基于太阳能槽式集热器的变间距螺杆挤压污泥烘干系统的制作方法

本发明涉及污泥干化领域，具体涉及一种基于太阳能槽式集热器的变间距螺杆挤压污泥烘干系统。

背景技术：

水是人类生存的基本条件，是影响和制约社会发展的关键因素。一方面世界上大部分地区的水资源都严重短缺，另一方面，人口的急剧增长，工业的不断发展，人类又在制造大量的污染物。水资源短缺和水资源污染是人类当前面临的两大难题。

上个世纪，随着人与自然关系不断的激化，人们逐渐认识到只有污水处理和污水回用才是解决水资源短缺与水污染的最优先办法。而当前对水污染问题的处理主要是采用各种物理，化学和生物的办法将污染物从水中分离，再集中处理浓缩了污染的分离固体“污泥”。显然，对如果不彻底解决污泥的处理问题，污泥中的污染物就会通过各种途径回到大自然，对水体再好的处理效果也都是徒劳无功。

目前对污泥的处理的众多方法中，将污泥干燥为固体颗粒后再用于工业或农业用途是应用最为广泛，也是技术积累最成熟的方法之一。

干燥技术是一种古老而通用的单元操作技术，到20世界六七十年代，污泥干燥技术逐步得到完善。进入20世纪80年代末期，由于污泥在填海，投海，农用的各种限制条件和不利因素的突显，也由于该项技术在瑞典等国家一些污水厂的成功应用，使污泥干化技术在西方工业发达国家得到很快的推广。

污泥干化技术的不断改进直接推动了污泥处置手段的发展，使之在安全性，可靠性和可持续性的得到越来越可靠的保证。如今污泥干燥技术也受到发展中国家的重视，开始得到发展并推广。但由于干化设备投资高，设备能耗高，且对我国来说大部分设备还需要进口，维护费用也相当高。并且，降低干燥设备的能耗仍然是一个很大的问题。

近年来，太阳能作为可利用的新型能源，逐步成为国内外能源利用的重点。太阳能是一种非常好的清洁能源。我国太阳能年辐射量3520～6520MJ/m²之间，若取均值5020MJ/m²计算，它相当于每平米土地上年产120万千卡的热量，也就是170公斤标煤。若建一个2500平米的太阳能塑料薄膜，热利用率为70％，相当于每年节省300吨标煤。因此，如何将太阳能应用于污泥干化领域，成了目前研究的一大方向。

技术实现要素：

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经过太阳能加热后的导热油和变间距螺杆对污泥进行烘干固化的基于太阳能槽式集热器的变间距螺杆挤压污泥烘干系统。采用太阳能加热导热油直接用于烘干和机械挤压相结合的复合烘干方式，提高能源利用效率，降低制造和运维成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于太阳能槽式集热器的变间距螺杆挤压污泥烘干系统，包括：

污泥烘干机：包括回油外壳、设置在回油外壳内部的烘干室以及分别位于烘干室两端的污泥入口和污泥出口，所述烘干室内部设有变间距螺杆，所述变间距螺杆的螺纹间距从污泥进口端到污泥出口端依次均匀减小，所述回油外壳和变间距螺杆的内部填充有导热油，用于提供污泥烘干所需热量；

太阳能集成器：包括聚光镜及集热管，所述集热管的两端分别通过泵与管路与所述回油外壳及变间距螺杆连接。

所述的回油外壳包括内壁和外壁，所述内壁和外壁之间为中空壳体，所述内壁形成烘干室，所述外壁的污泥出口端设有观察上盖和废气出口，所述废气出口连通烘干室，所述外壁的污泥进口端设有出油口，所述出油口与所述集热管连接。

所述的变间距螺杆包括中空的导热油轴以及设置在导热油轴表面的螺纹叶片，所述螺纹叶片的螺纹间距从污泥进口端到污泥出口端依次均匀减小，所述导热油轴的污泥进口端连接集热管，导热油轴的另一端与回油外壳的中空壳体连通。

所述变间距螺杆的长度为8-14m，所述螺纹叶片污泥进口端的螺纹间距为20-40cm，螺纹叶片污泥出口端的螺纹间距为10-30cm。螺纹叶片上的螺纹间距依次减小，污泥在随着螺纹叶片前进的过程中会受到螺纹叶片的挤压，从而将污泥中的水分挤压出来，进一步促进污泥的脱水效果。

所述的太阳能集成器还包括用于支撑聚光镜的机架，所述聚光镜为凹面镜，所述集热管位于所述聚光镜的焦点处，这样的设计可以使太阳能得到更高的利用效率。

本发明的工作过程分为导热油线路和污泥线路，两条线路分别如下：

导热油线路：由于集热管位于聚光镜的焦点上，因此聚光镜将太阳光集中在集热管上，利用太阳能加热集热管中的导热油；加热后的导热油被泵送至变间距螺杆的导热油轴中，对污泥进行传热；然后导热油通过导热油轴进入回油外壳的中空壳体中，并反向流动回到回油外壳的污泥进口端，在此过程中继续为污泥提供热量，最后导热油从出油口流出，通过泵回流至集热管，完成循环。

污泥线路：污泥从进料口进入烘干室，并随着螺纹叶片的旋转往前进，在前进的过程中，与导热油轴和中空壳体中的导热油进行换热进行烘干；另一方面，由于螺纹叶片的间距逐渐减小，所以污泥不断被挤压，将水分从污泥中挤出。干燥后的污泥颗粒从出料口排出，废水蒸发后从废气出口排出，并进行后续的集中处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：

(1)本产品通过将导热油作为传热介质用于污泥加热，可提高能源利用效率，节约成本；

(2)将机械挤压脱水与高温脱水相结合，提高生产效率和污泥处理量；

(3)本发明结构简单，生产成本和运行维护成本较低，处理量和需要的安置面积更适合我国中小城镇的污泥处理厂。

附图说明

图1为本发明的连接示意图；

图2为本发明太阳能集成器的结构示意图；

图3为本发明污泥烘干机的结构示意图；

图4为本发明导热油线路的流程示意图；

图5为本发明污泥线路的流程示意图。

其中，1为聚光镜，2为机架，3为集热管，4为进料口，5为出料口，6为废气出口，7为观察上盖，8为导热油轴，9为螺纹叶片，10为烘干室，11为回油外壳，12为出油口，13为一号油泵，14为二号油泵，15为污泥泵，16为太阳能集成器，17为污泥烘干机，18为集油箱。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种基于太阳能槽式集热器的变间距螺杆挤压污泥烘干系统，其连接如图1所示，该污泥烘干系统包括太阳能集成器16和污泥烘干机17，太阳能集成器16的一端通过一号油泵13与污泥烘干机17的变间距螺杆连接，太阳能集成器16的另一端依次通过二号油泵14和集油箱18与污泥烘干机17的出油口连接，污泥烘干机17的进料口与污泥泵15连接，经过污泥烘干机17处理的污泥最终变成污泥颗粒和废气，分别从污泥烘干机17的出料口及废气出口排出。

其中，太阳能集成器的结构如图2所示，该太阳能集成器包括聚光镜1、机架2以及集热管3，聚光镜1安装固定在机架2上，聚光镜1为凹面镜，集热管3位于聚光镜2的焦点上。

污泥烘干机的结构如图3所示，该污泥烘干机包括回油外壳11、设置在回油外壳11内部的烘干室10以及分别位于烘干室两端的污泥入口4和污泥出口5。回油外壳11包括内壁和外壁，内壁和外壁之间为中空壳体，内壁形成烘干室10，外壁的污泥出口端设有观察上盖7和废气出口6，废气出口6连通烘干室10，外壁的污泥进口端设有出油口12，出油口12与集热管连接；烘干室10内部设有变间距螺杆，该变间距螺杆包括中空的导热油轴8以及设置在导热油轴8表面的螺纹叶片9，螺纹叶片9的螺纹间距从污泥进口端到污泥出口端依次均匀减小，导热油轴8的污泥进口端连接集热管3，导热油轴8的另一端与回油外壳11的中空壳体连通。其中，变间距螺杆的长度为8～14m，污泥进口端的螺纹间距为20～40cm，污泥出口端的螺纹间距为10～30cm。在本实施例中，采用的变间距螺杆的长度为10m，污泥进口端的螺纹间距为30cm，污泥出口端的螺纹间距为15cm。

本实施例中采用L-QC 320导热油。导热油的流动线路如图4所示，低温导热油在通过集热管时被聚光镜反射的太阳光加热，达到约280℃的工作温度。加热后在一号油泵的作用下进入导热油轴，后进入回油外壳并经出油口流出，这个过程中高温导热油与污泥发生热交换，温度降低至约120℃。低温导热油进入集油箱，并在二号油泵的作用下进入集热管，并进行下一步换热，完成循环。

污泥烘干机的运行方式如图5所示，经过预处理后含水量约为75％的污泥被污泥泵输送进污泥烘干机的进料口，然后在烘干室内被变间距螺杆向出口处运输，并在过程中受到变间距螺杆的挤压作用失去一部分水分。同时在烘干室中和高温导热油发生热交换，使水分气化逸出。逸出的水分和有害气体在排气口处被收集并集中处理。干燥后的污泥颗粒从出料口排出。

本发明将太阳能集热器加热导热油的工艺和污泥烘干器挤压加热污泥的工艺集成。创新地将导热油作为加热媒介用于污泥烘干工艺当中。同时用机械挤压脱水作为辅助手段提高污泥烘干效率。整套工艺所需场地小，灵活性高，对天气的适应性好。烘干所需能量主要来自太阳能，在保证污泥处理量的同时，提高了能量利用效率，而且减少对化石能源等其他不可再生能源的依赖。另外，为了环境保护，本工艺流程同时加入了尾气收集处理的环节。符合节能减排的理念和要求。

此外，需要说明的是凡依据本发明专利构思所述的特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的原理及结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。