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將熱泵作為熱源進(jìn)行干燥、干化和脫水等作業(yè)，是上世紀(jì)八十年代發(fā)展起來(lái)的新型干燥技術(shù)。目前，該技術(shù)已應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如在木材、化工產(chǎn)品、食品干燥、蔬菜脫水和污泥糞便干化等方面，都取得了良好的效果。針對(duì)污泥和糞便干化問題，熱泵干化技術(shù)具有運(yùn)行費(fèi)用低和對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染的兩大優(yōu)勢(shì)。早在上個(gè)世紀(jì)八十年代初日本已取得成功的運(yùn)用。

熱泵干燥原理

熱泵干燥設(shè)備由熱泵的熱力循環(huán)系統(tǒng)和熱風(fēng)干燥循環(huán)系統(tǒng)組成。熱泵循環(huán)系統(tǒng)為熱風(fēng)干燥系統(tǒng)提供熱源和降低熱風(fēng)濕度。熱風(fēng)干燥系統(tǒng)，通過循環(huán)熱風(fēng)與物料直接接觸，提供蒸發(fā)水份熱量，帶走物料中的水份。

所謂“熱泵”，是耗用一定的機(jī)械功，吸取環(huán)境或廢棄物中低品位熱能，將其提高成為可利用的熱能的一種節(jié)能裝置。正如“水泵”一樣，耗用一定機(jī)械功，將水從低水位提高到所需的水位。

熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器組成，系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的工質(zhì)，在蒸發(fā)器中吸取干燥室排出濕熱空氣中的熱量，從低壓液態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)成低壓蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)增壓成為高溫高壓的蒸汽;在冷凝器中，高溫高壓的工質(zhì)蒸汽放出熱量加熱進(jìn)入干燥室的空氣，而工質(zhì)本身則從氣體冷凝成高壓液體;通過節(jié)流裝置，液體工質(zhì)產(chǎn)生阻塞效應(yīng)，降低了壓力和溫度，成為低壓低溫液體，再度進(jìn)入蒸發(fā)器中吸收濕熱氣體的熱量，如此反復(fù)循環(huán)將低溫?zé)崃枯斔偷礁邷亟橘|(zhì)中去，形成熱泵循環(huán)。

從熱風(fēng)干燥循環(huán)系統(tǒng)來(lái)看，干燥室排出氣體，是含水份較高的濕熱氣體，其相對(duì)濕度在ψ=70～80%左右，通過熱泵的蒸發(fā)器時(shí)，由于蒸發(fā)器表面溫度低于空氣露點(diǎn)溫度，不僅降低了空氣的溫度并且在蒸發(fā)器表面將水汽冷凝下來(lái)，以液體水的狀態(tài)排出系統(tǒng)外。氣體離開蒸發(fā)器變成低溫而濕潤(rùn)，其相對(duì)濕度一般在ψ=95-97%。脫濕后的氣體在熱泵冷凝器中得到等濕加熱，提高了氣體溫度，同時(shí)也降低了相對(duì)濕度，。在干燥室中，干熱氣體與被干燥物料直接接觸，提供物料干化的熱量，同時(shí)也帶走了水份?？諝庠诟稍锸覂?nèi)為等焓增濕降溫過程，。每公斤氣體通過一個(gè)循環(huán)可以脫除水份△d=da-dc。

從上述熱泵干燥原理來(lái)看，與一般干燥工藝差別是沒有濕熱氣體排放，通過二個(gè)密閉循環(huán)系統(tǒng)，物料中的水份zui終以液態(tài)水排除。采用該原理干化污泥有二大優(yōu)點(diǎn)：

(1)節(jié)約能源：在熱泵干燥中。不排放濕熱氣體而將其顯熱和潛熱全部進(jìn)行了回收，只耗用了一定的機(jī)械功。一般衡量熱泵熱回收能力常用熱泵性能系數(shù)來(lái)表征，即

COP=冷凝器提供熱量/壓縮機(jī)的功耗=QC/W0

在污泥設(shè)備干燥中COP=4.0～5.0，既熱泵提供的熱量是電耗熱量的4～5倍。

衡量干燥設(shè)備耗能另一重要指標(biāo)熱泵比脫水率WPE

WPE=脫水量/熱泵能耗=kg(水)/kw.H(電)

在目前設(shè)備中熱泵WPE=5.0～6.0。即每度電可脫水5～6公斤。

(2)不污染環(huán)境：由于熱泵干化污泥在封閉的環(huán)境中進(jìn)行，在干化過程中產(chǎn)生的一切有臭有害氣體可以做到不外泄，對(duì)周圍環(huán)境可以減少到zui低的污染，有利在居民點(diǎn)附近進(jìn)行干化操作。