CN113072278A - 一种太阳能污泥干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能污泥干燥系统，属于污泥处理领域。它包括干燥室和污泥干燥装置，所述干燥室上部设有透明盖板，所述污泥干燥装置包括机架、皮带输送机构、丝网和太阳能吸收膜；所述皮带输送机构安装在机架上，其表面覆盖有吸水纤维；所述丝网和太阳能吸收膜沿皮带输送机构的输送方向并排设置在皮带输送机构的上方；所述丝网上方的干燥室上开设有污泥进料口。本发明能够将太阳能的大部分热量用于污泥中的水分蒸发，有效地提升太阳能对污泥的干燥效率，节约能源。

Description

一种太阳能污泥干燥系统

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，更具体地说，涉及一种污泥干燥系统。

背景技术

化石燃料的使用破坏了环境与生态，同时其有限的储存也是人类面临的极大挑战。太阳热能是取之不尽的可再生能源，它的探索和利用对实现人类社会与自然的可持续发展有着重要意义，可以克服目前燃料供给的不可持续性矛盾，必将成为世界经济发展新的增长点，具有广阔市场前景。

目前，污泥干燥方式有热力干燥和太阳能干燥。其中，热力干燥分为直接干燥和间接干燥。直接干燥是用燃烧后的烟气加热污泥，使污泥水份溢出，但是这种干燥方式会增加烟气量，导致烟气的处理成本增加，且耗能严重。间接干燥是烟气或蒸汽通过间壁加热方式加热污泥，使水份溢出，但是这种间壁加热式传热效率略低，处理效率差且浪费能源。因此，热力干燥耗能大已经成为制约其发展的主要因素。

而太阳能干燥方式中，太阳能具有取之不尽、安全、清洁无污染的特点，是污泥干燥的理想热源。太阳能干燥污泥的基本原理是将其最大可能地转换为热能，用于加热污泥，将其中的水分蒸发，但是，实际应用过程中，太阳能蒸发水分的效率一直是能量利用的软肋。而造成其蒸发效率低下的主要因素是太阳光照射污泥过程中，能量将污泥整体加热，导致能量过于分散，且热量大部分用于污泥本体的显热增加，而没有用于水分的相变蒸发，使得对污泥的干燥效率极差。

如中国专利申请号为：CN201210074886.5，公开日为：2012年7月25日的专利文献，公开了一种利用太阳能集热器和太阳能房联合作用的一体化太阳能污泥干燥系统。所述干燥系统包括多功能太阳能房，导热油箱、太阳能集热器、风机、太阳能空气集热器、污泥进料器、无轴螺旋干燥器和贮泥池；相对于相同污泥处理量的太阳能污泥干燥装置占地面积进一步减小，较传统的单一利用太阳能房污泥干化又缩短了污泥干燥时间，该系统可实现污泥干燥的短周期低能耗生产。

又如中国专利申请号为：CN201910345698.3，公开日为：2019年7月2日的专利文献，公开了一种全自动跟踪太阳能污泥干燥系统，包括X Y移动工作台、双向太阳光跟踪装置、太阳能集热罩、传送链条、干燥桶、链条驱动机构和控制器；所述双向太阳光跟踪装置包括支撑结构、旋转机构以及仰角调整机构；所述干燥桶的外壁和内部分别设置有光传感器和湿度传感器；所述控制器分别与X Y移动工作台、旋转机构、仰角调整机构、链条驱动机构、光传感器和湿度传感器电连接。

上述两种污泥干燥系统均是采用太阳能对污泥进行干燥，但是，二者均存在前面提到的太阳能的能量用于对污泥整体进行加热，导致太阳能产生的大部分热量实际用在了污泥本体的显热增加上，只有小部分热量用在了污泥的水分蒸发上，又由于污泥含水量较大，使得太阳能对污泥的整体干燥效率较差。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有的太阳能污泥干燥系统对污泥的水分干燥效率较差的问题，本发明提供一种太阳能污泥干燥系统，能够将太阳能的大部分热量用于污泥中的水分蒸发，有效地提升太阳能对污泥的干燥效率，节约能源。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种太阳能污泥干燥系统，包括干燥室和污泥干燥装置，所述干燥室上部设有透明盖板，所述污泥干燥装置包括机架、皮带输送机构、丝网和太阳能吸收膜；所述皮带输送机构安装在机架上，其表面覆盖有吸水纤维；所述丝网和太阳能吸收膜沿皮带输送机构的输送方向并排设置在皮带输送机构的上方；所述丝网上方的干燥室上开设有污泥进料口。

作为技术方案的进一步改进，还包括布料卸料装置；所述布料卸料装置包括支撑台、机械臂和推料铲；所述支撑台位于机架的侧边，所述机械臂安装在支撑台的上部，所述推料铲安装在机械臂的前端。

作为技术方案的进一步改进，所述皮带输送机构下方的机架上装有加热器。

作为技术方案的进一步改进，所述皮带输送机构的高度由污泥进料口一侧至另一侧逐渐降低。

作为技术方案的进一步改进，还包括挡泥板，所述挡泥板的其中一侧与丝网远离进料口的一侧铰接连接，通过驱动机构控制沿二者的铰接处转动。

作为技术方案的进一步改进，所述皮带输送机构远离污泥进料口的一侧的干燥室底部装有接泥盒。

作为技术方案的进一步改进，所述污泥进料口处装有污泥导流管，所述污泥导流管的进料端装有可打开的密封盖。

作为技术方案的进一步改进，所述污泥导流管的出料端为扩孔式结构，扩孔式结构内设有多个导流槽。

作为技术方案的进一步改进，所述干燥室的上端面为从干燥室的一侧延伸至另一侧的斜面结构，与所述上端面的最高点连接的干燥室的侧面装有冷凝板，所述冷凝板下方的干燥室底部装有连通外界的排水沟。

作为技术方案的进一步改进，所述排水沟紧靠冷凝板所在的干燥室侧面，该侧面上装有分别连接冷凝板和排水沟的排水管道。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明一种太阳能污泥干燥系统，通过吸水纤维直接对污泥中的水分进行吸取，通过太阳能吸收膜将太阳能吸收并转化为用于干燥吸水纤维的热能，吸水纤维覆盖在皮带输送机构上循环通过污泥和太阳能吸收膜，该系统区别于传统的太阳能直接对污泥整体加热，其在通过太阳直接照射污泥的基础上，通过吸水纤维大大加快了污泥水分的蒸发速率，同时通过对太阳能吸收效率较高的太阳能吸收膜来干燥吸水纤维，保证了吸水纤维对污泥的吸水能力，尤其是，通过设置皮带输送机构并将吸水纤维覆盖在皮带表面，使得整个系统无需人工操作即可自动实现吸水纤维对污泥吸水、被太阳能干燥的循环过程，大大提高了整个系统对污泥的干燥效率；

(2)本发明一种太阳能污泥干燥系统，通过设置布料卸料装置，能够将初始污泥均匀地铺设在丝网上，提高太阳能和吸水纤维对污泥的干燥效率，同时，布料卸料装置能够在污泥干燥度达到要求后将污泥推送至接泥盒中，提高系统的工作效率；

(3)本发明一种太阳能污泥干燥系统，皮带输送机构的高度由污泥进料口一侧至另一侧逐渐降低，方便布料卸料装置将干燥后的污泥从丝网上推走，同时，其在丝网远离进料口的一侧设有能够转动的挡泥板，能够在布料时挡住没干燥的污泥，防止污泥从丝网上滑落，在卸料时则将挡泥板平铺，使干燥后的污泥能够从丝网上脱落；

(4)本发明一种太阳能污泥干燥系统，皮带输送机构下方的机架上还装有加热器，能够在太阳光强度不够，太阳能吸收膜转化的热能不足，对吸水纤维的干燥能力不够的情况下，对吸水纤维起到辅助干燥作用，保证吸水纤维对污泥的干燥能力，提高系统的工作稳定性和工作效率；

(5)本发明一种太阳能污泥干燥系统，污泥进料口处的污泥导流管的出料端为扩孔式结构，使得污泥能够更加方便快速地平铺在丝网上，节约对污泥的平铺时间，提高系统对污泥的干燥效率；

(6)本发明一种太阳能污泥干燥系统，干燥室的上端面为从干燥室的一侧延伸至另一侧的斜面结构，并在斜面高点连接的干燥室侧面上装有冷凝板，污泥水分蒸发后形成的水蒸气能够随着干燥室的上端面移动至冷凝板的位置，在冷凝板处凝结成冷凝水后从排水沟排出，保持干燥室内的环境处于干燥状态，提高对污泥的干燥效率。

附图说明

图1为干燥系统的主视结构示意图；

图2为图1中污泥干燥装置的右视图；

图3为污泥导流管的结构示意图；

图4为布料卸料装置的结构示意图；

图中：1、干燥室；11、透明盖板；12、接泥盒；13、冷凝板；14、排水沟；2、污泥干燥装置；21、机架；22、丝网；23、太阳能吸收膜；24、加热器；25、挡泥板；26、皮带输送机构；3、布料卸料装置；31、支撑台；32、机械臂；33、推料铲；4、污泥导流管；5、污泥。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例

一种太阳能污泥干燥系统，属于污泥处理工艺中，用于干燥污泥的设备，是污泥处理工艺中的关键步骤，其采用可再生的太阳能作为热源，具有耗能低、保护环境的特点，下面对该系统的具体结构和工作原理进行详细描述。

如图1所示，该系统主要包括干燥室1、污泥干燥装置2、布料卸料装置3和污泥导流管4。其中，干燥室1为一个密封的温室，其侧壁上部设有污泥进料口，污泥干燥装置2和布料卸料装置3设置于干燥室1的内部，污泥导流管4则安装于干燥室1的污泥进料口处。干燥室1的上端面设有透明盖板11，透明盖板11位于污泥干燥装置2的上方，使得阳光能够通过透明盖板照射在污泥干燥装置2上，为污泥干燥装置2提供太阳能。

如图1和图2所示，污泥干燥装置2包括机架21、皮带输送机构26、丝网22、太阳能吸收膜23、加热器24和挡泥板25。

其中，机架21为污泥干燥装置2的整体安装支撑架，皮带输送机构26安装在机架21上，具体的，皮带输送机构26包括一个驱动辊、一个传动辊和皮带，驱动辊和传动辊分别通过轴承转动安装在机架21上，且驱动辊通过电机驱动进行工作，皮带则张紧套接在驱动辊和传动辊上，皮带表面覆盖有一层吸水纤维。

丝网22和太阳能吸收膜23沿皮带输送机构26的输送方向并排设置在皮带输送机构26的上方，但二者并不与皮带直接连接，当皮带随皮带输送机构26运动时，丝网22和太阳能吸收膜23的位置不变。具体的，丝网22和太阳能吸收膜23的其中一种安装方式为：丝网22和太阳能吸收膜23的两侧分别通过水平连杆或水平连板与干燥室1两侧的侧壁固定连接，或水平连杆或水平连板分别连接干燥室1两侧的侧壁，丝网22和太阳能吸收膜23置于水平连杆或水平连板上端面；另一种安装方式为：皮带两侧的机架1均向上延伸出一部分，且延伸的两部分之间通过水平连杆或水平连板连接，丝网22和太阳能吸收膜32置于水平连杆或水平连板上，或丝网22和太阳能吸收膜23的两侧分别通过水平连杆或水平连板与皮带两侧向上延伸的机架1的部分连接。需要注意的是，丝网22和太阳能吸收膜23与皮带的输送方向平行设置。考虑到整体安装复杂性和后续布料卸料装置3的安装空间问题，本实施例采用第二种安装方式，皮带两侧的机架21分别向上延伸一部分，丝网22和太阳能吸收膜23的两侧分别通过水平连杆或水平连板与两个机架21延伸部分的顶端固定连接。

工作时，将污泥5置于丝网22上端面上，为了防止污泥5从丝网22上落至皮带输送机构26上，丝网22的密度需要保证较高。太阳光从透明盖板11处照射在丝网22的污泥5和太阳能吸收膜23上，对污泥5进行加热蒸发，太阳能吸收膜23则将吸收的太阳能转换为热能并储存起来。皮带输送机构26工作，带动皮带表面的吸水纤维循环并依次经过丝网22和太阳能吸收膜23的下方。吸水纤维经过丝网22时，能够将污泥5中的大量水分吸走，大大加速污泥5水分蒸发，经过太阳能吸收膜23时则能够被高温的太阳能吸收膜23迅速干燥，从而在再次经过丝网22时继续吸取污泥5中的水分。该系统区别于传统的太阳能直接对污泥整体加热，其在通过太阳直接照射污泥的基础上，通过吸水纤维大大加快了污泥水分的蒸发速率，同时通过对太阳能吸收效率较高的太阳能吸收膜23来干燥吸水纤维，保证了吸水纤维对污泥5的吸水能力，其整体工作自动化实行，无需人工操作，大大提高了污泥5的干燥效率，同时，由于太阳能吸收膜23对太阳能的高转化率和吸水纤维易被高温的太阳能吸收膜23干燥的特性，使得大部分太阳能均用于了吸水纤维水分的蒸发，即间接用于了污泥5水分的蒸发，只有极小一部分太阳能用于了污泥5本身的显热增加，有效地提高了对污泥5的干燥效率。

需要注意的是，实际安装时，为了保证吸水纤维对污泥5的吸水能力和太阳能吸收膜23对吸水纤维的干燥能力，丝网22和太阳能吸收膜23与吸水纤维的间隙应控制在较小的范围之间，本实施例中，丝网22与吸水纤维的间隙小于1cm，太阳能吸收膜23与吸水纤维的间隙大于1cm但小于3cm。同时，为了使吸水纤维循环经过丝网22时的吸水效率和自身干燥度保持在理想标准，根据吸水纤维和太阳能吸收膜23的不同材质，对丝网22和太阳能吸收膜23在皮带输送机构26输送方向上的长度以及皮带输送机构26自身的输送速度进行合理地调整，使得吸水纤维在经过丝网22后吸水能力达到饱和，并在经过太阳能吸收膜23后尽可能恢复干燥状态。

加热器24安装在皮带输送机构26下方的机架21上，与吸水纤维之间保持一定间隙，能够在太阳光强度较小，太阳能吸收膜23转化的热能不够时对吸水纤维进行辅助干燥。加热器24的功率根据吸水纤维的含水量进行调整，具体的，在机架21上靠近下方皮带的位置安装湿度传感器，通过湿度传感器能够检测吸水纤维的含水量，根据检测到的含水量调整加热器24的功率。

污泥进料口设置在丝网22的上方，便于污泥导流管4将污泥5排放至丝网22上。如图1和图3所示，污泥导流管4的进料端装有可打开的密封盖，污泥导流管4的出料端为扩孔式结构，扩孔式结构内设有多个导流槽。密封盖能够在加入污泥5后将污泥导流管4封闭，防止污泥5异味外泄，而出料端的扩孔式结构则使得污泥5能够更加方便快速地平铺在丝网22上，节约对污泥5的平铺时间，提高系统对污泥5的干燥效率。

接泥盒12设置在皮带输送机构26远离污泥进料口的一侧的干燥室1底部，能够将被布料卸料装置3从皮带输送机构26上推离的干燥污泥5收集起来。为了方便布料卸料装置3将干燥污泥5从皮带上推到接泥盒中，本实施例的皮带输送机构26的高度由污泥进料口一侧至另一侧逐渐降低，污泥5推送更加方便。而挡泥板25的其中一侧与丝网远离进料口的一侧铰接连接，通过驱动机构控制沿二者的铰接处转动。具体的，驱动机构可以为设置在机架21上的气缸，气缸座安装在机架21上，气缸的伸缩杆前端铰接连接挡泥板25，控制挡泥板25立起或平放。当挡泥板25立起时，能够将刚从污泥5导流管4进入的污泥5阻挡住，防止未干燥的污泥5落入接泥盒12中，而当污泥5干燥后，将挡泥板25平放，挡泥板25的上端面与丝网22的上端面保持平行，从而使干燥的污泥5能够顺利落入接泥盒12中。基于此，还可以在挡泥板25或丝网22或丝网22两侧的机架21上设置湿度传感器，挡泥板25开始处于立起状态，当湿度传感器检测到丝网22上的污泥5含水量降到设定含量后，即控制挡泥板25转动至与丝网22平行的状态，使干燥污泥5在布料卸料装置3的推动下进入接泥盒12中。

如图4所示，布料卸料装置3包括支撑台31、机械臂32和推料铲33。其中，支撑台31位于机架21靠近污泥进料口的一侧，机械臂32安装在支撑台31的上部，推料铲33安装在机械臂32的前端。当污泥5落在丝网22上后，机械臂32控制推料铲33先升起并从污泥5的上方落至污泥表面，来回移动使污泥在丝网22上分布均匀。当污泥5干燥后，机械臂32控制推料铲33沿污泥进料口一侧至另一侧将干燥的污泥5推至接泥盒12中。需要说明的是，机械臂32采用现有技术中的常见的机械臂设备，其工作原理和结构属于本领域技术人员应知的现有技术，故在此不做详细描述。

值得一提的是，污泥5在干燥过程中，污泥5中的水分会以水蒸气的形式被蒸发至空气中，而干燥室1内的湿度对于污泥5和吸水纤维的干燥效率会存在一定的影响，即干燥室1内的水蒸气较多，湿度较高，会导致对污泥5和吸水纤维的干燥能力减弱，降低干燥系统的工作效率。但是，常规的方式很难将干燥室1内的水蒸气很好地排出，例如采用引风机等装置将干燥室1内的空气排出从而使水蒸气排出的方式，可能会导致从污泥导流管4正在下落的污泥和丝网22上尚未干燥的污泥5发生溅射现象，同时也会导致干燥室1内的温度降低，影响对污泥5的干燥效率。

针对上述问题，本实施例采取了以下措施。本实施例将干燥室1的上端面设置为从干燥室1的一侧延伸至另一侧的斜面结构，而与上端面的最高点连接的干燥室1的侧面装有冷凝板13，冷凝板13所在侧壁上装有排水管道，冷凝板13下方的干燥室1底部则装有连通外界的排水沟14，排水管道分别连接冷凝板13的出水端和排水沟14的进水端。采用这种方式，污泥5水分蒸发后形成的水蒸气能够随着干燥室1的上端面移动至冷凝板13的位置，在冷凝板13处凝结成冷凝水后从排水沟排出，既保持了干燥室1内的环境处于干燥状态，又不会对污泥5的干燥过程造成影响，有效地提高了系统对污泥5的干燥效率。

综上所述，本实施例的一种太阳能污泥干燥系统，能够将太阳能的大部分热量用于污泥中的水分蒸发，有效地提升太阳能对污泥的干燥效率，节约能源。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能污泥干燥系统，包括干燥室(1)，所述干燥室(1)上部设有透明盖板(11)，其特征在于：还包括污泥干燥装置(2)；所述污泥干燥装置(2)包括机架(21)、皮带输送机构(26)、丝网(22)和太阳能吸收膜(23)；所述皮带输送机构(26)安装在机架(21)上，其表面覆盖有吸水纤维；所述丝网(22)和太阳能吸收膜(23)沿皮带输送机构(26)的输送方向并排设置在皮带输送机构(26)的上方；所述丝网(22)上方的干燥室(1)上开设有污泥进料口。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：还包括布料卸料装置(3)；所述布料卸料装置(3)包括支撑台(31)、机械臂(32)和推料铲(33)；所述支撑台(31)位于机架(21)的侧边，所述机械臂(32)安装在支撑台(31)的上部，所述推料铲(33)安装在机械臂(32)的前端。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：所述皮带输送机构(26)下方的机架(21)上装有加热器(24)。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：所述皮带输送机构(26)的高度由污泥进料口一侧至另一侧逐渐降低。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：还包括挡泥板(25)，所述挡泥板(25)的其中一侧与丝网(22)远离进料口的一侧铰接连接，通过驱动机构控制沿二者的铰接处转动。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：所述皮带输送机构(26)远离污泥进料口的一侧的干燥室(1)底部装有接泥盒(12)。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：所述污泥进料口处装有污泥导流管(4)，所述污泥导流管(4)的进料端装有可打开的密封盖。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：所述污泥导流管(4)的出料端为扩孔式结构，扩孔式结构内设有多个导流槽。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：所述干燥室(1)的上端面为从干燥室(1)的一侧延伸至另一侧的斜面结构，与所述上端面的最高点连接的干燥室(1)的侧面装有冷凝板(13)，所述冷凝板(13)下方的干燥室(1)底部装有连通外界的排水沟(14)。

10.根据权利要求9所述的一种太阳能污泥干燥系统，其特征在于：所述排水沟(14)紧靠冷凝板(13)所在的干燥室(1)侧面，该侧面上装有分别连接冷凝板(13)和排水沟(14)的排水管道。

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