[發(fā)明專利]一種熱泵耦合生物熱干化系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810000955.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108202076A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李愛(ài)民;張雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B09B3/00
• 分類號(hào): B09B3/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

一種熱泵耦合生物熱干化系統(tǒng)及方法，將濕物料送入生物熱干化裝置經(jīng)熱風(fēng)耦合生物熱干化后排出裝置；常溫空氣進(jìn)入加熱冷凝耦合裝置經(jīng)過(guò)換熱升溫后進(jìn)入生物熱干化裝置對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行耦合生物熱干化，排出的飽和熱濕空氣進(jìn)入蒸發(fā)冷凝耦合熱交換裝置進(jìn)行換熱冷凝降溫，冷凝水進(jìn)入冷凝水收集裝置，降溫后的冷空氣進(jìn)入生物濾床凈化后排入大氣。本發(fā)明的一種熱泵耦合生物熱干化系統(tǒng)及方法，在實(shí)現(xiàn)良好的生物質(zhì)干燥效果的同時(shí)，將熱泵系統(tǒng)與吸附除濕系統(tǒng)進(jìn)行熱耦合，省略了常規(guī)吸附除濕系統(tǒng)，不需要添加額外吸濕劑，同時(shí)解決密閉系統(tǒng)除濕效率低能耗大和非密閉系統(tǒng)有機(jī)物揮發(fā)、產(chǎn)生惡臭氣體污染環(huán)境的問(wèn)題，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低建造及運(yùn)營(yíng)成本，提高熱量利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱泵耦合生物熱干化系統(tǒng)及方法，屬于固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

生物質(zhì)能是由植物光合作用固定于地球上的太陽(yáng)能，一般來(lái)講，生物質(zhì)能主要包括農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源、林業(yè)生物質(zhì)資源和工業(yè)廢水及城市固體廢棄物。生物質(zhì)能具有可再生、分布廣泛、低污染等特點(diǎn)。隨著城市工業(yè)的發(fā)展和人口的增加，對(duì)于城市垃圾和生物質(zhì)廢棄物的處理面臨著巨大的挑戰(zhàn)。生物質(zhì)能是世界第四大能源，僅次于煤炭、石油和天然氣。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用方法主要分為生物化學(xué)法和熱化學(xué)法。生物化學(xué)法主要包括堆肥、發(fā)酵等利用方式；熱化學(xué)法主要包括直接燃燒、氣化、熱解等利用方式。生物質(zhì)的含水率是影響熱化學(xué)轉(zhuǎn)化效率的一個(gè)重要因素，含水量越低越有利于其熱化學(xué)轉(zhuǎn)化。因此需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，改善其燃燒特性。

采用熱泵技術(shù)對(duì)物料進(jìn)行干燥是一種節(jié)能效果明顯，而又切實(shí)可行的方法。熱泵干燥過(guò)程在封閉的系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。熱泵系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收來(lái)自干燥過(guò)程排放廢氣中的熱量后，蒸發(fā)為蒸汽；經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后送到冷凝器中，在高壓下熱泵工質(zhì)冷凝液化，放出的冷凝熱用于加熱來(lái)自蒸發(fā)器的低溫干空氣，將低溫干空氣加熱到要求的溫度后，進(jìn)入干燥室作為干燥介質(zhì)循環(huán)使用；液化后的熱泵工質(zhì)經(jīng)節(jié)流膨脹再次回到蒸發(fā)器內(nèi)。干燥過(guò)程排放的廢氣中大部分水蒸氣在蒸發(fā)器中被冷凝下來(lái)直接排掉，從而達(dá)到除濕干燥的目的。干燥過(guò)程中不但回收了廢氣中的顯熱，而且回收了廢氣中的潛熱，熱能損耗僅限于系統(tǒng)的熱阻和熱泄露，這是其他干燥技術(shù)無(wú)法比擬的。但常規(guī)的密閉熱泵自身的冷凝效果不明顯，冷凝后的氣體濕度仍然很大，循環(huán)使用會(huì)導(dǎo)致干燥效率不斷降低，能耗升高。因此尋求一種干燥效果明顯，又能解決有機(jī)物氣體揮發(fā)，產(chǎn)生惡臭氣體污染環(huán)境的方法勢(shì)在必行。

中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101526301A公布了一種吸附-熱泵耦合干燥系統(tǒng)，適用于食品、果蔬、種子、藥品、各類中草藥和生物質(zhì)等熱敏性物料的干燥。其干燥介質(zhì)氣體溫度過(guò)低，適用范圍不廣泛；空氣重復(fù)利用過(guò)程中除濕需要消耗大量能量，文中所述吸附深度除濕熱能采用太陽(yáng)能、工業(yè)余熱或廢熱，采用太陽(yáng)能位熱源受到天氣影響較大，熱源不穩(wěn)定，且需要投入額外的設(shè)備費(fèi)用，利用工業(yè)余熱或廢熱受到位置條件所限，使用限制因素過(guò)多。

中國(guó)專利文獻(xiàn)CN103265158A公布了一種太陽(yáng)能-熱泵耦合溶液除濕干燥污泥的方法，利用熱泵冷凝熱對(duì)用于干燥污泥的空氣進(jìn)行加熱，采用溶液對(duì)干燥污泥后的空氣進(jìn)行除濕從而循環(huán)利用，并利用太陽(yáng)能或熱泵系統(tǒng)部分冷凝熱來(lái)提供溶液再生所需熱量。使用太陽(yáng)能作為熱源使用受天氣因素限制，當(dāng)太陽(yáng)能不足時(shí)轉(zhuǎn)為常規(guī)熱泵系統(tǒng)提供能量時(shí)，除濕效果降低，不穩(wěn)定因素導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行效率產(chǎn)生波動(dòng)，另外還需要額外的設(shè)備建造投資。

中國(guó)專利文獻(xiàn)CN206467121U公布了一種熱泵耦合吸附式干燥污泥的密閉系統(tǒng)，結(jié)合熱泵除濕能力和吸附式除濕能力對(duì)干燥空氣進(jìn)行深度除濕。采用密閉系統(tǒng)進(jìn)行二次除濕，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，另外需要大量的除濕劑，又增加了額外的成本，同時(shí)吸濕劑的再生需要大量的能源成本。

本專利引用了專利號(hào)為201610629633.8中國(guó)專利申請(qǐng)一種生活垃圾熱風(fēng)耦合生物干化的處理方法。

一種生活垃圾熱風(fēng)耦合生物干化的處理方法，其特征在于，步驟如下：

(1)階段式升溫馴化