【摘要】热泵技术是一项空调、供暖及产生热水的技术。本文介绍了将热泵技术应用到垃圾处理的工艺中，不仅节约了能源，还减少了对环境的污染，具有广泛的推广前景。

【关键词】热泵   垃圾处理   节能   环保

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，如果采用湿地处理，城市周边没有自然条件，焚烧处理虽然可以发电，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点，如果合理的对产热和用热点进行梳理，对供求热量进行量化分析，对产热和用热的热品位进行合理搭配，可发现热能综合回收利用的巨大潜力。而对于产热点的热品位低、用热点的需求热品位高，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。

如上图所示，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(环境热能或工业废热)，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，其工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问题需解决，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限的。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。

1) 能源因素 包括能源的价格(电能、煤、油、燃气等的比价)和能源的丰富性。当不同能源间比价合理或能源紧张时，热泵就具有较好的发展大环境。

2) 环境因素 当出于环境保护的考虑，对其他制热方式(如燃煤制取热能)有严格限制时，热泵就具有更大的应用空间。

3) 技术因素 包括通过热泵循环、部件、工质的改进提高热泵的效率，利用材料技术简化热泵结构、降低热泵造价，利用测控技术提高热泵的可靠性和操作维护的简易性等，可使热泵比其他简单加热方式具有更强的综合竞争优势。

4) 低温热源 热泵与其他简单加热方法的不同点之一是必须要有低温热源。热源的温度越高，对提高热泵的性能和应用优势越有利，有时能否有和使得低温热源，甚至是决定热泵应用的关键因素，因此，利用相关领域的先进技术，拓展热泵的低温热源，也是促进热泵应用和发展的重要因素。

5) 引用领域开发 目前热泵已应用于供暖、制取热水、干燥(木材、食品、纸张、棉、毛、谷物、茶叶等)、浓缩(牛奶等)、娱乐健身(人工冰场、游泳池的同时供冷与供热等)、种植、养殖、人工温室等领域。进一步了解不同产品生产工艺中的热希求。并将热泵和工艺有机结合，可为热泵拓展更多的应用领域。

1.3 生活垃圾处理工艺中余热综合利用策略

在生活垃圾综合处理工艺中，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，锅炉烟气产生大量的热，垃圾处理厂的综合楼、展示厅及车间办公室等都需要中央空调，冬季供热、夏季供冷，大棚冬季需要供热，工厂多处需要全天供应生活热水，整个垃圾处理工厂存在多处用热和产热点。

从整个系统能源的综合利用考虑，制定出该处理工艺余热综合利用的策略：

1)将蒸发浓缩环节产生的热量提供给有氧发酵、园区生活热水及园区空调冬季采暖。

2)将锅炉烟气热量一部分提供给干燥机组，其余部分冬季提供给大棚采暖，其它季节用来产生生活热水出售。

本文仅介绍蒸发浓缩环节的余热综合利用。