新技术:热泵在垃圾处理工艺中的应用

[2014-08-26]

一、概述1.1工艺优化与节能减排按照科学发展观,生活垃圾通过分类回收、综合处理,实现资源循环利用,是社会文明的重大进步,是实现可持续发展的重要环节之一。目前,生活垃圾通常是通过填埋、湿地处理、焚烧、工厂综合处理等等,其中,填埋处理会污染地下水,假如采用湿地处理,城市周边没有自然条件,焚烧处理固然可以发电,但利用率太低,对大多数可回收利用的资源一炬焚之,也是一种资源浪费。最科学的处理方法是分类综合处理,做到物尽其用、变废为宝,最大限度的回收可再生资源。

在生活垃圾综合处理系统中,需要对垃圾进行多次分选,同时,对分离后的垃圾废液、废渣进行分别处理,如对于废液,通过厌氧发酵、高温有氧发酵、固液分离、液态料蒸发浓缩、固态料烘干等工艺,可制成优质的有机肥。其中,厌氧发酵、有氧发酵、蒸发浓缩、烘干等工序,都必须加热,消耗大量的热量,而蒸发浓缩环节又必须排出大量的冷凝潜热,需要进行强制冷却,烘干环节产生大量的湿热气体,锅炉运行产生大量高温烟气,整个垃圾处理工厂存在多处用热和产热门,假如公道的对产热和用热门进行梳理,对供求热量进行量化分析,对产热和用热的热品位进行公道搭配,可发现热能综合回收利用的巨大潜力。而对于产热门的热品位低、用热门的需求热品位高,又为热泵的应用创造了有利条件。

1.2热泵技术应用与节能热泵是一种制热装置,该装置以消耗少量高品位能源为代价,能将大量无用的低温热能变为有用的高温热能,如同泵送“热能”的“泵”一样。热泵的工作过程可与水泵类比。热泵消耗少量高品位能源W,将低温热源中蕴含的大量免费热能或生产过程中的无用低温废热QL,变为满足用户要求的高温热能QH.根据热力学第一定律,QH、QL和W之间满足如下关系式。

QH=QL+W(1)

式中
QH——热泵提供给用户有用热能,kW;

QL——热泵从低温热源中吸取的免费热能(环境热能或产业废热),kW;

W——热泵工作时消耗的高品位能源,kW.由式(1)可见,QH>W,即热泵制取的有用热能,总是大于所消耗的高品位能源,而用燃料加热、电加热等装置制热时,所获得的热能一般小于所消耗的电能或燃料能,这是热泵与普通加热装置的根本区别,也是热泵制热最突出的优点。

热泵发展到今天,制热温度(供给用户的热能温度)低于50℃的热泵已较成熟。由于部件和工质基本与制冷设备通用,应用也最广泛。制热温度在50~100℃之间的热泵,其产业化应用的领域正在逐步拓展,相关部件及工质体系也正在完善。制热温度大于100℃的热泵,其大规模应用还有较多技术题目需解决,应用领域也有待开拓。

只要是需要热能的场合,就有热泵的应用机会,我们的衣食住行及身边诸多产品的生产过程,均和热能有着密切的关系,从这一角度讲,热泵的发展空间是无穷的。回顾热泵的发展历史,热泵发展的速度主要取决于以下几个因素。

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