处理后沉淀分离出的污浊物质，工业废水污泥的减量化以及工业废水污泥的后续处理是工业废水处理的必要程序。对工业废水污泥进行合理处置不仅具有经济效益，还具有更高程度的环保价值，同时，工业废水也具有热能回收能源潜力和化学能回收潜力。
3.目前，对污泥进行处理时一般都需要把污泥加热烘干，热泵型污泥干燥技术是一种常用的污泥烘干方式，相比于电加热方式能效比更高，节能环保。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，最后静冷凝器升温，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有限，难以满足某些情况下的污泥干燥效率需求。对于热能需求大的污泥干燥场合，专利文献cn214060320u公开了一种新型的污泥烘干机，设置两套相互独立并且并联布置的热泵系统，并且将冷凝器设置为了串联形式的初级冷凝器和次级冷凝器，初级冷凝器用于将烘干室排出的一部分气体直接加热，然后这部分气体被重新送回烘干室，次级冷凝器用于对经过回热器(即上述专利文献cn214060320u中的能量回收器)回收热量并经过蒸发器除湿后的另一部分气体进行加热，以再通入烘干室后实现烘干。上述结构设置两套独立的热泵系统虽然能够提高烘干效率，但是需要相应的冷凝器、蒸发器上设置两个通路，结构复杂，体积较大，成本高。
5.对于热泵系统来说，使两级热泵串联也是一种提高热泵性能的方式，热泵串联即设置低压级热泵和高压级热泵，并设置一个蒸发冷凝器，蒸发冷凝器作为低压级热泵的冷凝器和高压级热泵的蒸发器，这样能够使高压级热泵的冷凝器获得更高的冷凝温度，从而实现烘干效率的提升。但是，对于污泥烘干系统来说，由于从烘干室排出的空气湿度很高，需要通过冷凝器除湿，而两级热泵串联后高压级热泵的蒸发器是与低压级热泵的冷凝器耦合，此时高压级热泵无法实现除湿。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种污泥干燥系统，解决现有的污泥干燥系统为了使冷凝器达到较高的温度采用的热泵并联形式结构复杂的问题；本实用新型的另外一个目的是提供一种污泥干燥系统的热泵机组，解决现有的热泵机组为了使冷凝器达到较高的温度结构复杂的问题。
7.本实用新型中采用如下技术方案：
8.污泥干燥系统的热泵机组，包括压缩机、冷凝器和蒸发器；热泵机组分为第一级热泵机组和第二级热泵机组，第二级热泵机组的蒸发器分为第一蒸发器和第二蒸发器；第一蒸发器和第二蒸发器并联或串联，或者，第一蒸发器和第二蒸发器的入口相互连通，第二蒸发器的出口与第一蒸发器的入口连通；第一蒸发器与第一级热泵机组的蒸发器耦合以实现热交换；热泵机组还包括与第二蒸发器对应的除湿接口、与第二级热泵机组的冷凝器对应的热风供风接口，除湿接口供烘干室内排出的气流从第二蒸发器通过以实现除湿，热风供风接口供经过第二级热泵机组的冷凝器加热的气流通向烘干室。
9.上述技术方案的有益效果是，第二级热泵机组的蒸发器分为了第一蒸发器和第二蒸发器，第一蒸发器和第二蒸发器并联或串联，或者，第一蒸发器和第二蒸发器的入口相互连通，第二蒸发器的出口与第一蒸发器的入口连通，通过将第二级热泵机组的第一蒸发器与第一级热泵机组的蒸发器耦合来进行热交换，能够实现第二级热泵机组与第一级热泵机组的串联，使得第二级热泵机组的冷凝器能够具有更高的温度，从而使得与第二级热泵机组的冷凝器对应的热风供风接口能够向烘干室提供更高温度的热气流，从而提高干燥效率；并且第二级热泵机组的第二蒸发器对应有除湿接口，能够供烘干室内排出的气流通过以实现除湿，克服了热泵机组串联时无法进行气流除湿的问题，相比于现有技术中热泵机组并联的形式，串联机组能够减少蒸发器、冷凝器等结构的通路数量，结构更加简洁，体积也更加紧凑。
10.作为一种进一步限定的技术方案：第一蒸发器的入口侧管路上设有第一节流阀，并且/或者，第二蒸发器的入口侧管路上设有第二节流阀，用于调节相应支路的制冷剂流量。
11.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置第一节流阀和/或第二节流阀能够实现第一蒸发器和第二蒸发器的制冷剂流量调节，从而更好地匹配第一蒸发器与第二蒸发器的最佳制冷剂分配比例，解决热泵效率不易保证的问题。
12.作为一种进一步限定的技术方案：第二级热泵机组的冷凝器之后的管路分为两个支路，第一蒸发器和第二蒸发器分别设置在两个支路上；第一蒸发器的入口侧管路上设有第一单向阀，第二蒸发器的出口侧管路上设置有第二单向阀，第二单向阀的出口连接在第一蒸发器与第一单向阀之间。
13.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置单向阀有利于保证制冷剂的流向，解决制冷剂流量变化时不易保证热泵机组的工作可靠性的问题。
14.作为一种进一步限定的技术方案：所述第二蒸发器的蒸发面积大于第一蒸发器的蒸发面积。
15.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，能够通过增大换热面积、增长换热路径保证换热效果。
16.作为一种进一步限定的技术方案：第二级热泵机组的冷凝器设有两处，两处冷凝器并联布置，并沿热风供风接口的供风气流流向排列。
17.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，相对于整体式的冷凝器布置方式空间布置位置也更加灵活。
18.作为一种进一步限定的技术方案：所述第二蒸发器处设有除湿风机。
19.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置除湿风机便于保证第二蒸发器处的气流顺畅流动，有利于提高换热效率。
20.作为一种进一步限定的技术方案：第一级热泵机组和/或第二级热泵机组的压缩机的入口侧管路上设有气液分离器。
21.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置气液分离器能够解决压缩机发生液击问题，有利于提高使用寿命。
22.作为一种进一步限定的技术方案：第一级热泵机组和/或第二级热泵机组的冷凝器的出口侧管路上设有储液罐。
23.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，能够对制冷剂起到缓冲作用，保证热泵系统的稳定运行。
24.污泥干燥系统，包括烘干室和用于向烘干室提供热能的热泵机组，热泵机组包括压缩机、冷凝器和蒸发器；热泵机组分为第一级热泵机组和第二级热泵机组，第二级热泵机组的蒸发器分为第一蒸发器和第二蒸发器；第一蒸发器和第二蒸发器并联或串联，或者，第一蒸发器和第二蒸发器的入口相互连通，第二蒸发器的出口与第一蒸发器的入口连通；第一蒸发器与第一级热泵机组的蒸发器耦合以实现热交换；热泵机组还包括与第二蒸发器对应的除湿接口、与第二级热泵机组的冷凝器对应的热风供风接口，除湿接口供烘干室内排出的气流从第二蒸发器通过以实现除湿，热风供风接口供经过第二级热泵机组的冷凝器加热的气流通向烘干室。
25.上述技术方案的有益效果是，第二级热泵机组的蒸发器分为了第一蒸发器和第二蒸发器，第一蒸发器和第二蒸发器并联或串联，或者，第一蒸发器和第二蒸发器的入口相互连通，第二蒸发器的出口与第一蒸发器的入口连通，通过将第二级热泵机组的第一蒸发器与第一级热泵机组的蒸发器耦合来进行热交换，能够实现第二级热泵机组与第一级热泵机组的串联，使得第二级热泵机组的冷凝器能够具有更高的温度，从而使得与第二级热泵机组的冷凝器对应的热风供风接口能够向烘干室提供更高温度的热气流，从而提高干燥效率；并且第二级热泵机组的第二蒸发器对应有除湿接口，能够供烘干室内排出的气流通过以实现除湿，克服了热泵机组串联时无法进行气流除湿的问题，相比于现有技术中热泵机组并联的形式，串联机组能够减少蒸发器、冷凝器等结构的通路数量，结构更加简洁，体积也更加紧凑。
26.作为一种进一步限定的技术方案：第一蒸发器的入口侧管路上设有第一节流阀，并且/或者，第二蒸发器的入口侧管路上设有第二节流阀，用于调节相应支路的制冷剂流量。
27.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置第一节流阀和/或第二节流阀能够实现第一蒸发器和第二蒸发器的制冷剂流量调节，从而更好地匹配第一蒸发器与第二蒸发器的最佳制冷剂分配比例，解决热泵效率不易保证的问题。
28.作为一种进一步限定的技术方案：第二级热泵机组的冷凝器之后的管路分为两个支路，第一蒸发器和第二蒸发器分别设置在两个支路上；第一蒸发器的入口侧管路上设有第一单向阀，第二蒸发器的出口侧管路上设置有第二单向阀，第二单向阀的出口连接在第一蒸发器与第一单向阀之间。
29.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置单向阀有利于保证制冷剂的流向，解决制冷剂流量变化时不易保证热泵机组的工作可靠性的问题。
30.作为一种进一步限定的技术方案：所述第二蒸发器的蒸发面积大于第一蒸发器的蒸发面积。
31.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，能够通过增大换热面积、增长换热路径保证换热效果。
32.作为一种进一步限定的技术方案：第二级热泵机组的冷凝器设有两处，两处冷凝器并联布置，并沿热风供风接口的供风气流流向排列。
33.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，相对于整体式的冷凝器布置方式空间布置位置也更加灵活。
34.作为一种进一步限定的技术方案：所述第二蒸发器处设有除湿风机。
35.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置除湿风机便于保证第二蒸发器处的气流顺畅流动，有利于提高换热效率。
36.作为一种进一步限定的技术方案：第一级热泵机组和/或第二级热泵机组的压缩机的入口侧管路上设有气液分离器。
37.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，设置气液分离器能够解决压缩机发生液击问题，有利于提高使用寿命。
38.作为一种进一步限定的技术方案：第一级热泵机组和/或第二级热泵机组的冷凝器的出口侧管路上设有储液罐。
39.上述进一步限定的技术方案的有益效果是，能够对制冷剂起到缓冲作用，保证热泵系统的稳定运行。
40.作为一种进一步限定的技术方案：第二级热泵机组的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，实现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、烘干室；20、第一级热泵机组；21、一级压缩机；22、一级蒸发器；23、一级储液罐；24、一级干燥过滤器；25、一级节流阀；26、一级气液分离器；30、蒸发冷凝器；40、第二级热泵机组；41、二级压缩机；42、二级冷凝器；43、第一冷凝器；44、第二冷凝器；45、除湿风机；46、二级储液罐；47、二级干燥过滤器；48、二
级气液分离器；49、第一单向阀；410、第二单向阀；411、第一节流阀；412、第二节流阀；413、供风风机；414、第二蒸发器；51、余热回收换热器；61、废水换热器；62、水泵；63、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，污泥干燥系统主要由烘干室10、热泵机组、辅助换热装置和气流循环管路组成。其中烘干室10的结构为现有技术，可以采用多层输送带实现污泥的输送，进行立体烘干。热泵机组分为第一级热泵机组20和第二级热泵机组40，两级热泵机组串联布置。辅助换热装置包括余热回收换热器51和废水换热器61。具体结构将在下文进行介绍。
53.第一级热泵机组20的制冷剂运行压力较低，为低压级热泵机组，第二级热泵机组40的制冷剂运行压力较高，为高压级热泵机组。第一级热泵机组20包括一级压缩机21、一级蒸发器22和一级冷凝器。第二级热泵机组40包括二级压缩机41、二级蒸发器和二级冷凝器
42，二级蒸发器分为第一蒸发器和第二蒸发器414，二级冷凝器42分为第一冷凝器43和第二冷凝器44。
54.其中，第一级热泵机组20的一级冷凝器与第二级热泵机组40的第一蒸发器采用同一换热器，该换热器具有蒸发侧和冷凝侧，形成蒸发冷凝器30，能够实现一级冷凝器和第一蒸发器的耦合以实现热交换。第一级热泵机组20的一级冷凝器的出口侧管路上依次设有一级储液罐23、一级干燥过滤器24和一级节流阀25，第二级热泵机组40的二级冷凝器42的出口侧管路上依次设有二级储液罐46、二级干燥过滤器47。第一级热泵机组20和第二级热泵机组40的压缩机的入口侧管路上分别设有一级气液分离器26和二级气液分离器48。储液罐、干燥过滤器和气液分离器是热泵领域的常见结构，具体结构此处不再说明。第二级热泵机组40的二级冷凝器42之后的管路分为两个支路，第一蒸发器和第二蒸发器414分别设置在两个支路上，两者的入口相互连通，第一蒸发器的入口侧管路上设有第一单向阀49，第二蒸发器414的出口通过第二单向阀410连接在第一蒸发器与第一单向阀49之间，与第一蒸发器的入口连通。另外，两个支路的分支起始点处分别设有第一节流阀411和第二节流阀412，用于实现相应支路的流量调节。
55.上述二级冷凝器42、供风风机413、余热回收换热器51、第二蒸发器414、除湿风机45等都设置在气流循环管路上，位于相应的风道内。为了实现对烘干室10内排出的气体进行干燥，热泵机组还包括与第二蒸发器414对应的除湿接口，除湿接口供烘干室10内排出的气流从第二蒸发器414通过以实现除湿。第二蒸发器414处还设有除湿风机45，利于气流流动。热泵机组还包括与第二级热泵机组的冷凝器对应的热风供风接口，热风供风接口供经过第二级热泵机组的冷凝器加热的气流通向烘干室10。第二级热泵机组的第一冷凝器43和第二冷凝器44并联布置，并沿热风供风接口的供风气流流向排列。第二级热泵机组的二级冷凝器42处还设有供风风机413，利于气流流动。
56.余热回收换热器51为板式换热器，包括高温侧进口和高温侧出口，还包括低温侧进口和低温侧出口，烘干室10内排出的气流从高温侧进口和高温侧出口通过，经过第二蒸发器414降温除湿后再从低温侧进口和低温侧出口通过，用于实现烘干室10内排出气体的热量回收，充分回收来自烘干室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。废水换热器61用于实现工业废水中热量的回收，包括高温侧和低温侧，高温侧供工业废水在水泵62的带动下通过，低温侧供从余热回收换热器51的低温侧进口和低温侧出口通过的气体通过以进一步提升用于干燥污泥的气流的温度。废水换热器61的高温侧出口设有控制阀门63，便于控制和检修。
57.系统运行时，热泵机组的循环过程分为第一级循环和第二级循环。第一级循环为第一级热泵机组20的循环：一级压缩机21出来的高温高压气体经过蒸发冷凝器30冷却为低温高压液体，依次通过一级储液罐23、一级干燥过滤器24进入一级节流阀25变为低温低压液体，之后进入一级蒸发器22蒸发吸热为过热气体，经过一级气液分离器26后，进入一级压缩机21进行压缩，依次循环进行。第二级循环为第二级热泵机组40的循环：二级压缩机41出来的高温高压气体经过第一冷凝器43、第二冷凝器44冷却为低温高压液体，依次通过二级储液罐46、二级干燥过滤器47，之后分为两路，其中主路制冷剂进入第一节流阀411变为低温低压液体，经过第一单向阀49进入蒸发冷凝器30与第一级热泵机组20的制冷剂蒸气充分
热交换，经过二级气液分离器48，后进入二级压缩机41进行压缩，另一支路为辅路，辅路制冷剂通过二级干燥过滤器47后，进入第二节流阀412变为低温低压液体，进入第二蒸发器414蒸发吸热以降低循环空气湿度，后经过第二单向阀410与主路制冷剂混合进入蒸发冷凝器30，依次循环进行。节流阀也可以省去，依靠管路的毛细结构实现节流。
58.空气侧循环为：烘干室10流出的循环空气首先通过余热回收换热器51的高温侧回收来自热湿气体中的水蒸气汽化潜热与空气显热，再通过第二蒸发器414、除湿风机45进行除湿，然后再次通过余热回收换热器51的低温侧，利用回收的热量重新加热，之后进入废水换热器61，利用工业废水的热量进行加热，最后通过系统的第一冷凝器43、第二冷凝器44再次进行升温，升温后的空气重新进入烘干室10对污泥进行干燥，依次循环进行。
59.本实用新型中污泥干燥系统的实施例2：
60.本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，第一级热泵机组20中的第一蒸发器和第二蒸发器414的入口相互连通，第二蒸发器414的出口与第一蒸发器的入口连通。而本实施例中，第一蒸发器和第二蒸发器414并联布置。在其他实施例中，第一蒸发器和第二蒸发器414也可以并联布置。
61.本实用新型中污泥干燥系统的实施例3：
62.本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，第一级热泵机组20设置了第一冷凝器43和第二冷凝器44。而本实施例中，第一级热泵机组20的冷凝器可以仅设置一处。
63.本实用新型中污泥干燥系统的实施例4：
64.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51和废水换热器61。而本实施例中，污泥干燥系统未设置余热回收换热器51和废水换热器61，烘干室10内排出的气流直接通过第二蒸发器414除湿，然后通过二级冷凝器42重新进入烘干室10。当然，在其他实施例中，也可以保留余热回收换热器51和废水换热器61之一。
65.本实用新型中的压缩机可以为带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；冷凝器和蒸发器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；节流阀可以为热力膨胀阀、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机构形式；水泵可以为容积式水泵、叶片泵中的任意一种水泵形式。
66.本实用新型中污泥干燥系统的热泵机组的实施例：污泥干燥系统的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，此处不再具体说明。
67.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。