本實(shí)用新型涉及污泥處理領(lǐng)域，尤其涉及一種利用太陽能熱解污泥的裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn)，人們在生活和工業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生了大量的污水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年中國城鎮(zhèn)產(chǎn)生污水量超過400億噸，而且還以每年10%的速率增長?，F(xiàn)在全國城鎮(zhèn)的污水處理率越來越高，正走向良性的可持續(xù)發(fā)展。然而伴隨污水處理產(chǎn)生的污泥卻顯得受到的關(guān)注不足，如此大量的污泥如果處置不當(dāng)，必將引起一系列環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會問題。

污泥是一種可利用的資源，所含的有機(jī)物是有效的生物能源，干燥的污泥可產(chǎn)生16.65～20.93MJ/t 的熱能，是一種低熱值的燃料?，F(xiàn)今，如何使污泥的處置過程同時(shí)變成資源化的過程，是當(dāng)前污泥處置的前沿研究課題，污水污泥的處理處置與污泥資源化利用的相結(jié)合，將為全球碳減排作出重要貢獻(xiàn)，將成為城市污水污泥的最終出路。目前污泥處置方式主要有衛(wèi)生填埋、農(nóng)用、污泥焚燒、污泥氣化、污泥干燥、污泥堆肥和海洋傾倒等，雖然污泥處置方式很多，但實(shí)際上污泥干燥和焚燒是最完全、穩(wěn)定的處理手段。但傳統(tǒng)工藝所需要的熱量由燃燒煤或由電能來提供，會造成一定的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此嘗試將太陽能和污泥的熱解結(jié)合起來，利用太陽能對污泥進(jìn)行熱解。

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，每年到達(dá)地球表面的輻射能約為130萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽能主要有兩種利用途徑：通過光電池把太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能，常見的有太陽能電池；通過太陽能集熱器把太陽輻射轉(zhuǎn)化為熱能，最簡單的有太陽能熱水器。太陽能熱水器、中溫?zé)岚l(fā)電和光伏發(fā)電均已進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用，但在高溫?zé)峄瘜W(xué)轉(zhuǎn)化（制氫或合成氣）方面，還不夠成熟。

污泥太陽能熱解技術(shù)是在無氧狀態(tài)下利用太陽能形成的高溫進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)過程，包括汽化、熱解、脫氫、熱縮化、炭化等反應(yīng)，將污泥中的水分蒸發(fā)，有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w和生物炭，使污泥成分價(jià)值最大化。太陽能熱解技術(shù)將成為一種新型節(jié)能環(huán)保技術(shù)，對于綜合處理污泥，乃至利用生物質(zhì)有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服以往污泥處理的缺點(diǎn)和不足，提供一種充分利用資源、污染少、利用前景廣大的利用太陽能熱解污泥的裝置。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案說明：

一種利用太陽能熱解污泥的裝置，包括光照式污泥干燥裝置、自動(dòng)聚光系統(tǒng)、設(shè)有進(jìn)氣端和排氣端的旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置、尾氣利用裝置，所述自動(dòng)聚光系統(tǒng)將太陽光聚焦后形成的高溫使旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置內(nèi)的污泥產(chǎn)生熱解反應(yīng)，所述的尾氣利用裝置設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置的排氣端和光照式污泥干燥裝置之間，通過熱傳導(dǎo)的方式將旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置排出的熱解反應(yīng)生成氣的余熱給污泥干燥裝置內(nèi)的污泥進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步地，所述光照式污泥干燥裝置包括干燥室、連接所述干燥室的集水箱，所述干燥室為圓柱形不銹鋼箱體，其頂蓋為采用弧形設(shè)計(jì)的玻璃，所述頂蓋和箱體接合處設(shè)置有凹槽，所述凹槽處通過導(dǎo)管連接集水箱。

進(jìn)一步地，所述的自動(dòng)聚光系統(tǒng)包括支撐架、設(shè)置在所述支撐架上的聚光器、控制器及紅外探溫儀，所述的紅外探溫儀設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置上，用于探測旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置內(nèi)的溫度，所述的控制器與支撐架及紅外探溫儀電路連接，用于根據(jù)紅外探溫儀獲取的溫度并根據(jù)太陽光入射角度，調(diào)整支撐架改變凸透鏡的方向位置。

進(jìn)一步地，所述的聚光器為凸透鏡。

進(jìn)一步地，所述的旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置包括透明的反應(yīng)室、旋轉(zhuǎn)部件、電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)通過旋轉(zhuǎn)部件驅(qū)動(dòng)反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)，所述反應(yīng)室兩端分別設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口。

進(jìn)一步地，所述的反應(yīng)室的外壁包裹設(shè)置有保溫層。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)室的材料為石英玻璃。

進(jìn)一步地，所述的尾氣利用裝置包括若干熱管，所述熱管包括管殼、設(shè)置在管殼內(nèi)的吸液芯和密封設(shè)置在所述管殼兩端的端蓋，所述的管殼內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài)，充入有換熱工質(zhì)。

本實(shí)用新型與已有的裝置相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）能量利用率高。利用設(shè)計(jì)的太陽能裝置將光能直接變?yōu)闊崮?，相比于傳統(tǒng)的太陽能先轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，再將熱能轉(zhuǎn)化為電能，最后再將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿耐緩?，減少了中間能量的耗散，提高了太陽能的利用率。將熱解產(chǎn)生的高溫尾氣通過熱交換器用于干燥階段，提高系統(tǒng)能源利用率；

（2）環(huán)保無污染。污泥先經(jīng)過干燥再送入反應(yīng)室進(jìn)行熱解。干燥溫度在 100℃以下，污泥一般不產(chǎn)生異味。污泥被干燥后在絕氧的反應(yīng)室內(nèi)熱解，反應(yīng)溫度可達(dá)到700℃，污泥中的微生物基本被殺死，所得產(chǎn)品生物炭化學(xué)性能穩(wěn)定，不會帶來二次污染。熱解氣體和生物炭進(jìn)一步收集處理，整個(gè)運(yùn)行中不對外排放有異味的氣體和物料；

（3）經(jīng)濟(jì)性。能處理各種污泥，不受污泥內(nèi)成分的影響。裝置占地面積小，可大規(guī)模集中使用，產(chǎn)生可燃?xì)夂蜕锾浚嬲龑?shí)現(xiàn)資源的利用化，具有盈利能力。

綜合以上，本實(shí)用新型具有使用安全可靠、資源充分利用的優(yōu)點(diǎn)，可用于處理污泥，達(dá)到污泥的有效利用。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型污泥太陽能熱解裝置示意圖。

圖中：1-支撐架；2-凸透鏡；3-保溫層；4-出氣口；5-干燥室；6-集水箱；7-熱管；8-紅外探溫儀；9-反應(yīng)室；10-進(jìn)氣口；11-旋轉(zhuǎn)部件；12-電動(dòng)機(jī)；13-控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實(shí)施例 1

一種利用太陽能熱解污泥的裝置，包括光照式污泥干燥裝置、自動(dòng)聚光系統(tǒng)、設(shè)有進(jìn)氣端和排氣端的旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置、尾氣利用裝置，所述自動(dòng)聚光系統(tǒng)將太陽光聚焦后形成的高溫使旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置內(nèi)的污泥產(chǎn)生熱解反應(yīng)，所述的尾氣利用裝置設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置的排氣端和光照式污泥干燥裝置之間，通過熱傳導(dǎo)的方式將旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置排出的熱解反應(yīng)生成氣的余熱給污泥干燥裝置內(nèi)的污泥進(jìn)行加熱。

所述光照式污泥干燥裝置包括干燥室5、連接所述干燥室5的集水箱6，所述干燥室5為圓柱形不銹鋼箱體，其頂蓋為采用弧形設(shè)計(jì)的玻璃，所述頂蓋和箱體接合處設(shè)置有凹槽，便于水蒸氣凝結(jié)成水后排出，所述凹槽處通過導(dǎo)管連接用于回收處理水的集水箱6。

所述的旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置包括材料為石英玻璃的反應(yīng)室9、旋轉(zhuǎn)部件11、電動(dòng)機(jī)12，所述的反應(yīng)室的外壁包裹設(shè)置有保溫層3，所述電動(dòng)機(jī)12通過旋轉(zhuǎn)部件11驅(qū)動(dòng)反應(yīng)室9按一定速度旋轉(zhuǎn)，所述反應(yīng)室9兩端分別設(shè)置有進(jìn)氣口10和出氣口4，反應(yīng)時(shí)通入氮?dú)庑纬蔁o氧環(huán)境并帶出熱解生成氣。電動(dòng)機(jī)12帶動(dòng)反應(yīng)室9旋轉(zhuǎn)，保證會聚的太陽光照射到反應(yīng)物各區(qū)域。經(jīng)過干燥處理后的污泥在匯聚的太陽光能作用下加熱升溫，其中的有機(jī)物產(chǎn)生熱裂解，形成熱解氣和固體殘?jiān)?。熱解氣?jīng)收集利用，殘?jiān)龠M(jìn)一步分析處理。

所述的自動(dòng)聚光系統(tǒng)包括支撐架1、設(shè)置在所述支撐架1上的聚光器、控制器及紅外探溫儀，所述的聚光器為直徑1米的凸透鏡2，所述的紅外探溫儀8設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置的反應(yīng)室9上，用于探測旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置的反應(yīng)室9內(nèi)的溫度，所述的控制器13與支撐架1及紅外探溫儀8電路連接，用于根據(jù)紅外探溫儀8獲取的溫度并根據(jù)太陽光入射角度，調(diào)整支撐架改變凸透鏡2的方向位置，使得入射的太陽光會聚，在反應(yīng)室9形成熱解反應(yīng)所需的高溫環(huán)境。

所述的尾氣利用裝置包括若干熱管7，所述熱管7包括管殼、設(shè)置在管殼內(nèi)的吸液芯和密封設(shè)置在所述管殼兩端的端蓋，所述熱管7內(nèi)部是被抽成負(fù)壓狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種液體沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)。所述吸液芯由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成，當(dāng)熱管7一端受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)端，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。利用高溫尾氣加熱干燥室5，有效利用反應(yīng)余熱，提高系統(tǒng)能量利用率。

實(shí)施例2

一種基于所述裝置的利用太陽能熱解污泥的方法，包括步驟：

1）將污泥放入光照式污泥干燥裝置內(nèi)，利用太遠(yuǎn)光照和旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置排出的熱解反應(yīng)生成氣的余熱給污泥干燥裝置內(nèi)的污泥進(jìn)行加熱干燥，使污泥中的大部分水分蒸發(fā)析出；

2）將經(jīng)過干燥處理的污泥再送入旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置，利用自動(dòng)聚光系統(tǒng)聚光后的太陽光使旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置內(nèi)形成熱解反應(yīng)所需的高溫環(huán)境，使污泥產(chǎn)生熱解反應(yīng)；

3）反應(yīng)時(shí)旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置進(jìn)行選擇，同時(shí)向旋轉(zhuǎn)式反應(yīng)裝置內(nèi)通入氮?dú)庑纬蔁o氧環(huán)境并帶出熱解生成氣；

4）所述的熱解生成氣通過尾氣利用裝置將余熱傳導(dǎo)至光照式污泥干燥裝置對污泥進(jìn)行加熱干燥。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。