CN113636738A - 一种太阳能干化污泥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能干化污泥装置，属于水处理设备领域。一种太阳能干化污泥装置，包括光伏板、蓄电池、加热单元和反射单元，反射单元位于光伏板的背阳侧，反射单元通过对阳光反射，使光伏板背阳面受到阳光辐射，光伏板受到阳光辐射后通过光生伏打效应为蓄电池充电，加热单元通过蓄电池供电发热，并将热量传递至外界的污泥干化设备，加热单元内的气体受热后定时喷出，并推动反射单元，改变反射单元与光伏板的角度，以使经过反射单元反射的阳光均辐射于光伏板背阳面，它可以实现光伏板背面也可以受到阳光的辐射，增加阳光的利用率，提高光伏板背阳面的光线覆盖率和实时动态覆盖精准度。

Description

一种太阳能干化污泥装置

技术领域

本发明属于水处理设备领域，更具体地说，涉及一种太阳能干化污泥装置。

背景技术

污泥处理就是对污泥进行浓缩、调理、脱水、稳定、干化等的加工过程。

其中污泥干化，通常采用加热干化法，加热干化技术是通过外加热源对污泥进行热处理，达到杀菌、降低含水率的目的。

加热干化技术是通过外加热源对污泥进行热处理，达到杀菌、降低含水率的目的。直接干化的原理是对流加热，代表设备有带式、转鼓、流化床干化设备等。

在现有的加热污泥干化仓一般都辅助有太阳能干化系统，利用光伏板，采集太阳能，转化为电能，再将电能转化为热能，对加热污泥干化仓进行辅助加热，可充分利用太阳能清洁能源，减少市政供电运行能耗。

现有的光伏板在对太阳能进行集光时，通常忽略了光伏板背阳面的作用面。现在已有对光伏板的改进，当光伏板背阳面同样施加光伏系统后，在背阳侧添加反光板，使背阳面也可以进行集光，在同样的设备占有面积下，可提高光伏板的集光效率。

但这种背阳面集光实际效果并不理想，并且在北半球而言，当太阳东升西落的过程中，阳光的照射角度会产生变化，反光板的角度若不能自动跟随移动，光线反射后作用在背阳面的实际总量并不多。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种太阳能干化污泥装置，它可以实现光伏板背面也可以受到阳光的辐射，增加阳光的利用率，提高光伏板背阳面的光线覆盖率和实时动态覆盖精准度。

本发明的一种太阳能干化污泥装置，包括光伏板、蓄电池、加热单元和反射单元。反射单元位于光伏板的背阳侧，反射单元通过对阳光反射，使光伏板背阳面受到阳光辐射。光伏板受到阳光辐射后通过光生伏打效应为蓄电池充电。加热单元通过蓄电池供电发热，并将热量传递至外界的污泥干化设备。加热单元内的气体受热后定时喷出，并推动反射单元，改变反射单元与光伏板的角度，以使经过反射单元反射的阳光均辐射于光伏板背阳面。

作为本发明的进一步改进，反射单元包括反一板、反二板和反三板。反一板平行设置于光伏板背阳侧。反二板和反三板分别转动连接于反一板两侧。照射于反二板和反三板的阳光可直接反射或经反一板再反射的方式投射于光伏板背阳面。

作为本发明的进一步改进，反二板通过转一轴与反一板一侧转动连接。转一轴一端周侧固设有扇一叶。反三板通过转二轴与反一板另一侧转动连接。转二轴一端周侧固设有扇二叶。

作为本发明的进一步改进，光伏板背阳面分为光一区和光二区。光一区接收的光辐射，均来自于反二板的直接反射或经反一板再反射的阳光。光二区接收的光辐射，均来自于反三板的直接反射或经反一板再反射的阳光。

作为本发明的进一步改进，加热单元包括加热一组、加热二组和控制器。加热一组和加热二组可分别独立进行加热。控制器与光伏板电性连接。当光一区接收光辐射时，控制器控制加热一组进行加热。当光二区接收光辐射时，控制器控制加热二组进行加热。

作为本发明的进一步改进，加热一组包括箱体、气管、热管和电磁阀。热管位于箱体内并与蓄电池电性连接。箱体下端设有进气单向阀，进气单向阀仅允许外界气体进入箱体内。箱体上端设有出气单向阀，出气单向阀仅允许箱体内气体排出外界。气管固设于箱体上端并与出气单向阀连通。气管远离箱体端对准扇一叶。电磁阀位于气管内，电磁阀与蓄电池、控制器电性连接，控制器控制电磁阀的开闭，电磁阀的开闭控制气管的开闭。

作为本发明的进一步改进，加热二组与加热一组为结构相同的部件。加热二组的气管对准扇二叶。

作为本发明的进一步改进，光一区和光二区边缘均设有光分区。光分区均与控制器电性连接。当阳光被反射至光分区时，控制器驱动加热单元排气。

作为本发明的进一步改进，光一区的光分区受到阳光辐射后，控制器控制加热一组的电磁阀开启，使箱体内的受热气体喷出，气体喷出后作用于扇一叶上，扇一叶驱使转一轴转动，以使反二板相对光伏板角度偏转，使反射的光始终位于光一区内。光二区的光分区受到阳光辐射后，控制器控制加热二组的电磁阀开启，使箱体内的受热气体喷出，气体喷出后作用于扇二叶上，扇二叶驱使转二轴转动，以使反三板相对光伏板角度偏转，使反射的光始终位于光二区内。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案使用反射单元，将阳光反射至光伏板背面，使光伏板背面也可以受到阳光的辐射，进行光生伏打效应，为蓄电池充电，增加阳光的利用率，为加热单元供热提供充足的电能，并缩短加热单元启动的待机时间。

本方案反射单元包括反一板、反二板和反三板，反二板通过转一轴与反一板一侧转动连接，反三板通过转二轴与反一板另一侧转动连接，加热单元通过排出气体的动能，来驱动反二板和反三板的的转动，以此调整反二板和反三板相对反一板的角度，由于北半球太阳东升西落，阳光照射光伏板和反射单元的角度会产生变化，反二板和反三板不断调整角度，以此保证光伏板背阳面充分被反射的阳光辐射，提高光伏板背阳面的光线覆盖率和实时动态覆盖精准度。

本方案通过控制器，判断阳光照射在光一区还是光二区，当阳光反射在光一区时，控制器使加热一组进行加热，并间歇性打开加热一组的气管，使加热一组排出的气体可驱动反二板转动，以此调节反二板和反一板反射在光一区上的阳光的位置，使阳光精准反射，当阳光反射在光二区时，控制器使加热二组进行加热，并间歇性打开加二组的气管，使加热二组排出的气体可驱动反三板转动，以此调节反三板和反一板反射在光二区上的阳光的位置，使阳光精准反射。

本方案加热一组的气管对应反二板，加热二组的气管对应反三板，使反二板和反三板可以精准调节转动。

本方案箱体的进气和出气均为单向，热管持续加热时，箱体内气体受热膨胀，此时电磁阀打开，由于箱体内气压大于外界气压，受热气体通过出气单向阀和气管排出，推动扇一叶或扇二叶转动，受热气体排出后，箱体内气压减少，当气体排出过多，热管的加热作用无法使箱体内气压与外界气压相等时，外界空气从进气单向阀补充进入箱体内，维持气体喷出的循环。

本方案箱体的电磁阀启动间隔通过控制器控制，由于热管持续工作，加热效率恒定，气体压力升高比例呈线性，控制器可通过计算时间间隔，来设定箱体排出气体的流量及动能，以此保证扇一叶或扇二叶转动角度的精准性。

本方案光一区和光二区边缘均设有光分区，光分区均与控制器电性连接，当反射的光线投射至光分区时，控制器判定反射光线即将脱离光一区或光二区的指定反射范围内，控制器控制加热单元调整反射单元的角度，使太阳东升西落过程中始终将反射的阳光投射在光一区和光二区的指定范围内。

附图说明

图1为本发明的具体实施例一的平面结构示意图；

图2为本发明的具体实施例一的光伏板和反射单元的位置分布立体示意图；

图3为本发明的具体实施例一的反射单元的立体结构示意图；

图4为本发明的具体实施例一的加热单元的平面剖视结构示意图；

图5为本发明的具体实施例一的加热一组的平面剖视结构示意图；

图6为本发明的具体实施例一的光伏板的背阳面的平面结构示意图；

图7为本发明的具体实施例一的加热单元和蓄电池的连接关系示意图；

图8为本发明的具体实施例二的光伏板的背阳面的平面结构示意图；

图9为本发明的具体实施例二的太阳刚升起时的光线反射路线示意图；

图10为本发明的具体实施例二的太阳在上午时的光线反射路线示意图；

图11为本发明的具体实施例二的太阳在正午时的光线反射路线示意图；

图12为本发明的具体实施例二的太阳在下午时的光线反射路线示意图。

图中标号说明：

光伏板1、光一区101、光二区102、光分区103、反射单元2、反一板201、反二板202、反三板203、转一轴204、扇一叶205、转二轴206、扇二叶207、加热单元3、加热一组301、加热二组302、箱体303、气管304、热管305、电磁阀306、出气单向阀307、进气单向阀308、蓄电池4、控制器5。

具体实施方式

具体实施例一：请参阅图1-7的一种太阳能干化污泥装置，包括光伏板1、蓄电池4、加热单元3和反射单元2。

光伏板1的向阳面与背阳面均为有效设备面，即向阳面与背阳面均能发生光生伏打效应，为蓄电池4充电。光伏板1背阳面分为光一区101和光二区102。光一区101接收的光辐射，均来自于反二板202的直接反射或经反一板201再反射的阳光。光二区102接收的光辐射，均来自于反三板203的直接反射或经反一板201再反射的阳光。

反射单元2位于光伏板1的背阳侧，反射单元2通过对阳光反射，使光伏板1背阳面受到阳光辐射。反射单元2包括反一板201、反二板202和反三板203。反一板201平行设置于光伏板1背阳侧。反二板202和反三板203分别转动连接于反一板201的左、右两侧。照射于反二板202的阳光均以直接反射或经反一板201再反射的方式投射于光一区101的范围内。照射于反三板203的阳光均以直接反射或经反一板201再反射的方式投射于光二区102的范围内。

反二板202通过转一轴204与反一板201左侧转动连接。转一轴204一端周侧固设有扇一叶205。反三板203通过转二轴206与反一板201右侧转动连接。转二轴206一端周侧固设有扇二叶207。

加热单元2通过蓄电池4供电发热，并将热量传递至外界的污泥干化设备。加热单元3包括加热一组301、加热二组302和控制器5。加热一组301和加热二组302可分别独立进行加热。控制器5与光伏板1电性连接。当光一区101接收光辐射时，控制器5控制加热一组301进行加热。当光二区102接收光辐射时，控制器5控制加热二组302进行加热。当光一区101和光二区102同事接受光辐射时，控制器5控制加热一组301和加热二组302同时进行加热。

加热一组301包括箱体303、气管304、热管305和电磁阀306。热管305位于箱体303内并与蓄电池4电性连接。箱体303下端设有进气单向阀308，进气单向阀308仅允许外界气体进入箱体303内。箱体303上端设有出气单向阀307，出气单向阀307仅允许箱体303内气体排出外界。气管304固设于箱体303上端并与出气单向阀307连通。加热一组301的气管304远离箱体303端对准扇一叶205。电磁阀306位于气管304内，电磁阀306与蓄电池4、控制器5电性连接，控制器5控制电磁阀306的开闭，电磁阀306的开闭控制气管304的开闭。

加热一组301的箱体303的进气口和出气口均为单向通道，当电磁阀306关闭时，箱体303为封闭环境。热管305持续加热时，箱体303内的气体受热膨胀，若此时电磁阀306打开，由于箱体303内气压因受热而大于外界气压，受热气体通过出气单向阀307和气管304排出，推动扇一叶205转动，受热气体排出后，箱体303内气压减少，当气体排出过多，热管305的加热作用无法使箱体303内气压与外界气压相等时，外界空气从进气单向阀补充进入箱体303内，以维持气体喷出的循环。

受热气体从气管304排出后，推动扇一叶205转动，以此使反二板202转动，电磁阀306启动的时间间隔通过控制器5控制，由于热管305在通电情况下始终持续工作，所以加热效率恒定，气体压力升高比例呈线性，控制器5可通过计算时间间隔，来设定箱体303排出气体的流量及动能，以此保证扇一叶转动角度的精准性，以调整通过反二板202反射的阳光的投射位置，使其始终落在光一区101内，有效保证阳光的有效利用。

加热二组302与加热一组301为结构相同的部件。加热二组302的气管304对准扇二叶207。反三板203的反射调整机制原理与反二板202的反射调整机制原理一致。

具体实施例二：在具体实施例一的基础上，请参阅8-12的一种太阳能干化污泥装置，光一区101和光二区102的左、右两侧边缘均设有光分区103。光分区103均与控制器5电性连接。

光一区101的光分区103受到阳光辐射后，控制器5控制加热一组301的电磁阀306开启，使箱体303内的受热气体喷出，气体喷出后作用于扇一叶205上，扇一叶205驱使转一轴204转动，以使反二板202相对光伏板1角度偏转，使反射的光始终位于光一区101内。

光二区102的光分区103受到阳光辐射后，控制器5控制加热二组302的电磁阀306开启，使箱体303内的受热气体喷出，气体喷出后作用于扇二叶207上，扇二叶207驱使转二轴206转动，以使反三板203相对光伏板1角度偏转，使反射的光始终位于光二区102内。

由于太阳与地球的距离非常远，且太阳体积远超地球体积，所以可以认为阳光是以平行光的形式照射地球的。基于地球的自转方向是恒定的，在地球上观察，太阳总是东升西落的。在北半球，太阳始终位于南方，所以本发明的光伏板1的向阳面朝向南方，反射单元位于光伏板1的北方。

当太阳刚升起时，阳光从东向西照射，此时光伏板1与阳光照射角度平行，反二板202向光伏板1靠拢设置，阳光通过反二板202反射后照射至反一板201，再反射至光一区101。

当太阳逐渐向西偏转后，阳光照射至反三板203后，可直接反射至光二区102。此时阳光照射至反二板202上后，在光一区101上的投射点位置靠近光一区101边缘，当光一区101的光分区103照射到阳光后，控制器5驱动加热一组301排出热气，使反二板202向外偏转，调整与光伏板1的角度，以使阳光反射点始终位于光一区101内。照射在反三板203上的阳光，随着太阳的向西偏移，其投射在光二区102上的投射点位置逐渐靠近光二区102边缘，当光二区102的光分区103照射到阳光后，控制器5驱动加热二组302排出热气，使反三板203向内偏转，调整与光伏板1的角度，以使阳光反射点始终位于光二区102内。直至太阳落山后，光伏板1不再接收阳光照射，调整反二板202与反三板203的偏转位置，为下一次太阳升起时的反射做准备。

具体实施例三：在具体实施例二的基础上，加热一组301的气管304数量为二个，分为白天气管和夜晚气管。白天气管和夜晚气管的喷气口相对扇一叶205的位置相反，白天气管喷气后使扇一叶205向西顺时针转动，夜晚气管喷气后使扇一叶205向东逆时针转动。电磁阀306数量为二个，分为白天阀和夜晚阀，白天阀和夜晚阀分别对应白天气管和夜晚气管。白天阀位于白天气管内。夜晚阀位于夜晚气管内。白天阀和夜晚阀均与控制器5电性连接。加热一组301与加热二组302为结构相同的部件。

当白天太阳照射反射单元2时，控制器5控制白天阀间歇性开启，夜晚阀持续性关闭，白天阀的工作机制与具体实施例二中的电磁阀306工作机制相同。

当夜晚太阳落山后，光伏板1不再接收阳光，控制器5通过蓄电池4内的剩余电量，控制夜晚阀间歇性开启，白天阀持续性关闭，热管305持续加热，继续排气，将反二板202和反三板203反向转动，直至回归至初始位置。有效保证反二板202和反三板203的自动复位功能，确保装置的持续自动工作。

Claims (9)

1.一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：包括光伏板（1）、蓄电池（4）、加热单元（3）和反射单元（2）；反射单元（2）位于光伏板（1）的背阳侧，反射单元（2）通过对阳光反射，使光伏板（1）背阳面受到阳光辐射；光伏板（1）受到阳光辐射后通过光生伏打效应为蓄电池（4）充电；加热单元（2）通过蓄电池（4）供电发热，并将热量传递至外界的污泥干化设备；加热单元（2）内的气体受热后定时喷出，并推动反射单元（2），改变反射单元与光伏板（1）的角度，以使经过反射单元（2）反射的阳光均辐射于光伏板（1）背阳面。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：反射单元（2）包括反一板（201）、反二板（202）和反三板（203）；反一板（201）平行设置于光伏板（1）背阳侧；反二板（202）和反三板（203）分别转动连接于反一板（201）两侧；照射于反二板（202）和反三板（203）的阳光可直接反射或经反一板（201）再反射的方式投射于光伏板（1）背阳面。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：反二板（202）通过转一轴（204）与反一板（201）一侧转动连接；转一轴（204）一端周侧固设有扇一叶（205）；反三板（203）通过转二轴（206）与反一板（201）另一侧转动连接；转二轴（206）一端周侧固设有扇二叶（207）。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：光伏板（1）背阳面分为光一区（101）和光二区（102）；光一区（101）接收的光辐射，均来自于反二板（202）的直接反射或经反一板（201）再反射的阳光；光二区（102）接收的光辐射，均来自于反三板（203）的直接反射或经反一板（201）再反射的阳光。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：加热单元（3）包括加热一组（301）、加热二组（302）和控制器（5）；加热一组（301）和加热二组（302）可分别独立进行加热；控制器（5）与光伏板（1）电性连接；当光一区（101）接收光辐射时，控制器（5）控制加热一组（301）进行加热；当光二区（102）接收光辐射时，控制器（5）控制加热二组（302）进行加热。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：加热一组（301）包括箱体（303）、气管（304）、热管（305）和电磁阀（306）；热管（305）位于箱体（303）内并与蓄电池（4）电性连接；箱体（303）下端设有进气单向阀（308），进气单向阀（308）仅允许外界气体进入箱体（303）内；箱体（303）上端设有出气单向阀（307），出气单向阀（307）仅允许箱体（303）内气体排出外界；气管（304）固设于箱体（303）上端并与出气单向阀（307）连通；气管（304）远离箱体（303）端对准扇一叶（205）；电磁阀（306）位于气管（304）内，电磁阀（306）与蓄电池（4）、控制器（5）电性连接，控制器（5）控制电磁阀（306）的开闭，电磁阀（306）的开闭控制气管（304）的开闭。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：加热二组（302）与加热一组（301）为结构相同的部件；加热二组（302）的气管（304）对准扇二叶（207）。

8.根据权利要求5所述的一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：光一区（101）和光二区（102）边缘均设有光分区（103）；光分区（103）均与控制器（5）电性连接；当阳光被反射至光分区（103）时，控制器（5）驱动加热单元（3）排气。

9.根据权利要求8所述的一种太阳能干化污泥装置，其特征在于：光一区（101）的光分区（103）受到阳光辐射后，控制器（5）控制加热一组（301）的电磁阀（306）开启，使箱体（303）内的受热气体喷出，气体喷出后作用于扇一叶（205）上，扇一叶（205）驱使转一轴（204）转动，以使反二板（202）相对光伏板（1）角度偏转，使反射的光始终位于光一区（101）内；光二区（102）的光分区（103）受到阳光辐射后，控制器（5）控制加热二组（302）的电磁阀（306）开启，使箱体（303）内的受热气体喷出，气体喷出后作用于扇二叶（207）上，扇二叶（207）驱使转二轴（206）转动，以使反三板（203）相对光伏板（1）角度偏转，使反射的光始终位于光二区（102）内。

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