CN106091598A - 一种太阳能干燥蓝藻的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能干燥蓝藻的设备及方法，通过阳光透过透光材料层对导热板上的蓝藻进行加热并产生水蒸气，水蒸气与进气混合并在气泵的引风作用下进入太阳能加热气体区的太阳能集热装置中，加热后的混合气体经导管进入间壁式换热区并通过导热板对蓝藻进行再次加热获得干燥后的蓝藻产品，冷凝后的混合气体进入乏气及冷凝水通道并经气水分离装置进行分离，冷凝水流入冷凝水收集装置，乏气在气泵的引风作用下进入废气处理装置。本发明利用太阳能与汽化潜热对蓝藻的表面与底部同时进行加热干燥，并收集蓝藻内的水分进行回收利用，收集蓝藻产生的乏气进行集中处理，提高了蓝藻干燥效率，同时不污染环境。

Description

一种太阳能干燥蓝藻的设备及方法
技术领域
本发明涉及蓝藻干燥工艺，尤其涉及一种太阳能干燥蓝藻的设备及方法。
背景技术
近年来，全球气候变暖及环境污染引发严重生态问题，水体富营养化使得太湖、巢湖等淡水湖泊蓝藻水华事件频频爆发。对蓝藻爆发最直接的治理办法是打捞，而我国每年都能打捞出大量蓝藻。蓝藻作为一种生物，打捞后如果按照处置固体废弃物的手段处理，是一种不经济的治理手段。有报道指出，蓝藻被作为原料制成生物塑料，这是蓝藻高附加值应用的一个案例。
将蓝藻变废为宝，需要进行干燥处理。由于蓝藻本身的特性，在干燥过程中会产生大量恶臭气体。目前，使用最广泛的干燥技术为过热蒸汽干燥和热风干燥，但是这些工艺存在耗能大、尾气不易处理产生二次污染等问题。而且，温度过高的干燥手段可能会破坏一些蓝藻中的一些有效成分。太阳能作为清洁能源已大量用于干燥工业中。然而，传统的太阳能干燥工艺存在不可调和的矛盾，要么露天风干造成污染气体排放至大气，要么温室内干燥，水蒸汽扩散非常慢，传质效果很差导致干燥时间很长。
发明内容
发明目的：本发明的目的是一种基于以上不足，本发明提出一种太阳能干燥蓝藻的设备及方法，利用太阳能与汽化潜热对蓝藻的表面与底部同时进行加热干燥，并收集蓝藻内的水分进行回收利用，收集蓝藻产生的乏气进行集中处理，解决现有太阳能干燥蓝藻技术存在的问题，提高了蓝藻干燥效率，同时不污染环境。
技术方案：本发明所述的一种太阳能干燥蓝藻的设备，包括太阳能温室干燥区和间壁式换热区，所述的间壁式换热区位于在太阳能温室干燥区下方，太阳能温室干燥区产生的水蒸气经太阳能加热气体区加热后进入间壁式换热区,对置于太阳能温室干燥区中的蓝藻进一步干燥。
其中，所述的太阳能温室干燥区底部设有导热板，太阳能温室干燥区顶部覆有倾斜的透光材料层。
进一步的，所述的太阳能温室干燥区的支架之间设有与间壁式换热区连接的导热板，支架顶部覆有倾斜的透光材料层。
其中，所述的太阳能温室干燥区设有进气及冷凝水通道；所述的间壁式换热区设有乏气及冷凝水通道。
其中，所述的太阳能加热气体区由若干个太阳能集热装置组成，太阳能加热气体区通过导管与间壁式换热区连接。
其中，所述的间壁式换热区与气水分离装置连接，气水分离装置通过气泵与废气处理装置连接，气水分离装置底部设有冷凝水收集装置。
进一步的，所述的气水分离装置为波纹板或旋风分离器，底部设有疏水阀。
其中，所述的间壁式换热区底部设有保温层。
一种太阳能干燥蓝藻的方法，通过阳光对太阳能温室干燥区内蓝藻的表面进行加热干燥并形成水蒸气，通过太阳能加热气体区对水蒸气进行加热并将该水蒸气输送至间壁式换热区对蓝藻的底部进行加热干燥。
进一步的，一种太阳能干燥蓝藻的方法，包括下述步骤：
(1)将蓝藻平铺在导热板上，通过透过透光材料层的阳光对蓝藻表面进行加热，蓝藻水分蒸发后形成的水蒸气部分凝结在透光材料层表面并顺着倾斜的透光材料层流入进气及冷凝水通道，部分水蒸气与进气混合并在气泵的引风作用下进入太阳能加热气体区；
(2)通过阳光对太阳能加热气体区的太阳能集热装置中的混合气体进行加热，使混合气体达到100℃-220℃的高温并在气泵的引风作用下经导管进入间壁式换热区；
(3)间壁式换热区中的高温混合气体通过导热板对蓝藻底部进行加热并获得干燥后的蓝藻产品；
(4)步骤(3)冷凝后的混合气体进入乏气及冷凝水通道并经气水分离装置进行分离，冷凝水流入冷凝水收集装置，乏气在气泵的引风作用下进入废气处理装置。
设备工作原理：通过阳光透过透光材料层对导热板上的蓝藻进行加热并产生水蒸气，水蒸气与进气混合并在气泵的引风作用下进入太阳能加热气体区的太阳能集热装置中，加热后的混合气体经导管进入间壁式换热区并通过导热板对蓝藻进行再次加热获得干燥后的蓝藻产品，冷凝后的混合气体进入乏气及冷凝水通道并经气水分离装置进行分离，冷凝水流入冷凝水收集装置，乏气在气泵的引风作用下进入废气处理装置。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明不仅使用太阳能对蓝藻表面进行加热干燥，同时利用水蒸汽的汽化潜热对蓝藻底部间壁式加热，使蓝藻受热均匀，提高干燥效率。同时，本发明中的蓝藻处在半封闭环境下进行干燥，挥发性气体被集中收集处理，本发明设置了冷凝水和废气的收集处理环节，冷凝水可再次利用，节约了水资源，废气可集中处理，减少污染物的排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
该实施例中，导热板5采用铝板，透光材料层6采用聚乙烯薄膜层，太阳能集热装置为太阳能集热管，气水分离装置10为旋风分离器。
在太阳能温室干燥区1，通过布料机将蓝藻置于铝板上铺开，控制蓝藻的厚度为20mm。将铝板插在支架4上，铝板和支架4之间可活动，支架4上方覆有倾斜的聚乙烯薄膜层。在铝板和支架4之间设置活动机构，方便进料卸料。阳光穿过聚乙烯薄膜层后，加热铝板上的蓝藻，部分水蒸汽凝结在聚乙烯薄膜层表面并顺其边缘流入进气以及冷凝水通道7，之后冷凝水进入冷凝水收集装置13；由于后设气泵11有引风作用，大部分水蒸汽以及来自于进气以及冷凝水通道7的空气从另一侧出口流出，进入太阳能加热气体区2。
在太阳能加热气体区2，掺杂大量水蒸汽的气体在太阳能集热管中进行加热，使气体温度提升至100℃-220℃。在太阳能加热气体区2设置联箱，集中该区的进口气体并合理分配出口气体，使高温气体经导管8进入间壁式换热区3。
间壁式换热区3在承载蓝藻的铝板下方，高温气体通过铝板向蓝藻传热，同时水蒸汽冷凝，间壁式换热区3下部设有保温层14，减少气体对外界散热。换热后，冷凝水和气体进入乏气及冷凝水通道9。乏气及冷凝水通道9设有旋风分离器，下接疏水阀。冷凝水进入冷凝水收集装置13，乏气由气泵11通入废气收集处理装置12。
与传统的蓝藻干燥工艺相比，本发明蓝藻干燥工艺使用了蓝藻蒸发形成的水蒸气中含有的大量的汽化潜热，热值约为2500kJ/kg，远大于蓝藻升温所需热量。传统太阳能干燥工艺中蒸发的这部分潜热没有回收利用，再加上太阳能的能量密度低，所以干燥效率很低。本发明通过太阳能加热来自物料的乏气，使水蒸汽的温度升高，能量品位大幅度提升，可以重新利用作为热源，冷凝后释放大量的热量，相当于增加一个额外的热源，提高干燥效率。相比于其它直接回收潜热的方法，传热面积更小，回收量更大。
而且，传统的太阳能干燥工艺存在不可调和的矛盾，即要么露天风干造成污染气体排放至大气，要么温室内干燥，水蒸汽扩散非常慢，传质效果很差导致干燥时间很长。按照传质学理论，温度梯度与传质梯度越接近，传质效果越好。而传统的太阳能干燥是表面加热，表面温度高蒸发快，但是底部温度低，蒸发慢，水的汽化很困难。而本发明提出在物料底部间壁式加热，使物料温度场更为均匀，使物料底部的水分更容易扩散至表面蒸发，极大提高了传质效果，干燥更快更透彻。

Claims (10)

1.一种太阳能干燥蓝藻的设备，其特征在于：包括太阳能温室干燥区(1)和间壁式换热区(3)，所述的间壁式换热区(3)位于在太阳能温室干燥区(1)下方，太阳能温室干燥区(1)产生的水蒸气经太阳能加热气体区(2)加热后进入间壁式换热区(3),对置于太阳能温室干燥区(1)中的蓝藻进一步干燥。
2.根据权利要求1所述的太阳能干燥蓝藻的设备，其特征在于：所述的太阳能温室干燥区(1)底部设有导热板(5)，太阳能温室干燥区(1)顶部覆有倾斜的透光材料层(6)。
3.根据权利要求2所述的太阳能干燥蓝藻的设备，其特征在于：所述的太阳能温室干燥区(1)的支架(4)之间设有与间壁式换热区(3)连接的导热板(5)，支架(4)顶部覆有倾斜的透光材料层(6)。
4.根据权利要求1所述的太阳能干燥蓝藻的设备，其特征在于：所述的太阳能温室干燥区(1)设有进气及冷凝水通道(7)；所述的间壁式换热区(3)设有乏气及冷凝水通道(9)。
5.根据权利要求1所述的太阳能干燥蓝藻的设备，其特征在于：所述的太阳能加热气体区(2)由若干个太阳能集热装置组成，太阳能加热气体区(2)通过导管(8)与间壁式换热区(3)连接。
6.根据权利要求1所述的太阳能干燥蓝藻的设备，其特征在于：所述的间壁式换热区(3)与气水分离装置(10)连接，气水分离装置(10)通过气泵(11)与废气处理装置(12)连接，气水分离装置(10)底部设有冷凝水收集装置(13)。
7.根据权利要求5所述的太阳能干燥蓝藻的设备，其特征在于：所述的气水分离装置(10)为波纹板或旋风分离器，底部设有疏水阀。
8.根据权利要求1所述的太阳能干燥蓝藻的设备，其特征在于：所述的间壁式换热区(3)底部设有保温层(14)。
9.一种太阳能干燥蓝藻的方法，其特征在于：通过阳光对太阳能温室干燥区(1)内蓝藻的表面进行加热干燥并形成水蒸气，通过太阳能加热气体区(2)对水蒸气进行加热并将该水蒸气输送至间壁式换热区(3)对蓝藻的底部进行加热干燥。
10.根据权利要求8所述的一种太阳能干燥蓝藻的方法，其特征在于：包括下述步骤：
(1)将蓝藻平铺在导热板(5)上，通过透过透光材料层(6)的阳光对蓝藻表面进行加热，蓝藻水分蒸发后形成的水蒸气部分凝结在透光材料层(6)表面并顺着倾斜的透光材料层(6)流入进气及冷凝水通道(7)，部分水蒸气与进气混合并在气泵(11)的引风作用下进入太阳能加热气体区(2)；
(2)通过阳光对太阳能加热气体区(2)的太阳能集热装置中的混合气体进行加热，使混合气体达到100℃-220℃的高温并在气泵(11)的引风作用下经导管(8)进入间壁式换热区(3)；
(3)间壁式换热区(3)中的高温混合气体通过导热板(5)对蓝藻底部进行加热并获得干燥后的蓝藻产品；
(4)步骤(3)冷凝后的混合气体进入乏气及冷凝水通道(7)并经气水分离装置(10)进行分离，冷凝水流入冷凝水收集装置(13)，乏气在气泵(11)的引风作用下进入废气处理装置(12)。
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