利用太阳能和高温热泵的城市污泥热干化系统技术研究

利用太阳能和高温热泵的城市污泥热干化

系统技术研究

王明根【１１方跃飞【１１袁福平【１１张壁光【２】

（【ｌ】江苏天雨环保集团有限公司【２】北京林业大学）

摘要：目前世界能源紧缺，而太阳能是取之不尽的能源，同时高温双热源热泵也是节能型产品，节能率比普通热泵高７０％。所以将太阳能与热泵组合作为热源对城市污泥进行热干化，热干化的污泥可以作为燃料进行焚烧，具有节约能源和极大的应用潜力。

本文介绍了利用太阳能和热泵作为热源，利用干燥机对城市污泥进行热干化的系统结构、工作原理和实验研究。同时该系统也可应用于干燥其它物料，如食品、药材等的干燥。关键词：太阳能集热器高温双热源热泵定量给料装置带式干燥机ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＭｕｎｉｃｉｐａｌＳｌｕｄｇｅ’ＳＨｅａｔＤｒｙｉｎｇｂｙＶｉｒｔｕｅｏｆｔｈｅＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙａｎｄＨｅａｔＰｕｍｐｗｉｔｈＤｏｕｂｌｅ

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１引言

２０世纪７０年代能源危机以来，太阳能作为可利用的新能源，逐步成为国内外研究的重点，

太阳能以其取之不尽、安全、无需运输、清洁无污染等优点，受到人们的重视。近年来，我国太阳能干燥应用研究，已经历了由浅入深、由简单小试到较完善生产试验过程，据不完全统计，到目前已建成各种类型太阳能干燥装置１００多座，总采光面积近２００００ｍ２，但是利用太阳能和高温双热源热泵联合进行干燥污泥还没有人研裂¨。

太阳能与热泵有机结合起来的污泥干燥技术是将太阳能和热泵结合起来组成新的热源，为物料干燥提供所需要的热量。在充分利用太阳能供热系统的集热器，在低温时集热效果高，热泵系统在其蒸发温度高时，系统效率高的优点，将太阳能加热系统作为热泵系统的低位能源组成新的太阳能热泵供热系统。这种系统结合方式，能够克服太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性，还可以达到节省高位能源和减少环境污染的目的，应该具有很大的开发应用的潜力。

据资料报导，预计未来五年内，全国城镇污水处理厂每年将产生含水率８０％污泥约３０００万吨，按污泥量的１／４来计算，每年需处理的污泥量为７５０万吨。以每套设备处理量１０吨，天，因此共需该干燥系统２０５０套。并且污泥量每年以２０％的速度递升，从而解决污泥处理不能达到最终处置的问剧引。由于污泥中含有大量的磷、氮等有机物，因此，干燥后的污泥颗粒既可作为肥料来对花圃、草坪、农田等施肥，也可作为燃料与煤混合后一起燃烧，从而达到变废为宝的效果。

同时在其他众多行业也蕴藏着巨大的潜在发展空间，比如该系统也可应用于干燥茶叶、种籽、食品、木材、药材、粮食，化工产品等众多行业。

２太阳能、高温热泵干燥系统结构

该系统主要由太阳能集热系统、干燥系统、热泵系统和微计算机监测与控制系统以及它们之间的有机耦合原理等。其系统各部分流程原理嗍如下：

图一太阳能、高温双热源热泵干燥系统流程原理

（１）污泥在脱水机中进行机械脱水，脱水后污泥含水率为８０％左右，经无轴螺旋输送机送至定量给料机，进行定量给料。

（２）通过两套定量给料机分别将含水率８０％和含水率２０％的污泥用皮带输送机Ｉ、１１分别送至混合机内进行干湿污泥混合均匀。（这样做的目的是为了避免污泥在干燥过程中产生的胶黏特性，使之在干燥时不产生黏附板结，干不透现象，同时也扩展了可允许的湿污泥含湿量的波动范围。）

（３）在污泥混合机中将５０％（含水率８０％）的湿污泥与５０％（含水率２０％）干污泥进行混合均匀，混合后的污泥含水率≤５０％。

（４）混合污泥流至造粒机进行造粒，粒径为３ｍｍ，颗粒必须均匀而坚实，成品率＞９８％。（５）连续式多组不锈钢网带干燥机，为封闭的长方形机体，有效干燥面积１５．６ｍ２。粒状

污泥通过旋转给料阀和布料器，均布在不锈钢网带上，传送带速度和布泥厚度可实现自动调整。干燥机内热风温度大于８０１２，干燥机内配置了良好的热风循环系统。热风经风机向传送带循环送风，对颗粒污泥进行干化，最后达到含水率≤２０％的颗粒污泥经旋转阀门送出箱式干燥机：吸收颗粒污泥中水分的湿热气体经引风机排出送至除尘装置除尘，然后送至热泵除湿岱Ｊ。

（６）热泵。由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器组成。其中流动的工质在蒸发器中吸收了干燥机内排出的湿热气体中的热量，从低压液态工质蒸发成低压蒸气，经压缩机增压成高温高压的蒸气；在冷凝器中，高温高压的工质释放出热量加热除湿后的干燥气体，而工质本身则从气体冷凝成高压液态，通过节流装置对高压液态工质产生了阻塞效应，降低了压力，如此反复则形成热泵制热除湿的循环【ｏＪ。

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