一种高压电辅助的太阳能干燥装置与方法与流程

本

技术实现要素：
涉及干燥技术领域，特别是一种高压电辅助的太阳能干燥装置与方法。

背景技术：

随着我国城市化进程的加快，越来越多的污水产生，污泥作为污水处理的副产品，不仅量大，每年排放干污泥约为5.5×10⁶-6×10⁶t，数目不断增加，而且成分极其复杂，如处理不当，将会造成二次污染，并且影响水厂的正常运行。目前在我国，污泥处理设备大约占污水处理厂40％-60％的基建投资，污泥处理则占了50％左右的处理费用，造成了和其经济费用不成比例的处理难度。

传统的污泥处理与处置技术为：污泥→浓缩→稳定→脱水。脱水之后的污泥通常采用农用、填埋或焚烧的处置方法。但污泥含水率太高(一般为92％-96％)，造成运输困难、运输量大，处理成本高，经济性差。由于传统的污泥处理方式显现出越来越多的弊端，尤其是污泥中水分的干燥处理，污泥的干燥技术现在受到越来越多的关注。

太阳能干燥技术是以太阳能为主要能源，借助传统温室干燥工艺对湿污泥进行干燥处理的技术。当温室内的污泥经过太阳光辐射后，污泥温度升高，内部水分向周围空气加速蒸发汽化，经过通风和自然循环，温室内的水蒸气被排出达到污泥干化。太阳能干燥技术受天气和季节影响较大，干燥过程中会产生臭气。

电流体动力干燥技术在国内也被称为高压电场干燥技术，是二十世纪90年代新兴的一项干燥技术，其原理为浅川效应，即在高压电场下，水的蒸发变得十分活跃，施加高压后水的蒸发速度变快，并认为电场消耗的能量很小，现已验证了高压电对蔬菜干燥、中药材干燥、生物制品干燥的加速作用。

发明内容

本发明提出了一种高压电辅助的太阳能干燥装置与方法，有效地结合太阳能与高压电，增加干燥速率，提高干燥效率，达到了良好的干燥效果，清洁、高效、无污染，具有广泛的应用前景。

本发明首先提供了一种高压电辅助的太阳能干燥装置，具体如下：

一种高压电辅助的太阳能干燥装置包括空气入口、太阳能集热室、集热室保温层、集热板A、薄膜太阳能电池板A、空气通口、干燥室保温层、高压电极板、太阳能干燥室、反光镜、高压电极针、薄膜太阳能电池板B、空气出口、水槽、集热板B、蓄电池、传送机构；太阳能集热室为中空腔体，内侧布置集热室保温层，右侧设有空气入口，左侧设有空气通口与太阳能干燥室连通，上方依次布置薄膜太阳能电池板A和集热板A；太阳能干燥室为中空腔体，内侧布置干燥室保温层，右侧设有水槽和空气通口，左侧布置反光镜，太阳能干燥室由上至下依次设置空气出口、薄膜太阳能电池板B、集热板B、高压电极针和高压电极板；蓄电池与薄膜太阳能电池板A和薄膜太阳能电池板B连接；传送机构穿过太阳能干燥室，位于高压电极针和高压电极板之间，靠近高压电极板。

优选的，所述的太阳能集热室的底部或/和侧壁布置着集热室保温层，薄膜太阳能电池板A为可透光的。

优选的，所述的太阳能干燥室的底部或/和侧壁布置着干燥室保温层，沿太阳能干燥室宽度方向设置水槽，太阳能干燥室上方倾斜布置着薄膜太阳能电池板B，左高右低，在较高的位置布置着空气出口，空气出口处于薄膜太阳能电池板B宽度方向上的中线位置处，在薄膜太阳能电池板B下平行布置着带有通口的集热板B，集热板B上布置着三排高压电极针，左侧一排一根高压电极针布置在集热板B宽度方向上的中线位置处，中间一排均匀布置着三根高压电极针在集热板B长度方向上的中线位置处，右侧一排一根高压电极针布置在集热板B宽度方向上的中线位置处，且与左侧一排高压电极针关于中间一排高压电极针呈对称布置，三排高压电极针的下端处在同一水平面上，在高压电极针下面布置传送机构，传送机构下面紧接着布置着高压电极板。

优选的，所述的薄膜太阳能电池板B左高右低倾斜式布置在太阳能干燥室上方，用于吸收部分太阳光进行发电，其余部分透过薄膜太阳能电池板B用于加热布置在薄膜太阳能电池板B下的集热板B，薄膜太阳能电池板B倾斜式布置有助于凝结的水蒸气沿着倾斜的方向流至水槽，薄膜太阳能电池板B左端较高的位置布置着空气出口，用于将湿空气排出装置外，降低太阳能干燥室内水蒸气压力，保障水蒸气顺利蒸发。

优选的，所述的集热板B左高右低倾斜式布置在太阳能干燥室上方、薄膜太阳能电池板B下方，且与薄膜太阳能电池板B平行，用于将透过薄膜太阳能电池板B的太阳能集中吸收，加热太阳能干燥室中的空气，进而加热污泥等需要干燥的物质，集热板B倾斜式布置有助于凝结的水蒸气沿着倾斜的方向流至水槽中，其中集热板B右侧与太阳能干燥室右侧壁面之间留有空隙，集热板B左端较高的位置开设通口连通内外，保障空气和水蒸气流出太阳能干燥室。

优选的，所述的高压电极针平行地布置在集热板B上，三排高压电极针的下端处在同一水平面上，高压电极针的下端面与传送机构有一定距离，连接电压后与高压电极板之间形成强电场。

优选的，所述的高压电极板布置在太阳能干燥室中下部，位于空气通口中心线以下，高压电极板上方有传送机构的传送带。

优选的，所述的蓄电池连接着薄膜太阳能电池板A和薄膜太阳能电池板B，蓄电池阴极连接高压电极针，薄膜太阳能电池板A和薄膜太阳能电池板B阴极通过蓄电池阴极连接高压电极针，在太阳能充足时将发出的多余的电能储存在蓄电池内并为高压电极针提供电压，在太阳能不足时将储存的电能释放出来并为高压电极针提供电压。

优选的，所述的传送机构穿过太阳能干燥室的前后壁面，用于将污泥等需要干燥的物质输入与输出，污泥等需要干燥的物质布置在传送机构的传送带上，污泥等需要干燥的物质布置厚度要合适，保障干燥的充分，传送机构上的传送带布置在高压电极板上，污泥等需要干燥的物质从传送机构的一侧送入，在太阳能干燥室中被干燥后，干燥的污泥等物质从传送机构的另一侧送出。

本发明还公开了一种高压电辅助的太阳能干燥方法，干燥空气经加压后由空气入口进入到太阳能集热室被透过薄膜太阳能电池板A经集热板A集热的太阳能加热至40℃-50℃，然后通过连接太阳能集热室和太阳能干燥室的空气通口进入到太阳能干燥室，进一步在太阳能干燥室被加热，高温空气与布置在传送机构的传送带上的污泥等需要干燥的物质进行对流换热加热其中的水分使其蒸发，同时污泥等需要干燥的物质也布置在由高压电极针和高压电极板形成的高压电场中，在浅川效应作用下，加快污泥等需要干燥的物质中的水分的蒸发，太阳能干燥室左侧设置反光镜用于将投射到侧壁的太阳光反射至污泥等需要干燥的物质上，充分利用太阳能，进一步加热污泥等需要干燥的物质，空气和水蒸气会经过集热板B的通口和布置在薄膜太阳能电池板B上的空气出口排出装置，部分水蒸气遇到集热板B和薄膜太阳能电池板B会冷凝成水珠，并沿着倾斜布置的集热板B和薄膜太阳能电池板B向下流动，收集到水槽中，蓄电池连接着薄膜太阳能电池板A和薄膜太阳能电池板B，在太阳能充足时将发出的多余电能储存起来，在太阳能不足时将储存的电能释放出来，并为高压电极针提供电压干燥污泥等需要干燥的物质，需要干燥的物质由传送机构的一侧送入，在太阳能干燥室中被干燥后，由传送机构的另一侧送出。

所述的高压电场可以促进水分子运动速率加快，断开氢键，此外偶极矩受电场力的作用，被拉入电场强度最大的区域中去，从而加速水分的蒸发。通过实验已经验证了高压电场可以加快污泥等干燥的速率，降低污泥等的终态含水率，而且能耗小，具有很强的实用性。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明能够有效地加快干燥速率并有效地解决太阳能干燥后期无法有效干燥的问题，降低污泥等终态含水率，提高干燥的效率；

2、本发明耦合强电场进行干燥，所消耗能量小；

3、本发明利用可透光的薄膜太阳能电池板，将太阳能用于发电和加热，同时利用蓄电池进行储能，利用保温层进行保温储热，充分利用太阳能，提高干燥效率；

4、本发明设置空气出口和通口，排出湿空气，降低内部水蒸气分压，有助于水蒸气的蒸发，提高干燥效率。

附图说明

图1是一种高压电辅助的太阳能干燥装置示意图；

图2是一种高压电辅助的太阳能干燥装置传送机构系统示意图；

图3是一种高压电辅助的太阳能干燥装置发电与储能系统示意图；

图中，1-空气入口、2-太阳能集热室、3-集热室保温层、4-集热板A、5-薄膜太阳能电池板A、6-空气通口、7-干燥室保温层、8-高压电极板、9-太阳能干燥室、10-反光镜、11-高压电极针、12-薄膜太阳能电池板B、13-空气出口、14-水槽、15-集热板B、16-蓄电池、17-传送机构。

具体实施方式

下面将结合附图，对设计的方案进行完整的描述。

如图1和图2所示，一种高压电辅助的太阳能干燥装置，包括空气入口1、太阳能集热室2、集热室保温层3、集热板A4、薄膜太阳能电池板A5、空气通口6、干燥室保温层7、高压电极板8、太阳能干燥室9、反光镜10、高压电极针11、薄膜太阳能电池板B12、空气出口13、水槽14、集热板B15、蓄电池16、传送机构17；太阳能集热室2为中空腔体，内侧布置集热室保温层3，右侧设有空气入口1，左侧设有空气通口6与太阳能干燥室9连通，上方依次布置薄膜太阳能电池板A5和集热板A4；太阳能干燥室9为中空腔体，内侧布置干燥室保温层7，右侧设有水槽14和空气通口6，左侧布置反光镜10，由上至下依次设置空气出口13、薄膜太阳能电池板B12、集热板B15、高压电极针11和高压电极板8；蓄电池16与薄膜太阳能电池板A5和薄膜太阳能电池板B12连接；传送机构17穿过太阳能干燥室9，位于高压电极针11和高压电极板8之间，靠近高压电极板8。

在本发明的一个具体实施例中，太阳能集热室2的底部和侧壁布置着集热室保温层3，储存热量，减少热量损失，右侧设有的空气入口1可将外界干燥的空气引入太阳能干燥室2，左侧设置的空气通口6连通了太阳能集热室2和太阳能干燥室9，可将在太阳能集热室2被加热的干燥空气引入太阳能干燥室9用于干燥需要干燥的物质，在本发明的实施例中，需要干燥的物质选用污泥，太阳能集热室2上方布置着可透光的薄膜太阳能电池板A5用于吸收部分太阳光进行发电，并连接着蓄电池16将多余电能储存起来，薄膜太阳能电池板A5下方布置着集热板A4用于吸收太阳能来加热太阳能集热室2内的空气。

作为可选的，也可以只在太阳能集热室2的底部或侧壁布置集热室保温层3。

在本发明的另一个具体实施例中，太阳能干燥室9的底部和侧壁布置着干燥室保温层7(对于太阳能干燥室9，同样可以只在底部或侧壁布置干燥室保温层7)，储存热量，减少热量损失，右侧设有空气通口6与太阳能集热室2连通，沿太阳能干燥室9宽度方向设置水槽14，左侧设置反光镜10用于将投射到侧壁的太阳光反射至需要干燥的污泥上，充分利用太阳能，进一步加热污泥，太阳能干燥室9上方布置着薄膜太阳能电池板B12，薄膜太阳能电池板B12左高右低倾斜式布置，用于吸收部分太阳光进行发电，其余部分透过薄膜太阳能电池板B12用于加热布置在薄膜太阳能电池板B12下的集热板B15，薄膜太阳能电池板B12倾斜式布置有助于凝结的水蒸气沿着倾斜的方向流至水槽14中，被收集起来，薄膜太阳能电池板B12左端较高的位置布置着空气出口13，用于将湿空气排出装置外，降低太阳能干燥室9内水蒸气压力，保障水蒸气顺利蒸发，在薄膜太阳能电池板B12下平行布置着带有通口的集热板B15，集热板B15左高右低倾斜式布置在太阳能干燥室9上方，且与薄膜太阳能电池板B12平行，用于将透过薄膜太阳能电池板B12的太阳能集中吸收，加热太阳能干燥室9中的空气，进而加热污泥等需要干燥的物质，集热板B15倾斜式布置有助于凝结的水蒸气可沿着倾斜的方向流至水槽14中，被收集起来，其中集热板B15右侧与太阳能干燥室9右侧壁面之间留有空隙，集热板B15左端较高的位置开设通口连通内外，保障空气和水蒸气流出太阳能干燥室9，集热板B15上布置着三排高压电极针11，左侧一排一根高压电极针11布置在集热板B15宽度方向上的中线位置处，中间一排均匀布置着三根高压电极针11在集热板B15长度方向上的中线位置处，右侧一排一根高压电极针11布置在集热板B15宽度方向上的中线位置处，且与左侧一排高压电极针11关于中间一排高压电极针11呈对称布置，三排高压电极针11的下端处在同一水平面上，高压电极针11放置在一定高度位置，连接电压后与高压电极板8之间形成强电场，在高压电极针11下面布置传送机构17，传送机构17穿过太阳能干燥室9的前后壁面，用于将污泥等需要干燥的物质输入与输出，污泥等需要干燥的物质布置在传送机构17的传送带上，污泥等需要干燥的物质布置厚度要合适，保障干燥的充分，传送机构17上的传送带布置在高压电极板8上，污泥等需要干燥的物质从传送机构17的一侧送入，在太阳能干燥室9中被干燥后，干燥的污泥等物质从传送机构17的另一侧送出，传送机构17下面紧接着布置着高压电极板8，高压电极板8布置在太阳能干燥室9中下部，位于空气通口6中心线以下，高压电极板8上方有传送机构17的传送带。

如图3所示，蓄电池16连接着薄膜太阳能电池板A5和薄膜太阳能电池板B12，蓄电池16阴极连接高压电极针11，薄膜太阳能电池板A5和薄膜太阳能电池板B12阴极通过蓄电池16阴极连接高压电极针11，在太阳能充足时将发出的多余的电能储存在蓄电池16内并为高压电极针11提供电压，在太阳能不足时将储存的电能释放出来，并为高压电极针11提供电压。

装置在工作时，干燥空气经加压后由空气入口1进入到太阳能集热室2被透过薄膜太阳能电池板A5经集热板A4集热的太阳能加热至40℃-50℃，然后通过连接太阳能集热室2和太阳能干燥室9的空气通口6进入到太阳能干燥室9，进一步在太阳能干燥室9被加热，高温的空气与布置在传送机构17的传送带上的污泥等进行对流换热加热其中的水分使其蒸发，同时污泥等也布置在由高压电极针11和高压电极板8形成的高压电场中，在浅川效应作用下，加快污泥等需要干燥的物质中的水分的蒸发，空气和水蒸气会经过集热板B15的通口和布置在薄膜太阳能电池板B12上的空气出口13排出装置，部分水蒸气遇到集热板B15和薄膜太阳能电池板B12会冷凝成水珠，并沿着倾斜布置的集热板B15和薄膜太阳能电池板B12向下流动，收集到水槽14中，蓄电池16连接着薄膜太阳能电池板A5和薄膜太阳能电池板B12，在太阳能充足时将发出的多余的电能储存起来，在太阳能不足时将储存的电能释放出来，并为高压电极针11提供电压干燥污泥等物质，湿污泥由传送机构17的一侧送入，在太阳能干燥室9中被干燥后，干燥的污泥等物质从传送机构17的另一侧送出。