一种太阳能跨季节储热的垃圾站渗滤液处理系统及方法

文档序号:36486849发布日期:2023-12-26 04:20阅读:41来源:国知局

本发明涉及一种基于太阳能跨季节储热的垃圾站渗滤液处理系统,属于含盐废水低碳处理领域。


背景技术:

1、为实现国家提出的“双碳”目标,各个行业的发展正在积极向低碳靠拢。垃圾回收可以降低一定碳排放,但垃圾站垃圾渗滤液在处理过程中仍然需要消耗电能,并不能做到真正意义的低碳处理。即虽然垃圾站渗滤液处理采用机械蒸汽再压缩技术能够回收二次蒸汽,减少了部分新鲜蒸汽的消耗,但实际运行过程中,压缩机功耗以及首次运行生蒸汽等环节依然需要电能。我国主要的发电方式仍然是火力发电,由此消耗电能产生的碳排放量不可忽视,因此需要设计应用可再生清洁能源作为垃圾站含盐废水蒸发动力源的系统。现有的技术水平所采用的清洁能源无法持续稳定与垃圾站实际运行适配,如何设计出应用于垃圾站垃圾渗滤液处理过程的可再生能源建立能源系统成为当前亟待解决的问题。

2、已有部分专利提出了处理含盐废水的机械蒸汽再压缩技术低碳运行的应用方法。如专利cn114772674a提出一种应用太阳能和环路热管的低碳运行含盐废水处理系统及方法,采用冷凝水余热预热含盐废水,耦合利用太阳能吸热薄膜与含盐废水换热,同时利用高压氮气引射环路热管冷凝段内不凝性气体,含盐废水在环路热管冷凝段换热管外真空环境下蒸发吸热,但高压氮气引射技术需要消耗电能,增加了系统整体碳排放,且要额外配备高压氮气引射环路热管,占用垃圾站面积,系统运行工艺要求高,与垃圾站实际运行过程中适用性不强。专利cn116123544a提出一种基于焚烧发电和余热热泵的垃圾站渗滤液低碳蒸发系统形式,系统利用机械蒸汽再压缩技术蒸发垃圾渗滤液;利用焚烧垃圾产生的电能驱动用电系统内设备运行;分段回收垃圾焚烧产生的高温烟气余热,结合余热热泵技术促进二次蒸汽高温压缩,节省煤炭燃烧。系统同步实现了垃圾渗滤液的低碳蒸发处理和回收利用低品位余热,但在焚烧和回收过程中不能避免多个耗功设备的电能消耗,且分段回收余热工艺复杂,无法实现与垃圾站渗滤液处理系统的有效融合。

3、本发明提供了一种基于太阳能跨季节储热的垃圾站渗滤液处理系统。系统由墙体相变储热和太阳能集热器耦合系统、太阳能光伏发电系统、地源热泵冷凝器耦合系统、垃圾站渗滤液处理系统四部分组成;在太阳能充分时候相变储热和太阳能集热器耦合系统、地源热泵冷凝器耦合系统分别利用太阳能和地热能预热物料,避免消耗高温热能预热物料,减少后续蒸发器蒸发所需热量和减少压缩机的电能消耗;太阳能光伏发电系统转化储存的电能直接为压缩机供能,不产生额外压缩机电能消耗;即使在太阳能不充分的时候,系统可以使用之前储存的热量和电量维持系统正常运行,实现了跨季节储热供能;本发明采用的相变储热墙体、太阳能光伏发电、太阳能集热器、地源热泵等都与垃圾站房屋巧妙结合,相变储热墙体取代原有垃圾站墙体,太阳能集热器和太阳能光伏发电都位于垃圾站屋顶,地源热泵位于垃圾站房屋地下,几者与垃圾站房屋的结合不占用垃圾站额外面积;且在预热、物料加热和压缩机供能三个方面利用可再生清洁能源替代传统燃料和电能,为垃圾站渗滤液处理系统持续稳定提供动力源,在与垃圾站实际运行保持高适配度的同时降低了系统整体碳排放,可使用性强,真正实现含盐废水处理过程的低碳排放。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于太阳能跨季节储热的垃圾站渗滤液处理系统,本发明有利于推动低碳技术在使用热力法蒸发含盐废水领域的应用。

2、本技术实施例提供一种基于太阳能跨季节储热的垃圾站渗滤液处理系统,由墙体相变储热和太阳能集热器耦合系统、太阳能光伏发电系统、地源热泵冷凝器耦合系统、垃圾站渗滤液处理系统四部分组成;

3、其中墙体相变储热和太阳能集热器耦合系统包括第一入水口1-1、第二入水口1-2、第一太阳能集热器2-1、第二太阳能集热器2-2、第一输水管3-1、第二输水管3-2、第一相变墙体4-1、第二相变墙体4-2、第一储热墙体5-1、第二储热墙体5-2、第一截止阀6-1、第二截止阀6-2、第三截止阀6-3;第一入水口1-1位于左侧屋顶边缘,与第一太阳能集热器2-1入水口相连,第二入水口1-2位于右侧屋顶边缘,与第二太阳能集热器2-2相连,第一太阳能集热器2-1位于垃圾站屋顶左侧,第二太阳能集热器2-2位于垃圾站屋顶右侧,第一输水管3-1与第一太阳能集热器2-1的出水口相连并位于其正下方,第二输水管3-2与第二太阳能集热器2-2的出水口相连并位于其正下方,第一相变墙体4-1和第一储热墙体5-1位于房屋左侧,第一相变墙体4-1位于第一储热墙体5-1外侧,第一输水管3-1从第一相变墙体4-1中穿过,第二相变墙体4-2和第二储热墙体5-2位于屋子右侧,第二相变墙体4-2位于第二储热墙体5-2外侧,第二输水管3-2从第二相变墙体4-2中穿过,第一截止阀6-1和第二截止阀6-2分别位于第一相变墙体4-1和第二相变墙体4-2正下方,第一截止阀6-1和第二截止阀6-2分别位于第一输水管3-1和第一输水管3-2上,第三截止阀6-3位于第一截止阀6-1和第二截止阀6-2中间;

4、其中太阳能光伏发电系统包括光伏发电板11、蓄电池组12、第四截止阀6-4;光伏发电板11位于屋顶中心,蓄电池组12和光伏发电板11相连并位于其的左下方,第四截止阀6-4位于蓄电池组12的正下方;

5、其中地源热泵冷凝器耦合系统包括压缩机7、冷凝器8、膨胀阀9、地源热泵10;冷凝器8第一入口8-1与压缩机7出口相连,膨胀阀9入口与冷凝器8第一出口8-3相连,膨胀阀9的出口和地源热泵10入口相连,压缩机7入口与地源热泵10出口相连;

6、其中垃圾站渗滤液处理系统包括进料泵19、预热水箱18、板式换热器17、毛细管16、水平降膜式蒸发器15、气液分离器14、压缩机13、冷凝水泵21、循环泵22、结晶装置23、出料泵24、循环水泵25、冷凝水箱20;进料泵19出口与预热水箱18入口相连、预热水箱18出口与板式换热器17第一入口17-1入口、板式换热器17第一出口17-3与水平降膜式蒸发器15第一入口15-1相连、水平降膜式蒸发器15第一出口15-5与冷凝器8第二入口8-2相连,冷凝器8第二出口8-3与气液分离器14入口相连、气液分离器14出口与压缩机13入口相连,压缩机13出口与水平降膜式蒸发器15第二入口15-2相连,水平降膜式蒸发器15第二出口15-6与循环水泵25入口相连,循环水泵25出口与水平降膜式蒸发器15第三入口15-3相连,水平降膜式蒸发器15第三出口15-7与循环泵22入口相连,循环泵22出口与水平降膜式蒸发器15第四入口15-4相连,水平降膜式蒸发器15第四出口15-8与冷凝水泵21入口相连,冷凝水泵21出口与板式换热器17第二入口17-2相连,循环泵22位于冷凝水泵21的下方,水平降膜式蒸发器15第五出口15-9与出料泵24入口相连,出料泵24出口与结晶装置23入口相连,板式换热器17第二出口17-4与毛细管16和冷凝水箱20相连。

7、所述系统中管道材料均为金属管,管外均敷设保温材料。

8、所述系统中的墙体相变储热和太阳能集热器耦合系统内的介质为常温水、太阳能光伏发电系统内的介质为电能、地源热泵冷凝器耦合系统内的介质为中温水、垃圾站渗滤液处理系统内的介质为含盐废水。

9、本发明公开的一种基于太阳能跨季节储热的垃圾站渗滤液处理系统,运行时包括以下过程:

10、系统整体运行方式分为两种,第一种运行方式是晴天直接运行,常温水分别从第一入水口1-1、第二入水口1-2进入对应的第一太阳能集热器2-1、第二太阳能集热器2-2被加热,再分别进入第一相变墙体4-1和第二相变墙体4-2对应的第一输水管3-1和第二输水管3-2中被继续加热,接着分别通过第一截止阀6-1和第二截止阀6-2汇合后通过第三截止阀6-3进入压缩机7中被升温,再通过冷凝器8第一入口8-1进入冷凝器8;同时含盐废水通过进料泵19进入预热水箱18,在预热水箱18中预热,再通过板式换热器第一入口17-1与板式换热器17进行换热,接着从板式换热器17的第一出口17-3出,通过水平降膜式蒸发器15第一入口15-1进入水平降膜式蒸发器15,再通过冷凝器8第二入口8-2进入冷凝器8与里面的高温水换热,升高含盐废水温度产生二次蒸汽通过第一出口8-3再进入气液分离器14将气液分离,气体进入压缩机13中升温升压变成过热蒸汽,再进入毛细管16中与低温冷凝水传热将其处理至饱和状态,后落入水平降膜式蒸发器15底部水箱,被循环泵22和预热泵25分别加压通过水平降膜式蒸发器15第二入口15-2和第四入口15-4至水平降膜式蒸发器15喷淋装置再次蒸发,重复进行上述步骤,高温冷凝水由冷凝水泵21加压流入板式换热器17第二出口17-4与含盐废水进行换热,降温后的部分冷凝水被通入毛细管16和冷凝水箱20中,两次蒸发完成后,被出料泵24加压排出的浓废水随后进入结晶装置23;与此同时冷凝器8中的热水降温后通过冷凝器8第二出口8-4进入膨胀阀9降压为低温低压水,再进入地源热泵10中升温通过第三截止阀6-3汇合,重复上述过程;光伏发电板11吸收太阳能转化为电能储存在蓄电池组12中,通过第四截止阀6-4输送到压缩机13。

11、第二种运行方式是储能后运行:系统不运行的时候,太阳能被第一相变墙体4-1和第二相变墙体4-2吸收,转化的热能储存在第一储热墙体5-1和第二储热墙体5-2中;在太阳能不充分时候,第一储热墙体5-1和第二储热墙体5-2分别为第一相变墙体4-1和第二相变墙体4-2对应的第一输水管3-1和第二输水管3-2供热,常温水分别从第一入水口1-1、第二入水口1-2进入对应的第一太阳能集热器2-1、第二太阳能集热器2-2,再分别进入第一相变墙体4-1和第二相变墙体4-2对应的第一输水管3-1和第二输水管3-2中被加热,接着分别通过第一截止阀6-1和第二截止阀6-2汇合后通过第三截止阀6-3进入压缩机7中被升温,再通过冷凝器8第一入口8-1进入冷凝器8;同时含盐废水通过进料泵19进入预热水箱18,在预热水箱18中预热,再通过板式换热器17的第一入口17-1与板式换热器17进行换热,接着从板式换热器17的第一出口17-3出,通过从水平降膜式蒸发器15第一入口15-1进入水平降膜式蒸发器15,再通过冷凝器8第二入口8-2进入冷凝器8与里面的高温水换热,升高含盐废水温度产生二次蒸汽通过第一出口8-3再进入气液分离器14将气液分离,气体进入压缩机13中升温升压变成过热蒸汽,再进入毛细管16中与低温冷凝水传热将其处理至饱和状态,后落入水平降膜式蒸发器15底部水箱,被循环泵22和预热泵25和预热泵25分别加压通过水平降膜式蒸发器15第二入口15-2和第四入口15-4至水平降膜式蒸发器15喷淋装置再次蒸发,重复进行上述步骤,高温冷凝水由冷凝水泵21加压流入板式换热器17第二入口17-2与含盐废水进行换热,降温后的部分冷凝水通过板式换热器17第二出口17-4通入毛细管16和冷凝水箱20中,两次蒸发完成后,被出料泵24加压排出的浓废水随后进入结晶装置23;与此同时冷凝器8中的热水降温后通过冷凝器8第二出口8-4进入膨胀阀9降压为低温低压水,再进入地源热泵10中升温通过第三截止阀6-3汇合,重复上述过程;光伏发电板(11)吸收太阳能转化为电能,储存在蓄电池组(12)中,再通过第四截止阀(6-4)输送到压缩机(13)。

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