將熱泵作為熱源進行干燥、干化和脫水等作業，是上世紀八十年代發展起來的新型干燥技術。目前，該技術已應用于各個領域，如在木材、化工產品、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。針對污泥和糞便干化問題，熱泵干化技術具有運行費用低和對環境無任何污染的兩大優勢。早在上個世紀八十年代初日本已取得成功的運用。
熱泵干燥原理
熱泵干燥設備由熱泵的熱力循環系統和熱風干燥循環系統組成。熱泵循環系統為熱風干燥系統提供熱源和降低熱風濕度。熱風干燥系統，通過循環熱風與物料直接接觸，提供蒸發水份熱量，帶走物料中的水份。
所謂“熱泵”，是耗用一定的機械功，吸取環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能裝置。正如“水泵”一樣，耗用一定機械功，將水從低水位提高到所需的水位。
熱泵系統由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器組成。系統內運行的工質，在蒸發器中吸取干燥室排出濕熱空氣中的熱量，從低壓液態工質蒸發成低壓蒸汽，經壓縮機增壓成為高溫高壓的蒸汽；在冷凝器中，高溫高壓的工質蒸汽放出熱量加熱進入干燥室的空氣，而工質本身則從氣體冷凝成高壓液體；通過節流裝置，液體工質產生阻塞效應，降低了壓力和溫度，成為低壓低溫液體，再度進入蒸發器中吸收濕熱氣體的熱量，如此反復循環將低溫熱量輸送到高溫介質中去，形成熱泵循環。
干燥室排出氣體，是含水份較高的濕熱氣體，其相對濕度在ψ＝70～80%左右，通過熱泵的蒸發器時，由于蒸發器表面溫度低于空氣露點溫度，不僅降低了空氣的溫度并且在蒸發器表面將水汽冷凝下來，以液體水的狀態排出系統外。氣體離開蒸發器變成低溫而濕潤，如圖一上點b其相對濕度一般在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，同時也降低了相對濕度，如圖一C點成為干熱氣體進入干燥室。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，同時也帶走了水份。空氣在干燥室內為等焓增濕降溫過程，在離開干燥室時又回復到圖一的a點。從圖一上可見每公斤氣體通過一個循環可以脫除水份△d＝da－dc。
從上述熱泵干燥原理來看，與一般干燥工藝差別是沒有濕熱氣體排放，通過二個密閉循環系統，物料中的水份最終以液態水排除。采用該原理干化污泥有二大優點：
（1）節約能源：在熱泵干燥中。不排放濕熱氣體而將其顯熱和潛熱全部進行了回收，只耗用了一定的機械功。一般衡量熱泵熱回收能力常用熱泵性能系數來表征，即
COP=冷凝器提供熱量／壓縮機的功耗＝QC/W0
在污泥設備干燥中COP＝4.0～5.0，既熱泵提供的熱量是電耗熱量的4～5倍。
衡量干燥設備耗能另一重要指標熱泵比脫水率WPE
WPE=脫水量/熱泵能耗=kg(水)/kw.H(電）
在目前設備中熱泵WPE＝5.0～6.0。即每度電可脫水5～6公斤。
（2）不污染環境：由于熱泵干化污泥在封閉的環境中進行，在干化過程中產生的一切有臭有害氣體可以做到不外泄，對周圍環境可以減少到最低的污染，有利在居民點附近進行干化操作。
熱泵干化污泥裝置簡介
我所科技人員自八十年代以來，對熱泵干燥技術進行了系統的研究與開發。采用了高溫熱力性能良好的工質R142b和獨特的熱風循環系統（專利號：ZL 97222358.4）開發了系列的高溫熱泵除濕機。該機組的干化溫度在50～85℃范圍內均可工作，至今已有500～600臺（套）設備投入運行，尤其在木材干燥方面取得了優異成效；如上海的優質木制品一半以上，均用我所設備進行干燥處理。出口名牌木制品，幾乎悉數采用我所設備進行干燥加工。2000年獲得了《國家重點新產品》稱號，自1997年以來我所被評為《上海市高新技術企業》。
而與熱泵干燥機組相匹配的干燥室有連續干燥和間歇干燥兩種方式。一般物料比較粗大，干燥周期較長或物料不形成批量的多用間歇干燥，即物料是采用間歇載入和卸出的。如木材、農副產品、藥材、工藝品多用此方式。
對于污泥干化周期相對短，批量又較大，成型后物料細小而顆粒度又較均一故宜采用連續進料和出料的連續式干燥方式。我所研制的一臺污泥干化連續式熱泵干燥裝置的樣機，工作原理如圖二所示，其外形參見照片1。熱泵干燥機仍沿用我所卓有成效，成熟的機組。干燥室內裝有傳送速度可調的不銹鋼網帶的傳送帶組。為了干化工藝過程全部在封閉環境中進行，在干燥室內配置了兩套成型機。
經過發酵后含水量為60～65%的粉狀污泥通過封閉輸送筒，進入干燥室內，為了易于干化，防止干化后污泥飛揚，經過初步成型，傾在傳送帶上，傳送帶按設定速度帶著物料轉運，經數層傳送帶來回運送使污泥干化到含水率40%左右再進行第二次成型成顆粒肥料，再經數次傳送帶來回運送干化，最后達到含水率20%成品的顆粒肥料送出干燥室，再通過封閉傳送機構送到包裝車間，盛袋裝出。
關注澤德微信
關注澤德微博