CN108264210B - 一种分频太阳能污泥干燥系统及其污泥干燥方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种分频太阳能污泥干燥系统及其污泥干燥方法，分频太阳能污泥干燥系统包括太阳能利用模块和污泥干燥模块，所述太阳能利用模块包括分频蓄热部分和配电控制部分，分频蓄热部分包括抛物面聚光器(1)，光伏电池(2)，分频器(3)和空气集热管(4)；污泥干燥室(5)包括经由风机(20)输入由分频器(3)产生的热空气的空气进口(25)、用于输入待干燥污泥的污泥进口(26)、排出热空气的空气出口(27)和排出干燥污泥的污泥出口(28)。

Description

一种分频太阳能污泥干燥系统及其污泥干燥方法

技术领域

本发明涉及一种污泥干燥技术领域，特别是一种分频太阳能污泥干燥系统及其污泥干燥方法。

背景技术

污泥是指在生产生活中产生的以及排水管渠中沉积的固体和水的混合物或胶体物，是一种由有机物质残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。近年来，随着我国人民生活水平的提高和工业的发展，污泥排放总量越来越大。而目前，对污泥的处理方式主要为污泥填埋、污泥堆肥、海洋弃置等方法，这都对生态环境造成巨大影响。低温干燥后的污泥体积能降低80％，便于储存及运输，同时，在低温环境下干燥，能够防止污泥中的可燃物及重金属污染物的挥发，方便污泥的后处理并避免污染空气。因此，一种高效的热干燥污泥方法变得十分重要。

太阳能是一种清洁、廉价、永不枯竭的可再生能源，利用太阳能来进行干燥，不仅可以节煤省电，减少环境污染，而且运行费用也相对较低。

针对太阳能污泥干燥系统，现有许多不同实施方案。如专利CN201621100419污泥太阳能干燥装置，使用普通太阳能集热器加热空气，然后通入干燥室进行多级干燥。该专利仅采用集热器进行集热，采热效率较低。专利CN201610170647一种混合型污泥太阳能干燥器，利用太阳能集热及太阳房及烟气尾气对污泥干燥，在干燥室内传送带的下面带有上下交错的导轨，污泥在传送带上呈波浪形移动，防止板结现象的发生。该专利仅考虑了污泥的板结现象，未对空气流道进行设计，造成污泥与空气接触时间短，干燥效率低。

以上专利只是简单的利用集热板捕集太阳光来加热空气，然后直接与污泥相接触来干燥污泥，干燥效率较低。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光热光电多级利用的分频太阳能污泥干燥系统及其污泥干燥方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一个方面，一种分频太阳能污泥干燥系统包括太阳能利用模块和污泥干燥模块。

所述太阳能利用模块包括分频蓄热部分和配电控制部分，其中，

分频蓄热部分包括：

抛物面聚光器，其聚集太阳光以提高光的能量密度，

光伏电池，其吸收经由分频器反射的短波长光能且光电转换成电能，

分频器，位于抛物面聚光器上部的分频器反射短波段太阳光进入光伏电池和透射短波段之外的太阳光进入空气集热管，

空气集热管，其吸收透射分频器的光能以加热空气输出热能，

相变储热箱，其经由第一阀和第二阀连接所述空气集热管，通过第一阀或第二阀的开关以存储多余热能或向外输出热能；

配电控制部分包括控制电路运行的电路控制器、存储光伏电池产生的多余电能以及向外补给电能的锂电池蓄电组、将直流电转变为交流电的逆变器和整流分配电能的配电箱，配电箱电连接所述分频太阳能污泥干燥系统的供电线路，

污泥干燥模块包括：

污泥干燥室，其包括经由风机输入由空气集热管产生的热空气的空气进口、用于输入待干燥污泥的污泥进口、排出热空气的空气出口和排出干燥污泥的污泥出口，

分离器，连接所述污泥出口的分离器将排出的干燥污泥中的热空气分离并返回空气集热管，

筛分器，连接分离器的筛分器筛分干燥污泥且将小于预定粒径的干燥污泥输送到干污泥存储器，大于预定粒径的干燥污泥经由压碎室破碎后输入压碎污泥存储室，

混合器，其将压碎污泥存储室中的干燥污泥和脱水污泥混合后经由泵输送污泥进口。

在所述的分频太阳能污泥干燥系统中，所述污泥干燥室包括用于输送污泥的多层传送带和垂直传送带的多个导流板，其中，多层传送带间在水平方向上相错一定距离，其中，奇数层传送带与偶数层传送带传送方向相反，用于引导热空气干燥的导流板在所述污泥干燥室中呈倒“弓”型排列，用于对流干燥的热空气从空气进口进入，在污泥干燥室内经由导流板呈倒“弓”型流动，最终从空气出口排出，待干燥污泥经由污泥进口输入第一层传送带，在第一层传送带末端自由下落入第二层传送带，第二层传送带反方向运输，最终由最后一层传送带从污泥出口排出。

在所述的分频太阳能污泥干燥系统中，传送带包括网状结构，所述网状结构含有多个微孔，导流板和传送带嵌套连接，导流板的宽度大于传送带的宽度。

在所述的分频太阳能污泥干燥系统中，太阳能分频利用模块包括先聚光后分频模式和先分频后聚光模式，先聚光后分频模式中，分频器反射短波段太阳光进入光伏电池产生电能，透射短波段之外波段的太阳光进入空气集热管来加热空气；先分频后聚光模式中，分频器位于抛物面聚光器上部，短波段太阳光经过分频器反射到光伏电池，短波段之外波段的太阳光透射到抛物面聚光器，再经抛物面聚光器反射入空气集热器加热空气。

在所述的分频太阳能污泥干燥系统中，所述导流板下端距传送带上表面大致10mm以控制污泥厚度，所述空气进口设在所述污泥干燥室的前壁面，所述污泥进口设在所述污泥干燥室的左侧上部，空气出口设在所述污泥干燥室的后壁面和污泥出口设在所述污泥干燥室的右侧下部。

在所述的分频太阳能污泥干燥系统中，空气集热器中的空气吸收热量后经风机送至污泥干燥室干燥污泥，然后分别经由空气出口、分离器和空气调节器返回到空气集热器形成闭环的空气循环管路。

在所述的分频太阳能污泥干燥系统中，污泥干燥模块还包括对污泥脱水的脱水污泥存储室，脱水污泥存储室包括用于脱水的脱水设备，所述压碎室包括破碎设备，混合器包括搅拌设备。

在所述的分频太阳能污泥干燥系统中，空气调节器通过第三阀与大气相连，传送带连接振动设备。

在所述的分频太阳能污泥干燥系统中，所述分频太阳能污泥干燥系统包括用于控制太阳能利用模块和污泥干燥模块运行的控制器，所述控制器包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制器包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

根据本发明的另一方面，一种所述的分频太阳能污泥干燥系统的污泥干燥方法步骤包括：

抛物面聚光器聚集太阳光，分频器反射短波段太阳光进入光伏电池产生电能，透射短波段之外波段的太阳光进入空气集热管来加热空气，或者，短波段太阳光经过位于抛物面聚光器上部的分频器反射到光伏电池，光伏电池吸收经由分频器反射的短波长光能且光电转换成电能，短波段之外波段的太阳光透射到抛物面聚光器，再经抛物面聚光器反射入空气集热器加热空气；

空气集热管中的热空气经风机送至污泥干燥室干燥污泥，然后分别经由空气出口、分离器和空气调节器返回到空气集热管以形成闭环的空气循环管路，其中，设在所述空气循环管路中的相变储热箱通过第一阀或第二阀的开关以存储多余热能或向空气循环管路输出热能；

光伏电池产生的电能经由逆变器转变为交流电以及配电箱整流分配到系统的供电线路中，设在所述供电线路的电路控制器控制电路运行，设在供电线路中的锂电池蓄电组存储多余电能和向供电线路补给电能；

空气循环管路中的热空气经由空气进口进入污泥干燥室，在污泥干燥室内的热空气经由导流板呈倒“弓”型流动，最终从空气出口排出；

混合器将压碎污泥存储室中的干燥污泥与脱水污泥混合形成待干燥污泥，然后经由泵输送污泥进口以进入污泥干燥室，待干燥污泥经由污泥进口输入第一层传送带，在第一层传送带末端自由下落入第二层传送带，第二层传送带反方向运输，其中，奇数层传送带与偶数层传送带传送方向相反，最终由最后一层传送带从污泥出口将干燥污泥输送到分离器分离出热空气，所述热空气导入空气循环管路，干燥污泥输送到筛分器，筛分器将小于预定粒径的干燥污泥筛分到干污泥存储器，大于预定粒径的干燥污泥经由压碎室破碎后输入压碎污泥存储室。

本发明的分频太阳能污泥干燥系统对太阳能全光谱进行分频利用，利用可见光、红外光等短波段进行加热空气，通入污泥干燥系统；利用其他波段发电，用于向污泥干燥系统中的风机等耗电设备供电。污泥干燥系统采用安放有空气导流板的多层传送带交错传输直接接触对流干燥方式，污泥从上方传送带输入污泥干燥室，经交错形式传送带一层一层传递至下层传送带输出干燥室；热空气由干燥室侧面进入，经过倒“弓”型流道从干燥室后侧面流出，然后流经空气调节器流回集热管形成空气循环回路。上述技术方案中分频器可以对太阳光不同波长进行分波段处理，同时供给整个系统的电力和热源需求。通过太阳光分频装置提升能量品味、提高能量利用率，从而达到对太阳光全光谱高效利用的目的。

上述技术方案中传送带交错排布有利于污泥的脱落防止了污泥的粘结，传送带呈网状结构有利于增大接触面积；空气导流板可以对空气流道进行设计，同时可以对污泥的厚度进行限制，保证污泥厚度保持为10mm，处在最佳干燥厚度。

本发明可以高效的提升太阳能能量品级，在加热空气的同时产生电能向耗电设备供电，同时能增加污泥与热空气的接触面积和接触时间，并有效的防止污泥板结现象发生，从而减少污泥干燥时间，提高能量利用率，达到节能减排的目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的分频太阳能污泥干燥系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的分频太阳能污泥干燥系统的先分频后聚光模式的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的分频太阳能污泥干燥系统的安放有空气导流板、多层交错传输对流干燥的污泥干燥室的流路示意图；

图4是根据本发明一个实施例的分频太阳能污泥干燥系统的安放有空气导流板、多层交错传输对流干燥的污泥干燥室的结构示意图；

其中，1-抛物面聚光器；2-光伏电池；3-分频器；4-空气集热管；5-相变储热箱；6-污泥干燥室；7-分离器；8-空气调节器；9-筛分器；10-压碎室；11-干污泥存储室；12-压碎污泥存储室；13-混合器；14-脱水污泥存储室；15-配电箱；16-逆变器；17-电路控制器；18-锂电池蓄电组；19-第二阀；20-风机；21-第一层传送带；22-第二层传送带；23-最后一层传送带；24-导流板；25-空气进口；26-污泥进口；27-空气出口；28-污泥出口；29-泵；30-第三阀；31-第一阀。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的分频太阳能污泥干燥系统的结构示意图，如图1所示，一种分频太阳能污泥干燥系统包括太阳能利用模块和污泥干燥模块。

所述太阳能利用模块包括分频蓄热部分和配电控制部分，其中，

分频蓄热部分包括：

抛物面聚光器1，其聚集太阳光以提高光的能量密度，

光伏电池2，其吸收经由分频器3反射的短波长光能且光电转换成电能，

分频器3，位于抛物面聚光器19上部的分频器3反射短波段太阳光进入光伏电池和透射短波段之外的太阳光进入空气集热管4，

空气集热管4，其吸收透射分频器3的光能以加热空气输出热能，

相变储热箱5，其经由第一阀31和第二阀19连接所述空气集热管4，通过第一阀31或第二阀19的开关以存储多余热能或向外输出热能；

配电控制部分包括控制电路运行的电路控制器17、存储光伏电池2产生的多余电能以及向外补给电能的锂电池蓄电组18、将直流电转变为交流电的逆变器16和整流分配电能的配电箱15，配电箱15电连接所述分频太阳能污泥干燥系统的供电线路，

污泥干燥模块包括：

污泥干燥室6，其包括经由风机20输入由空气集热管4产生的热空气的空气进口25、用于输入待干燥污泥的污泥进口26、排出热空气的空气出口27和排出干燥污泥的污泥出口28，

分离器7，连接所述污泥出口28的分离器7将排出的干燥污泥中的热空气分离并返回空气集热管4，

筛分器9，连接分离器7的筛分器9筛分干燥污泥且将小于预定粒径的干燥污泥输送到干污泥存储器11，大于预定粒径的干燥污泥经由压碎室10破碎后输入压碎污泥存储室12，

混合器13，其将压碎污泥存储室12中的干燥污泥和脱水污泥混合后经由泵29输送污泥进口26。

图3是根据本发明一个实施例的分频太阳能污泥干燥系统的安放有空气导流板、多层交错传输对流干燥的污泥干燥室的流路示意图，在本发明所述的分频太阳能污泥干燥系统的优选实施例中，所述污泥干燥室6包括用于输送污泥的多层传送带和垂直传送带的多个导流板24，其中，多层传送带间在水平方向上相错一定距离，其中，奇数层传送带与偶数层传送带传送方向相反，用于引导热空气干燥的导流板24在所述污泥干燥室中呈倒“弓”型排列，用于对流干燥的热空气从空气进口25进入，在污泥干燥室6内经由导流板24呈倒“弓”型流动，最终从空气出口27排出，待干燥污泥经由污泥进口26输入第一层传送带21，在第一层传送带21末端自由下落入第二层传送带22，第二层传送带22反方向运输，最终由最后一层传送带23从污泥出口28排出。

在本发明所述的分频太阳能污泥干燥系统的优选实施例中，传送带包括网状结构，所述网状结构含有多个微孔，导流板24和传送带嵌套连接，导流板24的宽度大于传送带的宽度。

图2是根据本发明一个实施例的分频太阳能污泥干燥系统的先分频后聚光模式的示意图，在本发明所述的分频太阳能污泥干燥系统的优选实施例中，太阳能分频利用模块包括先聚光后分频模式和先分频后聚光模式，先聚光后分频模式中，分频器3反射短波段太阳光进入光伏电池2产生电能，透射短波段之外波段的太阳光进入空气集热管4来加热空气；先分频后聚光模式中，分频器3位于抛物面聚光器1上部，短波段太阳光经过分频器3反射到光伏电池2，短波段之外波段的太阳光透射到抛物面聚光器1，再经抛物面聚光器1反射入空气集热器4加热空气。

图4是根据本发明一个实施例的分频太阳能污泥干燥系统的安放有空气导流板、多层交错传输对流干燥的污泥干燥室的结构示意图，在本发明所述的分频太阳能污泥干燥系统的优选实施例中，所述导流板24下端距传送带上表面大致10mm以控制污泥厚度，所述空气进口25设在所述污泥干燥室6的前壁面，所述污泥进口26设在所述污泥干燥室6的左侧上部，空气出口27设在所述污泥干燥室6的后壁面和污泥出口28设在所述污泥干燥室6的右侧下部。

在本发明所述的分频太阳能污泥干燥系统的优选实施例中，空气集热器4中的空气吸收热量后经风机20送至污泥干燥室6干燥污泥，然后分别经由空气出口27、分离器7和空气调节器8返回到空气集热器4形成闭环的空气循环管路。

在本发明所述的分频太阳能污泥干燥系统的优选实施例中，污泥干燥模块还包括对污泥脱水的脱水污泥存储室14，脱水污泥存储室14包括用于脱水的脱水设备，所述压碎室10包括破碎设备，混合器13包括搅拌设备。

在本发明所述的分频太阳能污泥干燥系统的优选实施例中，空气调节器8通过第三阀30与大气相连。

在本发明所述的分频太阳能污泥干燥系统的优选实施例中，所述分频太阳能污泥干燥系统包括用于控制太阳能利用模块和污泥干燥模块运行的控制器，所述控制器包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制器包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

为了进一步说明本发明，在一个实施例中，太阳能利用模块分为分频蓄热部分和配电控制部分，其中分频蓄热部分包括：抛物面聚光器1、光伏电池2、分频器3、空气集热管4、相变蓄热箱5；配电控制部分包括：配电箱15、逆变器16、电路控制器17、锂电池蓄电组18；污泥干燥模块包括：污泥干燥室6、分离器7、空气调节器8、筛分器9、压碎室10、干污泥存储室11、压碎污泥存储室12、混合器13、脱水污泥存储室14。太阳光通过聚光器1反射入分频器3上，短波长太阳光经分频器反射入光伏电池2，发生光电转换产生电能；剩余部分太阳光透射过分频器3，射入空气集热器4，产生热空气，输出热能。此外，相变储热箱5用来储存太阳光高峰时的多余热能和补给太阳光低谷时的不足热能，通过第一阀31、第二阀19控制其存取，维持污泥干燥过程的连续运行。光伏电池2产生的电能通过外电路与配电箱15、逆变器16、电路控制器17、锂电池蓄电组18连接，电路控制器17控制整个电路的运行，逆变器16将光伏电池2产生的直流电转变为交流电，再经由配电箱15整流分配给空气循环管路的风机需求和污泥物料输送过程的电力需求，如泵等，锂电池蓄电组18用来储存光伏电池产生的多余电能以及补给不足电能，保证电路稳定连续的运行。空气集热管4产生的热空气由风机通过管道进入污泥干燥室6，在导流板限制的流道内对污泥进行充分的干燥，干燥污泥后的冷空气进入空气调节器8调压、除湿，再返回空气集热管4进行循环加热；脱水污泥从脱水污泥存储室14送出，与压碎污泥存储室12的干燥压碎污泥，在混合器13中先进行预混合，然后进入污泥干燥室6，经由多层交替传输装置，与热空气充分接触干燥。干燥后的污泥进入分离器7，将填充在内部的空气分离出，分离后的空气进入空气调节器8与干燥污泥后的冷空气汇合后进入空气循环管路，返回空气集热管4，从分离器7送出的干燥污泥进入筛分器9筛分，大块不合格污泥经压碎室10压碎后送入压碎污泥存储室12，用来与需要干燥的污泥进行预混合，另一部分则为合格的干燥污泥，送入干污泥存储室11存储。

本发明采用的太阳能分频利用模块为光电热全光谱利用，包括两种模式：先聚光后分频模式，分频器3反射短波段太阳光进入光伏电池2产生电能，透射其他波段太阳光进入空气集热管4来加热空气；先分频后聚光模式，分频器20位于抛物面聚光器19上部，短波段太阳光经过分频器20反射到光伏电池22，其他波段透射到抛物面聚光器19，再经抛物面聚光器19反射入空气集热器21加热空气。

本发明采用的污泥干燥室6，热空气从污泥干燥室前侧面进入，在干燥室内经由导流板24形成的与污泥流动相垂直的流道，呈倒“弓”型流动，最终从干燥室后侧面流出。流道的设计，控制热空气从污泥表面横向通过，与污泥进行直接接触换热，减少换热热阻，延长了空气与污泥的接触时间。待干燥污泥由输入第一层传送带21从干燥室上部进入，在传送带末端自由下落入第二层传送带22反方向运输，最终从干燥室下侧最后一层传送带23送出污泥干燥室。传送带采用微型网状结构，传送带层间自由下落有利于防止污泥的板结，导流板24可以起到挡泥板作用，从而保持污泥厚度一致，有利于污泥的干燥。因此，这种污泥干燥室设计方案，延长污泥在干燥室内干燥时间，同时增大污泥与热空气的接触面积，从而该方案能够高效的对污泥进行干燥。

本发明采用的污泥干燥室局部结构如图4所示，传送带采用微型网状结构，有利于增加污泥与热空气的接触面积；导流板下侧与传送带之间留有10mm空隙，使导流板具有挡泥板的作用，使污泥厚度保持均匀一致，有利于污泥干燥。

根据本发明一个实施例，一种所述的分频太阳能污泥干燥系统的污泥干燥方法步骤包括：

抛物面聚光器1聚集太阳光，分频器3反射短波段太阳光进入光伏电池2产生电能，透射短波段之外波段的太阳光进入空气集热管4来加热空气，或者，短波段太阳光经过位于抛物面聚光器1上部的分频器3反射到光伏电池2，光伏电池2吸收经由分频器3反射的短波长光能且光电转换成电能，短波段之外波段的太阳光透射到抛物面聚光器1，再经抛物面聚光器1反射入空气集热器4加热空气；

空气集热管4中的热空气经风机20送至污泥干燥室6干燥污泥，然后分别经由空气出口27和分离器7返回到空气集热管4以形成闭环的空气循环管路，其中，设在所述空气循环管路中的相变储热箱5通过第一阀31或第二阀19的开关以存储多余热能或向空气循环管路输出热能；

光伏电池2产生的电能经由逆变器16转变为交流电以及配电箱15整流分配到系统的供电线路中，设在所述供电线路的电路控制器17控制电路运行，设在供电线路中的锂电池蓄电组18存储多余电能和向供电线路补给电能；

空气循环管路中的热空气经由空气进口25进入污泥干燥室6，在污泥干燥室6内的热空气经由导流板24呈倒“弓”型流动，最终从空气出口27排出；

混合器13将压碎污泥存储室12中的干燥污泥与脱水污泥混合形成待干燥污泥，然后经由泵29输送污泥进口26以进入污泥干燥室6，待干燥污泥经由污泥进口26输入第一层传送带21，在第一层传送带21末端自由下落入第二层传送带22，第二层传送带22反方向运输，其中，奇数层传送带与偶数层传送带传送方向相反，最终由最后一层传送带23从污泥出口28将干燥污泥输送到分离器7分离出热空气，所述热空气导入空气循环管路，干燥污泥输送到筛分器9，筛分器9将小于预定粒径的干燥污泥筛分到干污泥存储器11，大于预定粒径的干燥污泥经由压碎室10破碎后输入压碎污泥存储室12。

本发明与现有技术相比，对太阳能全光谱进行分频利用，利用长波长太阳能进行加热空气，通入污泥干燥系统；利用其他波段发电，用于向污泥干燥系统中的风机等耗电设备供电。污泥干燥系统采用安放有空气导流板的多层传送带交错传输直接接触对流干燥方式，传送带交错排布有利于污泥的脱落防止了污泥的粘结；导流板可以对空气流道进行设计，同时可以对污泥的厚度进行限制，保证污泥厚度保持为10mm，处在最佳干燥厚度。以上设计最大限度增加热空气与污泥接触时间与接触面积，高效的对污泥进行干燥。本发明利用分频系统，全波段利用太阳能，同时产生热和电，供给污泥干燥所需热能和系统运行所需电能，具有显著社会效益和循环经济效益，可广泛应用于污泥干燥领域。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种分频太阳能污泥干燥系统，所述分频太阳能污泥干燥系统包括太阳能利用模块和污泥干燥模块，其特征在于：

所述太阳能利用模块包括分频蓄热部分和配电控制部分，其中，

分频蓄热部分包括：

抛物面聚光器(1)，其聚集太阳光以提高光的能量密度，

光伏电池(2)，其吸收经由分频器(3)反射的短波长光能且光电转换成电能，

分频器(3)，位于抛物面聚光器(1)上部的分频器(3)反射短波段太阳光进入光伏电池和透射短波段之外的太阳光进入空气集热管(4)，

空气集热管(4)，其吸收透射分频器(3)的光能以加热空气输出热能，

相变储热箱(5)，其经由第一阀(31)和第二阀(19)连接所述空气集热管(4)，通过第一阀(31)或第二阀(19)的开关以存储多余热能或向外输出热能；

配电控制部分包括控制电路运行的电路控制器(17)、存储光伏电池(2)产生的多余电能以及向外补给电能的锂电池蓄电组(18)、将直流电转变为交流电的逆变器(16)和整流分配电能的配电箱(15)，配电箱(15)连接所述分频太阳能污泥干燥系统的供电线路，

污泥干燥模块包括：

污泥干燥室(6)，其包括经由风机(20)输入由空气集热管(4)产生的热空气的空气进口(25)、用于输入待干燥污泥的污泥进口(26)、排出热空气的空气出口(27)和排出干燥污泥的污泥出口(28)，

分离器(7)，连接所述污泥出口(28)的分离器(7)将排出的干燥污泥中的热空气分离并返回空气集热管(4)，

筛分器(9)，连接分离器(7)的筛分器(9)筛分干燥污泥且将小于预定粒径的干燥污泥输送到干污泥存储器(11)，大于预定粒径的干燥污泥经由压碎室(10)破碎后输入压碎污泥存储室(12)，

混合器(13)，其将压碎污泥存储室(12)中的干燥污泥和脱水污泥混合后经由泵(29)输送污泥进口(26)。

2.根据权利要求1所述的分频太阳能污泥干燥系统，其特征在于：所述污泥干燥室(6)包括用于输送污泥的多层传送带和垂直传送带的多个导流板(24)，其中，多层传送带间在水平方向上相错一定距离，其中，奇数层传送带与偶数层传送带传送方向相反，用于引导热空气干燥的导流板(24)在所述污泥干燥室中呈倒“弓”型排列，用于对流干燥的热空气从空气进口(25)进入，在污泥干燥室(6)内经由导流板(24)呈倒“弓”型流动，最终从空气出口(27)排出，待干燥污泥经由污泥进口(26)输入第一层传送带(21)，在第一层传送带(21)末端自由下落入第二层传送带(22)，第二层传送带(22)反方向运输，最终由最后一层传送带(23)从污泥出口(28)排出。

3.根据权利要求2所述的分频太阳能污泥干燥系统，其特征在于：传送带包括网状结构，所述网状结构含有多个微孔，导流板(24)和传送带嵌套连接，导流板(24)的宽度大于传送带的宽度。

4.根据权利要求1所述的分频太阳能污泥干燥系统，其特征在于：太阳能分频利用模块包括先聚光后分频模式和先分频后聚光模式，先聚光后分频模式中，分频器(3)反射短波段太阳光进入光伏电池(2)产生电能，透射短波段之外波段的太阳光进入空气集热管(4)来加热空气；先分频后聚光模式中，分频器(3)位于抛物面聚光器(1)上部，短波段太阳光经过分频器(3)反射到光伏电池(2)，短波段之外波段的太阳光透射到抛物面聚光器(1)，再经抛物面聚光器(1)反射入空气集热管(4)加热空气。

5.根据权利要求2所述的一种分频太阳能污泥干燥系统，其特征在于，所述导流板(24)下端距传送带上表面大致10mm以控制污泥厚度，所述空气进口(25)设在所述污泥干燥室(6)的前壁面，所述污泥进口(26)设在所述污泥干燥室(6)的左侧上部，空气出口(27)设在所述污泥干燥室(6)的后壁面和污泥出口(28)设在所述污泥干燥室(6)的右侧下部。

6.根据权利要求1所述的一种分频太阳能污泥干燥系统，其特征在于，空气集热管(4)中的空气吸收热量后经风机(20)送至污泥干燥室(6)干燥污泥，然后分别经由空气出口(27)、 分离器(7)、流经空气调节器(8)返回到空气集热管(4)形成闭环的空气循环管路。

7.根据权利要求1所述的一种分频太阳能污泥干燥系统，其特征在于，污泥干燥模块还包括对污泥脱水的脱水污泥存储室(14)，脱水污泥存储室(14)包括用于脱水的脱水设备，所述压碎室(10)包括破碎设备，混合器(13)包括搅拌设备。

8.根据权利要求6所述的一种分频太阳能污泥干燥系统，其特征在于，空气调节器(8)包括空气除湿、杀菌设备，通过第三阀(30)与大气相连。

9.根据权利要求1所述的一种分频太阳能污泥干燥系统，其特征在于，所述分频太阳能污泥干燥系统包括用于控制太阳能利用模块和污泥干燥模块运行的控制器，所述控制器包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述控制器包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

10.一种如权利要求2、3或5中任一项所述的分频太阳能污泥干燥系统的污泥干燥方法，其步骤包括：

抛物面聚光器(1)聚集太阳光，分频器(3)反射短波段太阳光进入光伏电池(2)产生电能，透射短波段之外波段的太阳光进入空气集热管(4)来加热空气，或者，短波段太阳光经过位于抛物面聚光器(1)上部的分频器(3)反射到光伏电池(2)，光伏电池(2)吸收经由分频器(3)反射的短波长光能且光电转换成电能，短波段之外波段的太阳光透射到抛物面聚光器(1)，再经抛物面聚光器(1)反射入空气集热管(4)加热空气；

空气集热管(4)中的热空气经风机(20)送至污泥干燥室(6)干燥污泥，然后分别经由空气出口(27)和分离器(7)流经空气调节器(8)返回到空气集热管(4)以形成闭环的空气循环管路，其中，设在所述空气循环管路中的相变储热箱(5)通过第一阀(31)或第二阀(19)的开关以存储多余热能或向空气循环管路输出热能；

光伏电池(2)产生的电能经由逆变器(16)转变为交流电以及配电箱(15)整流分配到系统的供电线路中，设在所述供电线路的电路控制器(17)控制电路运行，设在供电线路中的锂电池蓄电组(18)存储多余电能和向供电线路补给电能；

空气循环管路中的热空气经由空气进口(25)进入污泥干燥室(6)，在污泥干燥室(6)内的热空气经由导流板(24)呈倒“弓”型流动，最终从空气出口(27)排出；

混合器(13)将压碎污泥存储室(12)中的干燥污泥与脱水污泥混合形成待干燥污泥，然后经由泵(29)输送污泥进口(26)以进入污泥干燥室(6)，待干燥污泥经由污泥进口(26)输入第一层传送带(21)，在第一层传送带(21)末端自由下落入第二层传送带(22)，第二层传送带(22)反方向运输，其中，奇数层传送带与偶数层传送带传送方向相反，最终由最后一层传送带(23)从污泥出口(28)将干燥污泥输送到分离器(7)分离出热空气，所述热空气导入空气循环管路，干燥污泥输送到筛分器(9)，筛分器(9)将小于预定粒径的干燥污泥筛分到干污泥存储器(11)，大于预定粒径的干燥污泥经由压碎室(10)破碎后输入压碎污泥存储室(12)。