热电转换回流的太阳能节能系统的制作方法

本发明涉及环境污染处理技术领域，尤其涉及一种热电转换回流的太阳能节能系统。

背景技术：

污泥是由水和污水处理过程中所产生的固体沉淀物质，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高，含水率高可高达99％以上，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加。未经适当处理的污泥进入环境后，直接会给水体和大气带来二次污染，对生态环境构成了严重威胁。

污泥处理是对污泥进行浓缩、调质、脱水、稳定、干化或焚烧等减量化、稳定化、无害化的加工过程。污水处理程度越高，就会产生越多的污泥残余物需要加以处理。除非是利用土地处理或污水塘处理污水，否则一般的污水处理厂必须设有污泥处理设施。对现代化的污水处理厂而言，污泥的处理与处置已成为污水处理系统运行中最复杂、且花费最高的一部分。尤其是针对原污泥即未经污泥处理的初沉淀污泥、二沉池剩余污泥或两者的混合污泥，往往含有大量众多的各类污染物，如高浓度n、p物质及各种有机物，处理难度大，成本高，效果不理想。

传统的污泥处理方法主要是填埋和堆肥，污泥填埋对土地资源浪费较大，而且在运输过程和在填埋场里的渗滤液均易对环境造成二次污染，污泥堆肥由于不能有效去除污泥中的重金属和有害物质，重金属离子易在土壤和植物体内积累。近年来，污泥固相残余物化技术由于具有使污泥减量化、无害化、资源化的优势，是一种污泥热处理技术，包括污泥高温炭化、焚烧等处理工艺，逐渐得到越来越多的应用。使用固相残余物化技术生产的固相残余物是一种粉状或颗粒状物质，热解产生的污泥炭热值1500～2000kcal/kg，刚出炭化炉的固相残余物温度约在500℃以上，如果使用空气直接冷却则有燃烧爆炸的风险，因此只能用冷却水对其间接冷却，换热后的热水冷却后循环使用，因此固相残余物的大量显热得不到利用，浪费了能源，另一种固相残余物是没有热值的灰渣，通常通过湿式出渣的方式冷却，热量也浪费了废水中。同时尾气处理系统中由于温度低，余热回收困难，也造成了能源的浪费。

目前主要应用的干化模式有，传统热能污泥干化和太阳能污泥干化。污泥太阳能干化是利用太阳能为能源对污泥进行干化的技术，借助封闭式阳光棚形成温室环境，在较低温度下将污泥中的水份蒸发，由于太阳能是免费的能源，因此该技术的运行费用较低。利用便宜可再生能源的太阳能干化技术具有清洁、环保、无污染的特点。但太阳能本身是间歇性能源，其能流密度低、不连续、不稳定；太阳能的这些特性，使其难于满足污泥等物料干燥动力学的能量需求，因而直接影响到太阳能干燥技术的推广应用。污泥太阳能干化技术如果仅仅依靠太阳辐射热的话，所需的占地面积则极其巨大，而且受季节影响较大，在冬季气温低、太阳辐射强度弱的情况下干化速率明显下降，造成处理能力不稳定。热泵干燥技术是一种节能的干燥技术，其能够回收干燥废气的显热和水蒸气潜热，因而现有的污泥干化技术将太阳能技术与热泵干燥技术相结合，形成了太阳能热泵联合污泥干化技术，其能够克服单一太阳能热源的缺点，又能够降低污泥干化的能耗，因此往往使用热泵或太阳能集热系统产生热水通过地暖形式加速污泥干化，而一般的地热源热泵、水源热泵、空气源热泵由于源热温度低，导致热泵的电耗较大，从而增加了投资成本和运行费用。因此，开发一种带有余热回收的太阳能污泥热处理成套设备成为了污泥热处理技术和设备发展的新课题。

针对上述这种情况，本发明提出了一种热电转换回流的太阳能节能系统，能够有效地对现有技术进行改进，克服其不足。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种热电转换回流的太阳能节能系统，可回收余热，节省了能源并提高了能源的利用率。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种热电转换回流的太阳能节能系统，所述节能系统包括热泵装置、烘干装置，以及：

供热装置，用于接收太阳辐射能量为所述烘干装置提供直接热源，所述供热装置与烘干装置通过导油热管环形连接成一个封闭循环系统；

所述热泵装置安装在所述供热装置与所述烘干装置之间的所述导油热管上，并靠近所述供热装置的出口处；

热电转换器，用于将所述烘干装置的余热回收转换为电能，所述热电转换器安装在所述烘干装置的顶部；

所述热电转换器上端连接有高温端绝缘导热层、下端连接有低温端绝缘导热层与两个导热板，所述高温端绝缘导热层通过导热硅胶与用铜质制作的顶部导热板相连接，低温端绝缘导热层通过导热硅胶与用铝质制作的底部导热板相连接。

优选地，所述热电转换器由多对温差电偶构成，每对温差电偶包括一个n型半导体电极与一个p型半导体电极。

优选地，所述供热装置包括用于接收太阳光的集热器与用于存储热量的储油箱，所述集热器安装在所述储油箱正上方。

优选地，在所述集热器与所述储油箱之间还设置有金属导热管。

优选地，所述烘干装置中央内置有一空心导热管，所述空心导热管入口端与所述导油热管的入口连接，所述空心导热管出口端与所述导油热管的出口连接。

优选地，所述烘干装置底部均匀设置有若干个风机，用于加速热气流动提升烘干速度，并将节能系统内的空气水分排出。

优选地，所述供热装置还将所述太阳辐射能量转化电能，用于为所述热泵装置与/或所述烘干装置提供动力源。

优选地，所述供热装置还包括一蓄电池，所述蓄电池将多余电能进行存储备，用于为所述热泵装置与/或所述烘干装置提供动力源。

本发明的有益效果：本发明的可热电转换回流的节能系统，通过将处理系统浪费掉的余热回收，弥补了余热回收难度大和太阳能干化辅助热源能耗高的缺点，解决了太阳能干化能力不稳定、处理速度慢、占地大的问题，整个污泥处理系统热能利用率明显提高，大幅降低污泥处理的投资成本和运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，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。

图1是本发明热电转换回流的太阳能节能系统一实施例系统结构图。

图2是本发明热电转换回流的太阳能节能系统一实施例具体电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提出一种热电转换回流的太阳能节能系统，如图1所示，该节能系统包括热泵装置、烘干装置、供热装置及热电转换器。

本实施例中，供热装置用于接收太阳辐射能量为上述烘干装置提供直接热源，上述供热装置与烘干装置通过导油热管环形连接成一个封闭循环系统。具体地，上述供热装置包括用于接收太阳光的集热器与用于存储热量的储油箱，上述集热器安装在上述储油箱正上方。

这样，上述储油箱中的油吸收从太阳能集热器收集的热量，温度升高，然后经热油泵的作用被输送到烘干装置中加热空气。

在一个可选实施例中，在上述集热器与上述储油箱之间还设置有金属导热管，用于加速热能的传导。

在另一可选实施例中，上述供热装置还将上述太阳辐射能量转化电能，用于为上述热泵装置、上述烘干装置中的任意一个或两个提供动力源。

在再一可选实施例中，上述供热装置还包括一蓄电池，上述蓄电池将多余电能进行存储备，用于为上述热泵装置、上述烘干装置的任意一个或两个提供动力源。

本实施例中，上述热泵装置安装在上述供热装置与上述烘干装置之间的上述导油热管上，并靠近上述供热装置的出口处。

热电转换是指热能和电能之间的相互转换。热电效应包括塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应。热电转换效应的发现，引起了科学界极大的兴趣，因为从宏观上讲，热电转换效应意味着热能与电能之间的直接转换。如何使这种效应成为实际应用中的能量转换与利用。热传导发电机，也称为塞贝克发电器，是运用热电效应将热直接转换成电能的一种装置。基于赛贝克效应的旧式装置使用双金属接面，并且非常笨重。

如图2所述，本实施例中的热电转换器由多对温差电偶构成，每对温差电偶包括一个n型半导体电极与一个p型半导体电极。热电转换器用于将上述烘干装置的余热回收转换为电能，上述热电转换器安装在上述烘干装置的顶部。上述热电转换器上端连接有高温端绝缘导热层、下端连接有低温端绝缘导热层与两个导热板，上述高温端绝缘导热层通过导热硅胶与用铜质制作的顶部导热板相连接，低温端绝缘导热层通过导热硅胶与用铝质制作的底部导热板相连接。

本实施例中，上述烘干装置中央内置有一空心导热管，上述空心导热管入口端与上述导油热管的入口连接，上述空心导热管出口端与上述导油热管的出口连接。较佳地，上述烘干装置底部均匀设置有若干个风机，用于加速热气流动提升烘干速度，并将节能系统内的空气水分排出。

本发明的可热电转换回流的节能系统工作原理与效果：供热装置接收太阳辐射能量传递至储油箱，储油箱中的油吸收从太阳能集热器收集的热量，温度升高，然后经油泵的作用被输送到烘干装置中加热空气，空气在风机的加速流动下将湿污泥烘干。热电转换器用于将上述烘干装置的余热回收转换为电能，在天气不佳情况下可通过电能维持运作。这样，将处理系统浪费掉的余热回收，弥补了余热回收难度大和太阳能干化辅助热源能耗高的缺点，解决了太阳能干化能力不稳定、处理速度慢、占地大的问题，整个污泥处理系统热能利用率明显提高，大幅降低污泥处理的投资成本和运行成本。

需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。并且，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

还需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。