一、概述
1.1工藝優(yōu)化與節(jié)能減排
按照科學(xué)發(fā)展觀，生活垃圾通過分類回收、綜合處理，實現(xiàn)資源循環(huán)利用，是社會文明的重大進步，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。目前，生活垃圾通常是通過填埋、濕地處理、焚燒、工廠綜合處理等等，其中，填埋處理會污染地下水，如果采用濕地處理，城市周邊沒有自然條件，焚燒處理雖然可以發(fā)電，但利用率太低，對大多數(shù)可回收利用的資源一炬焚之，也是一種資源浪費。zui科學(xué)的處理方法是分類綜合處理，做到物盡其用、變廢為寶，zui大限度的回收可再生資源。
在生活垃圾綜合處理系統(tǒng)中，需要對垃圾進行多次分選，同時，對分離后的垃圾廢液、廢渣進行分別處理，如對于廢液，通過厭氧發(fā)酵、高溫有氧發(fā)酵、固液分離、液態(tài)料蒸發(fā)濃縮、固態(tài)料烘干等工藝，可制成的有機肥。其中，厭氧發(fā)酵、有氧發(fā)酵、蒸發(fā)濃縮、烘干等工序，都必須加熱，消耗大量的熱量，而蒸發(fā)濃縮環(huán)節(jié)又必須排出大量的冷凝潛熱，需要進行強制冷卻，烘干環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量的濕熱氣體，鍋爐運行產(chǎn)生大量高溫煙氣，整個垃圾處理工廠存在多處用熱和產(chǎn)熱點，如果合理的對產(chǎn)熱和用熱點進行梳理，對供求熱量進行量化分析，對產(chǎn)熱和用熱的熱品位進行合理搭配，可發(fā)現(xiàn)熱能綜合回收利用的巨大潛力。而對于產(chǎn)熱點的熱品位低、用熱點的需求熱品位高，又為熱泵的應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。
1.2熱泵技術(shù)應(yīng)用與節(jié)能
熱泵是一種制熱裝置,該裝置以消耗少量高品位能源為代價，能將大量無用的低溫熱能變?yōu)橛杏玫母邷責崮?，如同泵?ldquo;熱能”的“泵”一樣。熱泵的工作過程可與水泵類比。熱泵消耗少量高品位能源w，將低溫熱源中蘊含的大量免費熱能或生產(chǎn)過程中的無用低溫廢熱ql，變?yōu)闈M足用戶要求的高溫熱能qh。根據(jù)熱力學(xué)*定律，qh、ql和w之間滿足如下關(guān)系式。
qh=ql+w（1）
式中qh——熱泵提供給用戶有用熱能，kw；
ql——熱泵從低溫熱源中吸取的免費熱能（環(huán)境熱能或工業(yè)廢熱），kw；
w——熱泵工作時消耗的高品位能源，kw。
由式（1）可見，qh＞w,即熱泵制取的有用熱能，總是大于所消耗的高品位能源，而用燃料加熱、電加熱等裝置制熱時，所獲得的熱能一般小于所消耗的電能或燃料能，這是熱泵與普通加熱裝置的根本區(qū)別，也是熱泵制熱zui突出的優(yōu)點。
熱泵發(fā)展到今天，制熱溫度（供給用戶的熱能溫度）低于50℃的熱泵已較成熟。由于部件和工質(zhì)基本與制冷設(shè)備通用，應(yīng)用也zui廣泛。制熱溫度在50～100℃之間的熱泵，其工業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域正在逐步拓展，相關(guān)部件及工質(zhì)體系也正在完善。制熱溫度大于100℃的熱泵，其大規(guī)模應(yīng)用還有較多技術(shù)問題需解決，應(yīng)用領(lǐng)域也有待開拓。
只要是需要熱能的場合，就有熱泵的應(yīng)用機會，我們的衣食住行及身邊諸多產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，均和熱能有著密切的關(guān)系，從這一角度講，熱泵的發(fā)展空間是無限的?；仡櫉岜玫陌l(fā)展歷史，熱泵發(fā)展的速度主要取決于以下幾個因素。
1）能源因素包括能源的價格（電能、煤、油、燃氣等的比價）和能源的豐富性。當不同能源間比價合理或能源緊張時，熱泵就具有較好的發(fā)展大環(huán)境。
2）環(huán)境因素當出于環(huán)境保護的考慮，對其他制熱方式（如燃煤制取熱能）有嚴格限制時，熱泵就具有更大的應(yīng)用空間。
3）技術(shù)因素包括通過熱泵循環(huán)、部件、工質(zhì)的改進提高熱泵的效率，利用材料技術(shù)簡化熱泵結(jié)構(gòu)、降低熱泵造價，利用測控技術(shù)提高熱泵的可靠性和操作維護的簡易性等，可使熱泵比其他簡單加熱方式具有更強的綜合競爭優(yōu)勢。
4）低溫熱源熱泵與其他簡單加熱方法的不同點之一是必須要有低溫熱源。熱源的溫度越高，對提高熱泵的性能和應(yīng)用優(yōu)勢越有利，有時能否有和使得低溫熱源，甚至是決定熱泵應(yīng)用的關(guān)鍵因素，因此，利用相關(guān)領(lǐng)域的*技術(shù)，拓展熱泵的低溫熱源，也是促進熱泵應(yīng)用和發(fā)展的重要因素。
5）引用領(lǐng)域開發(fā)目前熱泵已應(yīng)用于供暖、制取熱水、干燥（木材、食品、紙張、棉、毛、谷物、茶葉等）、濃縮（牛奶等）、娛樂健身（人工冰場、游泳池的同時供冷與供熱等）、種植、養(yǎng)殖、人工溫室等領(lǐng)域。進一步了解不同產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中的熱希求。并將熱泵和工藝有機結(jié)合，可為熱泵拓展更多的應(yīng)用領(lǐng)域。
1.3生活垃圾處理工藝中余熱綜合利用策略
在生活垃圾綜合處理工藝中，厭氧發(fā)酵、有氧發(fā)酵、蒸發(fā)濃縮、烘干等工序都必須加熱，消耗大量的熱量，而蒸發(fā)濃縮環(huán)節(jié)又必須排出大量的冷凝潛熱，需要進行強制冷卻，烘干環(huán)節(jié)產(chǎn)生大量的濕熱氣體，鍋爐煙氣產(chǎn)生大量的熱，垃圾處理廠的綜合樓、展示廳及車間辦公室等都需要中央空調(diào)，冬季供熱、夏季供冷，大棚冬季需要供熱，工廠多處需要全天供應(yīng)生活熱水，整個垃圾處理工廠存在多處用熱和產(chǎn)熱點。
從整個系統(tǒng)能源的綜合利用考慮，制定出該處理工藝余熱綜合利用的策略：
1）將蒸發(fā)濃縮環(huán)節(jié)產(chǎn)生的熱量提供給有氧發(fā)酵、園區(qū)生活熱水及園區(qū)空調(diào)冬季采暖。
2）將鍋爐煙氣熱量一部分提供給干燥機組，其余部分冬季提供給大棚采暖，其它季節(jié)用來產(chǎn)生生活熱水出售。
本文僅介紹蒸發(fā)濃縮環(huán)節(jié)的余熱綜合利用。
二、產(chǎn)熱點及耗熱點分析
在生產(chǎn)濃縮工藝中，蒸發(fā)機冷凝冷卻水、物料冷凝水、蒸汽凝結(jié)水、真空泵冷卻水為產(chǎn)熱點。發(fā)酵液預(yù)熱、生活熱水、空調(diào)系統(tǒng)為耗熱點。
三、熱量供求分析
3.1產(chǎn)熱量特性
3.1.1蒸發(fā)機冷卻熱
蒸發(fā)機冷卻水產(chǎn)熱量相對穩(wěn)定，是重點熱回收對象,且蒸發(fā)機冷卻水是必須冷卻的項目。
3.1.2蒸汽凝水
鍋爐蒸汽凝水的余熱如果不回收，也會在鍋爐補水中得到回收利用，補水溫度高，鍋爐燃料消耗將降低，若加以回收，則鍋爐的能源消耗將增加，鍋爐蒸汽凝水可以讓鍋爐自然回收。
3.1.3物料冷凝水余熱
由于物料冷凝水為循環(huán)使用，從蒸發(fā)機中冷凝后，再回到制漿池，制漿后送到發(fā)酵罐加熱、發(fā)酵，如果熱量回收后，物料的溫度降低，在發(fā)酵階段要多消耗同樣的加熱熱量。所以，物料冷凝水的熱量不宜回收。