CN104498063B - 一种用于粪便处理的复式干馏器 - Google Patents

一种用于粪便处理的复式干馏器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复式畜粪干馏器，所述干馏器包括高温炉，畜粪炭干馏箱，畜粪活性炭干馏箱；所述高温炉沿着水平方向分为第一端和第二端，所述高温炉的第一端底部设有燃料加热组件，第二端的顶部设有烟囱，且沿着所述高温炉的第一端至第二端的方向，所述高温炉依次分为第一温度段、第二温度段和第三温度段；沿着所述高温炉的水平方向，所述畜粪炭干馏箱的第一端位于所述第二温度段，第二端位于所述高温炉的第二端外等。本发明中这种装置的结构紧凑，使用方便安全，工艺易于控制，而且干馏处理粪便的有益效果显著。

Description

一种用于粪便处理的复式干馏器
技术领域
本发明涉及一种干馏器，具体涉及一种用于处理粪便的干馏器。
背景技术
目前，我国对于家禽和家畜的需求量极其旺盛，大中型养殖场也越来越多。但是，养殖场所产生的大量的动物粪便污染了周围的土壤、河流和空气，而且还影响了周边居民的正常生产生活。现有技术中对于粪便的干馏处理采用的干馏器多为干燥即可，并没有产生效益，在干馏过程中还会形成一定量的有毒气体和污染物质，这些物质排放到环境中对环境造成了进一步的污染。现有技术中，国内申请号为2012105827647的发明专利，公开了一种生物质能焙烧、干馏产燃气和炭的装置，焙烧炉的出气管一次串接气硫分离器、气水分离器、二氧化碳分离器、气体过滤器、泵和储气罐；焙烧炉的外壳内有隔热层、上端面有环形上承架管、环形上承架管与釜筒体之间焊接连接，釜筒体底部孔边与未贯通的釜内均匀受热管焊接连接，隔热层嵌有带孔的环形燃气管。其发明中采用全封闭运行，釜内受热均匀，炭化效果好，利用再生资源，节能，环保。但是消耗燃料，且没有产生经济效果，利用其处理的生产成本高，并且处理效果也不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复式畜粪干馏器，用于克服现有技术中的畜粪炭干馏箱结构单一，仅能制备畜粪炭，制备过程中的燃气不能被合理利用等的缺陷。
为实现上述目的，本发明是采取以下的具体技术方案实现的：
一种复式畜粪干馏器，所述干馏器包括高温炉，畜粪炭干馏箱，畜粪活性炭干馏箱；
所述高温炉沿着水平方向分为第一端和第二端，所述高温炉的第一端底部设有燃料加热组件，第二端的顶部设有烟囱，且沿着所述高温炉的第一端至第二端的方向，所述高温
炉依次分为第一温度段、第二温度段和第三温度段；
沿着所述高温炉的水平方向，所述畜粪炭干馏箱的第一端位于所述第二温度段，第二端位于所述高温炉的第二端外；
所述畜粪活性炭干馏箱沿着所述高温炉的水平方向贯穿所述高温炉，且所述畜粪活性炭干馏箱的第一端延伸至所述高温炉的第一端的外部，所述畜粪活性炭干馏箱的第二端延伸至所述高温炉的第二端的外部；
所述畜粪炭干馏箱与所述畜粪活性炭干馏箱通过管道相通，所述管道的第一端与所述畜粪炭干馏箱位于所述第二温度段且靠近所述第一端的部分连接，所述管道的第二端与所述畜粪活性炭干馏箱位于所述第一温度段的部分连接。
本发明中的这种复式干馏箱为厌氧型复式干馏箱，并采用两个干馏箱的工作模式进行工作，其中畜粪炭干馏箱用于干馏畜粪形成畜粪炭即现有技术中的生物质炭；所述畜粪活性炭干馏箱用于干馏畜粪形成畜粪活性炭，也可以称为生物质活性炭。且在干馏的过程中，在畜粪炭干馏箱产生的燃气、高温水蒸汽和二氧化碳等炽热气体通过箱体尾部连接的管道进入所述畜粪活性炭干馏箱处于800～1000℃条件下的箱体末段，炽热气体穿透其中的畜粪生物质炭使畜粪生物质炭被活化、形成畜粪活性炭；同时炽热气体中的二恶英类有毒物质在800～1000℃高温下被畜粪活性炭中熔融态K+、Na+、Ca2+摧化还原，使导出畜粪活性炭干馏箱的燃气得以净化。
优选地，所述畜粪炭干馏箱包括第一箱体、第一推进器和第一出料管道；所述第一箱体的第一端位于所述畜粪炭干馏箱的第一端，所述第一箱体的第二端位于所述畜粪炭干馏箱的第二端；所述第一出料管道的第一端连接所述第一箱体的第一端，所述第一出料管道的第二端沿着所述高温炉竖直方向向下延伸至所述高温炉外；所述第一推进器密封活动连接于所述第一箱体的第二端。
更优选地，本发明中的第一推进器为现有技术中常用的螺杆推进器。
优选地，所述第一箱体的第二端处还设有第一入料口。
在使用时，通过向第一入料口喂入畜粪，然后通过推进器压缩使其进入处于高温炉内的高温箱段，并在高温箱段干馏后形成畜粪炭，此时其由于干馏后失去水分，密度降低，质地由紧变松，并在重力作用下沿着所述第一出料管道出料。
优选地，所述畜粪活性炭干馏箱包括第二箱体、第二推进器和第二出料管道；所述第二箱体的第一端位于所述畜粪活性炭干馏箱的第一端，所述第二箱体的第二端位于所述畜粪活性炭干馏箱的第二端；所述第二出料管道设于所述高温炉的第一端外，且所述第二出料管道的第一端连接所述第二箱体的第一端，所述第二出料管道的第二端沿着所述高温炉竖直方向向下延伸；所述第二推进器密封活动连接于所述第二箱体的第二端。
更优选地，所述第二推进器为螺杆推进器。
优选地，所述第二箱体的第二端处还设有第二入料口。
在使用时，通过向第二入料口喂入畜粪，然后通过第二推进器压缩使其进入处于高温炉内的箱段，并依次经过干馏箱第三温度段、第二温度段和第一温度段，在第二温度段畜粪干馏形成畜粪炭，畜粪炭在第一温度段内被畜粪干馏裂解气体、水蒸汽等炽热混合气体活化形成畜粪活性炭。此时混合气体中的二噁英类有毒物质在第一温度段内的高温条件下被畜粪炭、畜粪活性炭中的熔融态的K+、Na+、Ca2+等矿物成分的催化作用下得以还原分解。由于畜粪活性炭干馏后密度降低，质地由紧变松，在重力作用下沿着所述第二出料管道出料口出料。出料后经过去离子水洗涤、烘干，即成为质量上乘的畜粪活性炭。本发明中的畜粪活性炭具有更密集的微孔，更大的比表面积，其吸附性能更强，用于粪便废水处理时对于粪便废水中的水溶性有机污染物和水溶性金属离子的吸附祛除能力更好。
优选地，所述畜粪干馏器还包括燃气导管，所述燃气导管的第一端与所述畜粪活性炭干馏箱的第一端连接，所述燃气导管的第二端连接有燃气燃烧嘴，所述燃气燃烧嘴位于所述燃料加热组件的燃料区。
畜粪炭干馏箱产生的燃气由管道进入畜粪活性炭干馏箱，其与畜粪活性炭干馏箱产生的燃气一起通过燃气导管进入高温炉的燃气加热部件的燃料区，作为高温炉的加热燃料。
优选地，所述高温炉的第一温度段、第二温度段和第三温度段的炉壁上依次对应设有第一温度控制仪、第二温度控制仪和第三温度控制仪，且第一温度段的温度为800～1000℃，第二温度段的温度为500～600℃，第三温度段的温度为150～300℃。畜粪固体物进入干馏箱后在第二温度段干馏2～2.5小时即可形成畜粪生物质炭；活性炭干馏箱内的畜粪生物质炭进入第三温度段后保持1.5～2小时即可活化形成畜粪活性炭。
在上述温度段和时间段内，畜粪不仅能够彻底干馏，而且干馏的效果好。
优选地，所述第一温度控制仪包括第一感温棒，所述第一感温棒的一端位于所述高温炉第一温度段内，所述第二温度控制仪包括第二感温棒，所述第二感温棒的一端位于所述高温炉第二温度段内；所述第三温度控制仪包括第三感温棒，所述第三感温棒的一端位于所述高温炉第三温度段内。通过上述这些组件进一步的控制高温炉内各温度段的温度。
优选地，所述第一入料口与所述第二入料口处均分别对应设有第一入料口水封和第二入料口水封。水封组件保证了高温炉工作的气密性，使得高温炉处理厌氧工作状态。
优选地，所述第一出料管道的第二端与第二出料管道的第二端均分别对应设有第一出料口水封和第二出料口水封。不管是畜粪炭还是畜粪活性炭其出料时的温度都很高，又由于其处于非常干燥的状态，出料时若接触空气很容易燃烧起来，本发明中采用水封装置不仅保证了高温炉整个工作状态中的厌氧工作，而且进一步使得畜粪炭和畜粪活性炭出料时是水浴出料，避免了燃烧。出料后经过洗涤、烘干程序的畜粪炭和畜粪活性炭可以包装上市，或者作为畜圈除臭和初步净化畜粪之用。
本发明中的畜粪复式干馏器具有以下有益效果：
1)其可以同时生产畜粪炭和畜粪活性炭，并使得畜粪炭干馏过程中产生的混合气体得以进一步的应用和处理；
2)通过畜粪活性炭干馏箱的处理，畜粪干馏产生的二噁英类物质高温下被催化分解，从活性炭干馏箱导出的燃气得到无毒害净化；
3)利用本发明装置进行畜粪干馏处理的过程中，畜粪干馏产生的燃气被进一步的作为高温炉的燃料使用，减少了高温炉加热时所使用的燃料成本。
4)利用本发明装置进行干馏处理后获得的畜粪炭和畜粪活性炭可以用于畜圈的初步除臭净化，也可以作为商品直接出售，具有良好的使用价值和商业价值。
5)这种装置结构紧凑，使用方便安全，工艺易于控制，而且干馏处理粪便的有益效果显著。
6)高温炉内燃气干净无害且在鼓风机持续工作条件下，燃气燃烧充分，从高温炉烟道排放的烟气主要物质是CO2，基本达到了零排放标准。
本发明中的复式畜粪干馏器克服了现有技术中的种种缺陷而具有创造性。
附图说明
图1为本发明实施例中复式粪便干馏器的的结构示意图。
图2为本发明实施例中畜粪炭干馏箱和畜粪活性炭干馏箱的连接结构示意图。
其中图1和图2中的附图标记如下：
1 为高温炉；
2 为畜粪活性炭干馏箱；
3 为畜粪炭干馏箱；
4 为第一推进器；
5 为第一入料口；
6 为第一入料口水封；
7 为第一推进器的轴；
8 为第一出料管道；
9 为第二出料管道；
101 为第一出料口水封；
102 为第二出料口水封；
11 为鼓风机；
12 为鼓风机通风管道；
13 为燃料加热组件；
14 为燃气导管；
15 为燃气燃烧嘴；
16 为第一温度控制仪；
17 为第一感温棒；
18 为烟囱；
19 为管道；
20 为第二推进器；
21 为第二入料口水封；
22 为第二入料口；
23 为第二温度控制仪；
24 为第二感温棒；
25 为第三温度控制仪；
26 为第三感温棒。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1和图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
一种复式畜粪干馏器，所述干馏器包括高温炉1，畜粪炭干馏箱3，畜粪活性炭干馏箱2；
所述高温炉1沿着水平方向分为第一端和第二端，所述高温炉1的第一端底部设有燃料加热组件13，第二端的顶部设有烟囱18，且沿着所述高温炉1的第一端至第二端的方向，所述高温炉1依次分为第一温度段、第二温度段和第三温度段；
沿着所述高温炉1的水平方向，所述畜粪炭干馏箱3的第一端位于所述第二温度段，第二端位于所述高温炉1的第二端外；
所述畜粪活性炭干馏箱2沿着所述高温炉1的水平方向贯穿所述高温炉1，且所述畜粪活性炭干馏箱2的第一端延伸至所述高温炉1的第一端的外部，所述畜粪活性炭干馏箱2的第二端延伸至所述高温炉1的第二端的外部；
所述畜粪炭干馏箱3与所述畜粪活性炭干馏箱2通过管道19相通，所述管道19的第一端与所述畜粪炭干馏箱3位于所述第二温度段且靠近所述第一端的部分连接，所述管道19的第二端与所述畜粪活性炭干馏箱2位于所述第一温度段的部分连接。
本发明中的这种复式干馏箱为厌氧型复式干馏箱，并采用两个干馏箱的工作模式进行工作，其中畜粪炭干馏箱用于干馏畜粪形成畜粪炭即现有技术中的生物质炭；所述畜粪活性炭干馏箱用于干馏畜粪形成畜粪活性炭，也可以称为生物质活性炭。且在干馏的过程中，在畜粪炭干馏箱产生的燃气和二氧化碳等气体会与其尾部连接的管道进入所述畜粪活性炭干馏箱中使用用于生产畜粪活性炭。
具体地，所述畜粪炭干馏箱3包括第一箱体、第一推进器4和第一出料管道8；所述第一箱体的第一端位于所述畜粪炭干馏箱3的第一端，所述第一箱体的第二端位于所述畜粪炭干馏箱3的第二端；所述第一出料管道8的第一端连接所述第一箱体的第一端，所述第一出料管道8的第二端沿着所述高温炉1竖直方向向下延伸至所述高温炉1外；所述第一推进器4密封活动连接于所述第一箱体的第二端。
更具体地，本发明中的第一推进器4为现有技术中常用的螺杆推进器。7为本发明中第一推进器的轴。
具体地，所述第一箱体的第二端处还设有第一入料口。
在使用时，通过向第一入料口喂入畜粪，然后通过第一推进器4压缩使其进入处于高温炉1内的箱段，并在高温箱段干馏后形成畜粪炭，此时其由于干馏后密度降低，质地由紧变松，在重力作用下畜粪炭沿着所述第一出料管道8出料。
具体地，所述畜粪活性炭干馏箱2包括第二箱体、第二推进器20和第二出料管道9；所述第二箱体的第一端位于所述畜粪活性炭干馏箱2的第一端，所述第二箱体的第二端位于所述畜粪活性炭干馏箱2的第二端；所述第二出料管道9设于所述高温炉1的第一端外，且所述第二出料管道9的第一端连接所述第二箱体的第一端，所述第二出料管道9的第二端沿着所述高温炉1竖直方向向下延伸；所述第二推进器20密封活动连接于所述第二箱体的第二端。
更具体地，所述第二推进器20为螺杆推进器。
具体地，所述第二箱体的第二端处还设有第二入料口22。
在使用时，通过向第二入料口22喂入畜粪，然后通过第二推进器20压缩使其进入高温炉1内的箱段，并在高温炉内箱段依次经第三温度段、第二温度段和第一温度段，在第二温度段形成畜粪炭，畜粪炭在第一温度段内被第二温度段及所述畜粪炭干馏箱3产生的裂解气体、水蒸汽等的混合气体活化形成畜粪活性炭。此时混合气体中的二噁英类有毒物质在第一温度段内在畜粪炭和畜粪活性炭中熔融态K+、Na+、Ca2+等矿物成分的催化作用下得以还原分解。由于畜粪干馏密度降低，质地由紧变松，畜粪活性炭在重力作用下沿着所述第二出料管道9出料口出料。出料后洗涤、烘干，即可利用或包装上市。本发明中的畜粪活性炭具有更密集的微孔，更大的比表面积，其吸附性能更强，用于粪便废水处理时对于粪便废水中的水溶性有机污染物和水溶性金属离子的吸附祛除能力更好。
具体地，所述畜粪干馏器还包括燃气导管14，所述燃气导管14的第一端与所述畜粪活性炭干馏箱2的第一端连接，所述燃气导管14的第二端连接有燃气燃烧嘴15，所述燃气燃烧嘴15位于所述燃料加热组件13的燃料区。具体地，本实施例中的燃料加热组件中一开始使用的燃料为煤等高温炉常用燃料，当本实施例中的复式畜粪干馏器进行厌氧干馏工作时，产生的燃气进入燃料区作为燃料燃烧。为了促进燃料的燃烧，可以采用现有技术中常用的鼓风装置增加空气量；如本实施例中采用鼓风机11和鼓风机通风管道12对燃料加热组件区域进行鼓风作业。
畜粪炭干馏箱3产生的燃气由管道19进入畜粪活性炭干馏箱2，其与畜粪活性炭干馏箱2产生的燃气一起通过燃气导管14进入高温炉1的燃料加热组件13的燃料区，作为高温炉1的加热燃料。
具体地，所述高温炉1的第一温度段、第二温度段和第三温度段的炉壁上依次对应设有第一温度控制仪16、第二温度控制仪23和第三温度控制仪25，且第一温度段的温度为800～1000℃，第二温度段的温度为500～600℃，第三温度段的温度为150～300℃。畜粪固体物进入干馏箱后在第二温度段干馏2～2.5小时即可形成畜粪生物质炭；活性炭干馏箱内的畜粪生物质炭进入第三温度段后保持1.5～2小时即可活化形成畜粪活性炭。
在上述温度段和时间段内，畜粪不仅能够彻底干馏，而且干馏的效果好。
具体地，所述第一温度控制仪16包括第一感温棒17，所述第一感温棒17的一端位于所述高温炉1第一温度段内，所述第二温度控制仪23包括第二感温棒24，所述第二感温棒24的一端位于所述高温炉1第二温度段内；所述第三温度控制仪25包括第三感温棒26，所述第三感温棒26的一端位于所述高温炉1第三温度段内。通过上述这些组件进一步的控制高温炉1内各温度段的温度。
具体地，所述第一入料口5与所述第二入料口22处均分别对应设有第一入料口水封6和第二入料口水封21。水封组件保证了高温炉工作的气密性，使得高温炉处理厌氧工作状态。
具体地，所述第一出料管道8的第二端与第二出料管道9的第二端均分别对应设有第一出料口水封101和第二出料口水封102。不管是畜粪炭还是畜粪活性炭其出料时的温度都很高，又由于其处于非常干燥的状态，出料时若接触空气很容易燃烧起来，本发明中采用水封装置不仅保证了高温炉整个工作状态中的厌氧工作，而且进一步使得畜粪炭和畜粪活性炭出料时是水浴出料，避免了燃烧。出料后的畜粪炭和畜粪活性炭经洗涤、烘干后可以包装上市，或者作为畜圈除臭和初步净化畜粪之用。
本实施例中的畜粪复式干馏器具有以下有益效果：
1)其可以同时生产畜粪炭和畜粪活性炭，并使得畜粪炭干馏过程中产生的混合气体得以进一步的应用和处理；
2)通过畜粪活性炭干馏箱的处理，畜粪废水中的二噁英等的物质被催化高温分解，形成无毒害和对环境友好的物质排放出去；
3)利用本发明装置进行畜粪干馏处理的过程中，畜粪干馏产生的燃气被进一步的作为高温炉的燃料使用，减少了高温炉加热时所使用的燃料的成本。
4)利用本发明装置进行干馏处理后获得的畜粪炭和畜粪活性炭可以利用于畜圈的初步净化中，也可以作为商品直接出售，具有良好的使用价值和商业价值。
5)这种装置的结构紧凑，使用方便安全，工艺易于控制，而且干馏处理粪便的有益效果显著。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种复式畜粪干馏器，其特征在于，所述干馏器包括高温炉，畜粪炭干馏箱，畜粪活性炭干馏箱；
所述高温炉沿着水平方向分为第一端和第二端，所述高温炉的第一端底部设有燃料加热组件，第二端的顶部设有烟囱，且沿着所述高温炉的第一端至第二端的方向，所述高温炉依次分为第一温度段、第二温度段和第三温度段；
沿着所述高温炉的水平方向，所述畜粪炭干馏箱的第一端位于所述第二温度段，第二端位于所述高温炉的第二端外；
所述畜粪活性炭干馏箱沿着所述高温炉的水平方向贯穿所述高温炉，且所述畜粪活性炭干馏箱的第一端延伸至所述高温炉的第一端的外部，所述畜粪活性炭干馏箱的第二端延伸至所述高温炉的第二端的外部；
所述畜粪炭干馏箱与所述畜粪活性炭干馏箱通过管道相通，所述管道的第一端与所述畜粪炭干馏箱位于所述第二温度段且靠近所述畜粪炭干馏箱的第一端的部分连接，所述管道的第二端与所述畜粪活性炭干馏箱位于所述第一温度段的部分连接。
2.如权利要求1所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述畜粪炭干馏箱包括第一箱体、第一推进器和第一出料管道；所述第一箱体的第一端位于所述畜粪炭干馏箱的第一端，所述第一箱体的第二端位于所述畜粪炭干馏箱的第二端；所述第一出料管道的第一端连接所述第一箱体的第一端，所述第一出料管道的第二端沿着所述高温炉竖直方向向下延伸至所述高温炉外；所述第一推进器密封活动连接于所述第一箱体的第二端。
3.如权利要求2所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述第一箱体的第二端处还设有第一入料口。
4.如权利要求1所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述畜粪活性炭干馏箱包括第二箱体、第二推进器和第二出料管道；所述第二箱体的第一端位于所述畜粪活性炭干馏箱的第一端，所述第二箱体的第二端位于所述畜粪活性炭干馏箱的第二端；所述第二出料管道设于所述高温炉的第一端外，且所述第二出料管道的第一端连接所述第二箱体的第一端，所述第二出料管道的第二端沿着所述高温炉竖直方向向下延伸；所述第二推进器密封活动连接于所述第二箱体的第二端。
5.如权利要求4所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述第二箱体的第二端处还设有第二入料口。
6.如权利要求1所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述畜粪干馏器还包括燃气导管，所述燃气导管的第一端与所述畜粪活性炭干馏箱的第一端连接，所述燃气导管的第二端连接有燃气燃烧嘴，所述燃气燃烧嘴位于所述燃料加热组件的燃料区。
7.如权利要求1所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述高温炉的第一温度段、第二温度段和第三温度段的炉壁上依次对应设有第一温度控制仪、第二温度控制仪和第三温度控制仪，且第一温度段的温度为800～1000℃，第二温度段的温度为500～600℃，第三温度段的温度为150～300℃。
8.如权利要求7所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述第一温度控制仪包括第一感温棒，所述第一感温棒的一端位于所述高温炉第一温度段内，所述第二温度控制仪包括第二感温棒，所述第二感温棒的一端位于所述高温炉第二温度段内；所述第三温度控制仪包括第三感温棒，所述第三感温棒的一端位于所述高温炉第三温度段内。
9.如权利要求3或5所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述第一入料口与所述第二入料口处均分别对应设有第一入料口水封和第二入料口水封。
10.如权利要求2或4所述复式畜粪干馏器，其特征在于，所述第一出料管道的第二端与第二出料管道的第二端均分别对应设有第一出料口水封和第二出料口水封。
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