CN108409095A - 太阳能光热耦合污泥干化*** - Google Patents

太阳能光热耦合污泥干化*** Download PDF

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Abstract

本发明属于污泥处理设备技术领域，具体涉及一种太阳能光热耦合污泥干化***，其包括槽式太阳能集热***、太阳能储热***和污泥干化***。本太阳能光热耦合污泥干化***通过利用槽式太阳能集热及储热***作为圆盘间接污泥干化***热源，实现了太阳能光热工艺和主流污泥干化工艺的有效结合，在提高了污泥干化蒸发效率的同时，减少了***能耗，并实现了***不间断连续运行。

Description

太阳能光热耦合污泥干化***
技术领域
本发明属于污泥处理设备技术领域，具体涉及一种太阳能光热耦合污泥干化***。
背景技术
随着居民生活用水量和工业用水量不断增加，污水处理量也随之上升，作为污水处理的“衍生品”，污泥产量年年攀升，消纳问题日益突出。此外，污泥富集了污水中的污染物，含有大量的氮、磷等营养物质以及有机物、病毒微生物、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质，如果不经有效处理处置，将对环境产生严重的危害。如何妥善处理污泥，使其减量化、稳定化、无害化、资源化，成为环境污染治理中急待解决的问题。
传统的污泥处置方式主要包括填埋、焚烧和土地利用，由于污泥含水率较高、体积庞大，在实际应用中都存在诸多问题。降低污泥含水率、实现污泥干化、提高其热值，成为解决这些问题的关键。
目前主要应用的干化模式有，传统热能污泥干化和太阳能污泥干化。但两种干化模式在实际应用中都遇到一些问题。传统热干化技术中，因圆盘干化机具有传热面积大、搅拌效果好、设备结构紧凑、污泥含水率适应性广等优点，使得采用圆盘干化机进行污泥间接干化逐渐成为主流的污泥处理方式，但由于污泥含水率较高(一般80％左右)，若要将污泥含水率降低到30％以下，该干化工艺的能耗很高。而当前太阳能污泥干化普遍采用常规玻璃房太阳能光照污泥直接蒸发水分的模式，由于太阳能存在光照密度低、间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，这种干化方式的脱水效率较低。
此外，污泥干化过程中会产生一定“粘滞区”，即当污泥含水率降至45％-65％的区间时，由于污泥粘附在换热接触表面，导致干化机传热系数降低，干化效率下降，跨过该粘滞区需要较高能耗。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种太阳能光热耦合污泥干化***，通过利用槽式太阳能集热及储热***作为圆盘间接污泥干化***热源，实现了太阳能光热工艺和主流污泥干化工艺的有效结合，在提高了污泥干化蒸发效率的同时，减少了***能耗，并实现了***不间断连续运行。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：太阳能光热耦合污泥干化***，包括槽式太阳能集热***、太阳能储热***和污泥干化***；
所述槽式太阳能集热***包括若干串并联连接的槽式抛物面聚光集热器以及输送导热油的导热油泵；
所述太阳能储热***包括熔融盐高温罐、熔融盐低温罐、设置于所述熔融盐高温罐和熔融盐低温罐之间的熔融盐泵、以及用于导热油和熔融盐进行热交换的热交换装置；
所述污泥干化***包括湿污泥料仓，所述湿污泥料仓的出料口设置有湿污泥输送机，所述湿污泥输送机的出料口与圆盘干化机的进料口连接，所述圆盘干化机的加热通道与槽式抛物面聚光集热器的导热油通道连通。
作为优选的技术方案，所述槽式抛物面聚光集热器包括钢结构支架，所述钢结构支架上安装有槽式反光镜，还包括真空集热管，所述真空集热管为套管形式，内层为不锈钢管，涂覆有选择性吸收涂层，用于输送导热油；外层为玻璃管加两端的金属波纹管。
作为优选的技术方案，所述槽式太阳能集热***与太阳能储热***之间通过三通阀组进行切换。
作为对上述技术方案的改进，所述圆盘干化机的废汽出口设置有除尘器，所述除尘器连接有冷凝器，所述冷凝器连接有引风机，所述引风机的出风口设置有废气处理单元。
作为对上述技术方案的改进，所述圆盘干化机的出料口设置有干污泥输送机；所述干污泥输送机的出料口设置有振动筛，经所述振动筛过滤后的一部分干污泥返混到所述湿污泥输送机的出料口处与湿污泥混合，其余部分干污泥输送至干污泥料仓。
作为对上述技术方案的改进，所述槽式抛物面聚光集热器设置有太阳能自动跟踪控制***。
由于采用上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果：
(1)通过利用槽式抛物面聚光集热器收集聚焦后的太阳辐射能加热导热油至高温，并用其间接加热圆盘干化机中的污泥，可实现污泥的高效低能耗蒸发。
(2)通过熔融盐对收集的太阳辐射能储热，可以将多余的太阳能光热储存起来，在夜晚或阴雨天等光照不足条件的时候，利用储存的光热继续作为污泥干化热源，保障污泥干化***的连续不间断运行。
(3)通过将干化至含水率低于30％的干污泥与含水率80％左右的待干化湿污泥混合，降低了进料污泥的含水率，使干化机在单位时间内蒸发总水量降低；返混的干污泥颗粒起到了“热核”作用，湿污泥粘附在干污泥表面，形成薄层，使物料的暴露面积增大，增强了水分向外传质的速率，使混合污泥含水率低于粘滞区含水率区间，避免了粘滞区的不利影响，降低了***能耗。
本发明通过将太阳能光热与圆盘污泥干化技术相耦合，可以在占地面积较小条件下实现污泥低成本干化，具有一定推广意义。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的***示意图；
图2是本发明实施例中槽式抛物面聚光集热器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，太阳能光热耦合污泥干化***，包括槽式太阳能集热***、太阳能储热***和污泥干化***；其中：
所述槽式太阳能集热***包括若干串并联连接的槽式抛物面聚光集热器1以及输送导热油的导热油泵2；(如多个槽式抛物面聚光集热器之间先串联构成串联组、然后各串联组再进行并联)。
所述太阳能储热***包括熔融盐高温罐4、熔融盐低温罐5、设置于所述熔融盐高温罐4和熔融盐低温罐5之间的熔融盐泵6、以及用于导热油和熔融盐进行热交换的热交换装置3；所述槽式太阳能集热***与太阳能储热***之间通过三通阀组进行切换；
所述污泥干化***包括湿污泥料仓7，所述湿污泥料仓7的出料口设置有湿污泥输送机8(可以采用刮板输送机)，所述湿污泥输送机8的出料口与圆盘干化机9的进料口连接，所述圆盘干化机9的加热通道与槽式抛物面聚光集热器1的导热油通道连通；
所述圆盘干化机9的出料口设置有干污泥输送机10(可以采用水冷螺旋输送机)；所述干污泥输送机10的出料口设置有振动筛11，经所述振动筛11过滤后的一部分干污泥返混到所述湿污泥输送机8的出料口处与湿污泥混合，其余部分干污泥输送至干污泥料仓12；所述圆盘干化机9的废汽出口设置有除尘器13(可以采用旋风除尘器)，所述除尘器13连接有冷凝器14，所述冷凝器14连接有引风机15，所述引风机15的出风口设置有废气处理单元16。
参考图2，所述槽式抛物面聚光集热器1包括钢结构支架19，所述钢结构支架19上安装有槽式反光镜17，还包括位于所述槽式反光镜17上部的真空集热管18，所述真空集热管18为套管形式，内层为不锈钢管，涂覆有选择性吸收涂层，用于输送导热油；外层为玻璃管加两端的金属波纹管。所述槽式抛物面聚光集热器1设置有太阳能自动跟踪控制***，太阳能自动跟踪控制***可以采用现有技术中公知结构实现，不再进行赘述。
工作过程如下：
槽式抛物面聚光集热器1经过串并联排列，在太阳能自动跟踪控制***的作用下，通过槽式反光镜17将80～100倍汇聚的太阳光准确聚焦在真空集热管18中，在集热管内管流动的导热油(传热介质)吸收聚焦后的太阳辐射能，被加热至400℃左右的高温，作为污泥干化热源，输送到圆盘干化机中空圆盘内胆。含水率80％、温度为30℃的湿污泥通过专用密闭汽车运送到湿污泥料仓7，通过仓底的污泥刮板输送机送入圆盘干化机9入料旋转阀。在带有盘片的旋转轴推动下进入干化机的污泥从干化机进口至出口方向运动并把块状的污泥破碎，同时污泥中的水分被高温导热油加热蒸发，蒸发掉的水蒸气由引风机15抽出。由于导热油温度可高达400℃，因此可以实现污泥水蒸气的高效蒸发。换热后的导热油重新返回到槽式抛物面聚光集热器中吸收太阳能加热。干化后的污泥落至水冷螺旋输送机冷却至小于50℃，随后被送往振动筛11，筛分收集的污泥部分返回到入口与含水率80％左右的待干化湿污泥进行混合，使混合污泥含水率低于粘滞区含水率区间，避免粘滞区的不利影响，同时提升污泥干化机的蒸发效率，其余送至干污泥料仓12。
圆盘干化机产生的载气中通常含有较高粉尘量，同时含有硫化氢、氨气以及其他微量恶臭及腐蚀性气体，为防止排气直接排放对环境造成污染，圆盘干化机的出口废气在引风机15抽吸作用下经旋风除尘器13脱除粉尘、冷凝器14(水冷换热器)冷凝后，送往废气处理单元16通过洗涤或焚烧等方式进行无害化处理。水冷换热器冷凝下的污水送去污水处理站处理。为防止引风机事故停机带来的***的不能运行，引风机最好按一用一备设置。
在太阳能照射强烈(如正午时分)时期，打开集热***与储热***之间三通阀，熔融盐低温罐5中熔融盐经熔融盐泵6输送到热交换器3中，与高温导热油进行换热，升温后的熔融盐送入熔融盐高温罐4储热。在夜晚或阴雨天等光照不足条件下，高温罐中的熔融盐再通过热交换器3将热量传输给导热油，作为污泥干化的加热源，保障污泥干化***的连续不间断运行。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.太阳能光热耦合污泥干化***，其特征在于：包括槽式太阳能集热***、太阳能储热***和污泥干化***；
所述槽式太阳能集热***包括若干串并联连接的槽式抛物面聚光集热器(1)以及输送导热油的导热油泵(2)；
所述太阳能储热***包括熔融盐高温罐(4)、熔融盐低温罐(5)、设置于所述熔融盐高温罐和熔融盐低温罐之间的熔融盐泵(6)、以及用于导热油和熔融盐进行热交换的热交换装置(3)；
所述污泥干化***包括湿污泥料仓(7)，所述湿污泥料仓的出料口设置有湿污泥输送机(8)，所述湿污泥输送机的出料口与圆盘干化机(9)的进料口连接，所述圆盘干化机的加热通道与槽式抛物面聚光集热器的导热油通道连通。
2.如权利要求1所述的太阳能光热耦合污泥干化***，其特征在于：所述槽式抛物面聚光集热器包括钢结构支架(19)，所述钢结构支架上安装有槽式反光镜(17)，还包括位于槽式反光镜上部的真空集热管(18)，所述真空集热管为套管形式，内层为不锈钢管，涂覆有选择性吸收涂层，用于输送导热油；外层为玻璃管加两端的金属波纹管。
3.如权利要求1所述的太阳能光热耦合污泥干化***，其特征在于：所述槽式太阳能集热***与太阳能储热***之间通过三通阀组进行切换。
4.如权利要求1所述的太阳能光热耦合污泥干化***，其特征在于：所述圆盘干化机的废汽出口设置有除尘器(13)，所述除尘器连接有冷凝器(14)，所述冷凝器连接有引风机(15)，所述引风机的出风口设置有废气处理单元(16)。
5.如权利要求1至4任一项所述的太阳能光热耦合污泥干化***，其特征在于：所述圆盘干化机的出料口设置有干污泥输送机(10)；所述干污泥输送机的出料口设置有振动筛(11)，经所述振动筛过滤后的一部分干污泥返混到所述湿污泥输送机的出料口处与湿污泥混合，其余部分干污泥输送至干污泥料仓(12)。
6.如权利要求1至4任一项所述的太阳能光热耦合污泥干化***，其特征在于：所述槽式抛物面聚光集热器设置有太阳能自动跟踪控制***。
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