基于太阳能CPC聚光干燥技术的印染污泥干化样机设计及实验

【摘要】：纺织印染业是浙江传统优势产业,但污染排放较大。对于印染污泥的处理处置问题,还没有针对性解决方法,主要是借鉴城市污泥的处理方法,无法实现资源化。在能源日益短缺、环境污染越来越严重的今天,清洁、环保、经济地干化印染污泥是发展趋势。本文就浙北地区印染企业的发展形势,提出以印染污泥“就地混烧”的资源化利用为目的处理路线,通过对太阳能干燥技术和污泥低温干燥技术、热泵干燥技术的研究,首次提出了热泵辅助式太阳能聚光干燥的设计思路；结合CPC聚光集热技术、真空集热管结构以及转筒干燥的优势,设计并制作了转筒式CPC聚光干燥器样机,进行了实验研究和生产模拟测试。主要的成果如下：(1)设计并搭建了热泵辅助式太阳能污泥干燥实验台。实验测试分析了干燥管内空气和内壁在一天内的温度变化趋势,验证了干燥管的温度已达到实际干燥需要,可实现的温度范围在60℃-110℃。在无热风情况下,一天内维持在60℃以上的干燥时间在6个小时。在热风介入下,可保证在光照不足时的干燥温度,实现全天候正常工作。(2)进行了印染污泥干燥实验,记入在不同的温度(60℃、80℃、90℃)、不同的颗粒大小(6mm、8mm、10mm)的三种干燥模式下所需要的干燥时间。分析了干燥管内横向温差对于物料干燥的影响。同时与传统热风干燥器相比,干燥转筒的设计有利于保持物料的原始形状,太阳能聚光集热管的设计可降低了干燥筒沿物料前进方向上的温差。(3)本文制作的转筒式CPC聚光集热干燥管的集热效率可在40%左右。通过实验和计算得出试验样机可实现的印染污泥日处理量在10.678kg/(d·m2)左右。理论上推算,300m2的接受面积可实现每天3.2吨的处理量,基本达到了浙北地区中小型印染企业的处理需要。同时相比于单独用电加热送风干燥,太阳能热风联合加热干燥的耗电量降低了40.63%,单独太阳能加热干燥耗电量降低了73.3%。(4)从实验数据中分析计算,得出在提供热风80℃时三种干燥模式下印染污泥的能耗分别为0.551KW·h/kg,0.181KW·h/kg,0.928KW·h/kg。参考目前浙江工业用电平均成本1元／度,得出三种模式下的污泥的处理成本551元／吨、181元／吨、928元／吨。 【关键词】：印染污泥 太阳能 干燥器 CPC聚光 实验研究
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 印染污泥的来源、危害及处置12-15
• 1.2.1 印染污泥的来源12
• 1.2.2 印染污泥对环境的污染12-13
• 1.2.3 污泥处理处置技术及印染污泥的处置13-15
• 1.3 印染污泥的太阳能干燥和混烧资源化利用15-19
• 1.3.1 污泥干燥技术概述15-16
• 1.3.2 太阳能干燥污泥的研究现状16-17
• 1.3.3 污泥低温干化技术研究发展17-18
• 1.3.4 污泥混烧研究发展18-19
• 1.4 本文的研究目标、研究内容19-21
• 1.4.1 研究目标19-20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 第2章 印染污泥“就地混烧”处理路线和太阳能干燥装置设计21-31
• 2.1 “就地混烧”资源化的处理路线21-23
• 2.2 太阳能干燥装置的设计23-26
• 2.2.1 CPC聚光集热技术23-24
• 2.2.2 热泵干燥技术24-25
• 2.2.3 转筒干燥技术25-26
• 2.3 热泵辅助式太阳能印染污泥干燥流程系统26-29
• 2.3.1 干燥系统的设计26-29
• 2.3.2 干燥装置的特点29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 转筒式CPC聚光干燥器设计与样机制作31-45
• 3.1 聚光镜设计制作31-35
• 3.1.1 聚光镜数学分析31-34
• 3.1.2 聚光镜的制作34-35
• 3.2 转筒式集热干燥管设计制作35-42
• 3.2.1 工作原理35-36
• 3.2.2 集热管的传热计算分析36-41
• 3.2.3 太阳能真空集热管设计制作41-42
• 3.3 转筒式CPC聚光集热干燥器设计制图和实物制作42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 热泵辅助式太阳能干燥装置的测试实验45-61
• 4.1 干燥实验台的搭建45-47
• 4.1.1 试验系统45-46
• 4.1.2 实验设备46-47
• 4.2 干燥管实验测试47-54
• 4.2.1 干燥管内壁面在有无热风介入的温度情况48-51
• 4.2.2 干燥管内空气在有无热风介入的温度情况51-54
• 4.3 三种干燥模式下的印染污泥干燥实验分析54-57
• 4.3.1 三种干燥模式下的干燥时间54-55
• 4.3.2 污泥颗粒干燥前后的实物效果55-56
• 4.3.3 干燥装置在实际工业工程中的可行性56-57
• 4.4 干燥管内不同位置的温度测试分析57-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第5章 热泵辅助式太阳能干燥装置分析61-70
• 5.1 CPC聚光干燥管的集热效率61-62
• 5.2 印染污泥的干燥模拟生产测试62-65
• 5.2.1 干燥装置的日处理量62-63
• 5.2.2 干燥过程中的能耗分析63-65
• 5.3 印染污泥处理成本分析65-67
• 5.3.1 三种干燥模式下的耗电成本65-66
• 5.3.2 以就地混烧为目的处理方式下的成本分析66-67
• 5.4 干燥过程能量利用效率计算67-68
• 5.5 本章小结68-70
• 第6章 全文总结与展望70-72
• 6.1 全文总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 附录72-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果80

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