CN106747691A - 一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，将干燥和高温杀菌两个步骤合二为一，主要解决工艺过程中以下问题：1、采用100摄氏度、常压条件下对物料进行干燥，将热杀菌设备和干燥设备合二为一，减少设备投资成本。提高工作效率。2、采用MVR（机械式水蒸汽再压缩）发技术，将物料干燥过程产生的二次蒸汽回收用于干燥热源，降低运行成本。3、杀菌、干燥过程在密闭系统内运行，有利于废气的收集和处理。系统设备分为干燥系统、节能系统、废气处置系统三个单元。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统。
背景技术
随着养殖产业的发展，粪便垃圾处理比较困难，容易对环境造成污染，目前养殖粪便垃圾可以作为有机肥料的原料，但中小型养殖企业没有较多的资金投入有机肥生产设备，而现在也没有低成本的粪便处理器，使养殖粪便得不到合理的利用，反而会造成环境污染。目前来说脱水和杀菌是养殖粪便垃圾制肥工艺过程中必需工序，现有工艺一般采用高温杀菌与干燥（热风或负压干燥）两步法，该种工艺设备投资高，占地面积大，无组织废气多，废气治理困难，运行能耗成本高，不能持续保持高温杀菌环境，难以保证物料杀菌效果。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中存在的上述问题，提供一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，将干燥和高温杀菌两个步骤合二为一，主要解决工艺过程中以下问题： 1、采用100摄氏度、常压条件下对物料进行干燥，将热杀菌设备和干燥设备合二为一，减少设备投资成本。提高工作效率。2、采用MVR（机械式水蒸汽再压缩）发技术，将物料干燥过程产生的二次蒸汽回收用于干燥热源，降低运行成本。3、杀菌、干燥过程在密闭系统内运行，有利于废气的收集和处理。
系统设备分为干燥系统、节能系统、废气处置系统三个单元。
所述干燥系统包括进料口、干燥腔、搅拌齿、加热腔、保温层、传动电机、传动皮带、减速机、机械密封、轴承、截止阀、排水管、搅拌轴、下料口等。
所述进料口通过截止阀与干燥系统相连，养殖粪便垃圾等通过进料口进入干燥系统进行杀菌干燥。
所述干燥腔是干燥杀菌的主要场所，物料在干燥腔里经过搅拌系统的搅拌以及持续高温的干燥杀菌，从而达到排放要求。干燥腔上部分别连接进料口和压缩机进气管，其中搅拌过程中产生的废气和参与循环的蒸汽一起通过压缩机进气管进入水蒸气压缩机完成循环。下部分焊接有下料口，通过截止阀控制干燥好的物料排放。
所述搅拌齿材料为不锈钢，形状为T型，焊接在搅拌轴上，在提高强度的基础上增大接触面积，提高搅拌效率。
所述搅拌轴材料为不锈钢，通过轴承和减速机相连，减速机通过传动皮带和传动电机相连，用来传递动力。在搅拌轴和保温层接触的地方安装有机械密封，用于保温和防止泄露。
所述加热腔为不锈钢板材制成的一个空腔，所述的蒸汽循环就是在加热腔内运行。加热腔开有处开口，其中中间2处用于连接搅拌轴及机械密封，左侧开口和压缩机排气管连接，便于进入蒸汽，右上方开口通过管件和废气处置系统连接，用于废气上排以及冷凝水下排。右下方开设排水管，用于排出冷凝水，所有管件和加热腔通过焊接相连。
所述保温层由外包层和内胆构成，外包层材料为不锈钢板，内胆材料为岩棉和聚氨酯发泡，整体厚度5-8公分，用于保温和支撑。
所述节能系统包括水蒸气压缩机、压缩机进气管、压缩机排气管、补热管等。
所述水蒸气压缩机为工艺的核心部件，通过法兰和压缩机进气管以及压缩机排气管相连，能将低温（90-100℃）气体，通过压缩体积提升热焓的原理，提升15-30℃的温升，用于进行高温干燥和杀菌。
所述补热管安装在压缩机排气管中间段，通过法兰进行连接，预热的外部蒸汽经其进入系统并参与循环。
所述所述废气处置系统包括废气导管、水泵、循环水箱、喷水管、水喷头、风管、气体处置装置、引风机、排放风管、洗气塔等。
所述废气导管材料为不锈钢或聚丙烯两头分别和加热腔以及洗气塔焊接，用于将搅拌过程中产生的废气引到废气处置系统里去，同时，还能将洗气塔里产生的冷凝水引流到加热腔并通过排水管排出。
所述循环水箱连接在洗气塔旁边，喷水管和水喷头安装在洗气塔内部，材料为不锈钢，水泵安装在喷水管的线路上，用于抽取循环水箱里的水通过水喷头雾化喷出，达到加湿和初步净化废气的目的。
所述风管材料为不锈钢或聚丙烯，一头和洗气塔焊接，另一头和气体处置装置铆接，用于引导废气流向。气体处置装置通过铆接分别和引风机和风管连接，用于将废气净化达标后排放。
所述引风机材料为玻璃钢，铆接在气体处置装置上，用于在整个废气处置系统里形成负压，将气体导出排放。
整套工艺流程如下：1、进料：物料由进料口计量进入干燥腔，并开启搅拌系统，待达到系统设计进料量后关闭进料阀门。2、预热：初始阶段由外部热源（新鲜蒸汽）注入加热腔，待物料加热至100℃后调节补充新鲜蒸汽阀门减少补气量。3、干燥：开启水蒸气压缩机将物料干燥过程的二次蒸汽通过水蒸气-压缩机提升热焓后返回加热腔作为干燥热源，此阶段热源主要由压缩机补偿，外部新鲜蒸汽只是补充系统辐射热损失。通过控制压缩机的运行频率保持干燥腔内温度为100℃。4、杀菌：通过计算物料含水率，选择适合型号的压缩机，控制物料最终达到设定要求的低含水量时的总干燥时间为3~4小时。利用干燥过程中的持续高温（100℃）将物料中的细菌杀死，达到无害化目的。5、废气治理：干燥过程中，少量的不凝性气体通过洗气塔去除灰尘后再经处置系统进一步处理后达标排放。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：1、本发明引入了节能系统（水蒸气再压缩技术），大幅节约干燥能耗。2、系统干燥过程为密闭系统，废气可有效收集和处理。3、利用高温干燥原理，在干燥同时起到杀菌效果，量杀菌和干燥过程合二为一，提高了生产效率，减少的操作环节。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统原理图;
图中标记：1—水蒸气压缩机。2—压缩机进气管。3—压缩机排气管。4—进料口。5—干燥腔。6—搅拌齿。7—加热腔。8—保温层。9—传动电机。10—传动皮带。11—减速机。12—机械密封。13—轴承。14—截止阀。15—水泵。16—喷水管。17—水喷头。18—风管。19—气体处置装置。20—引风机。21—排放风管。22—洗气塔。23—排水管。24—搅拌轴。25—补热管。26—下料口。27—废气导管。28—循环水箱。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和（或）步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，分为干燥系统、节能系统、废气处置系统三个单元。
所述干燥系统包括进料口4、干燥腔5、搅拌齿6、加热腔7、保温层8、传动电机9、传动皮带10、减速机11、机械密封12、轴承13、截止阀14、排水管23、搅拌轴24、下料口26等。
所述进料口4通过截止阀14与干燥系统相连，养殖粪便垃圾等通过进料口4进入干燥系统进行杀菌干燥。
所述干燥腔5是干燥杀菌的主要场所，物料在干燥腔5里经过搅拌系统的搅拌以及持续高温的干燥杀菌，从而达到排放要求。干燥腔5上部分别连接进料口4和压缩机进气管2，其中搅拌过程中产生的废气和参与循环的蒸汽一起通过压缩机进气管2进入水蒸气压缩机1完成循环。下部分焊接有下料口26，通过截止阀14控制干燥好的物料排放。
所述搅拌齿6材料为不锈钢，形状为T型，焊接在搅拌轴24上，在提高强度的基础上增大接触面积，提高搅拌效率。
所述搅拌轴24材料为不锈钢，通过轴承13和减速机11相连，减速机11通过传动皮带10和传动电机9相连，用来传递动力。在搅拌轴24和保温层8接触的地方安装有机械密封12，用于保温和防止泄露。
所述加热腔7为不锈钢板材制成的一个空腔，所述的蒸汽循环就是在加热腔7内运行。加热腔7开有5处开口，其中中间2处用于连接搅拌轴24及机械密封12，左侧开口和压缩机排气管3连接，便于进入蒸汽，右上方开口通过管件和废气处置系统连接，用于废气上排以及冷凝水下排。右下方开设排水管23，用于排出冷凝水，所有管件和加热腔7通过焊接相连。
所述保温层8由外包层和内胆构成，外包层材料为不锈钢板，内胆材料为岩棉和聚氨酯发泡，整体厚度5-8公分，用于保温和支撑。
所述节能系统包括水蒸气压缩机1、压缩机进气管2、压缩机排气管3、补热管25等。
所述水蒸气压缩机1为工艺的核心部件，通过法兰和压缩机进气管2以及压缩机排气管3相连，能将低温（90-100℃）气体，通过压缩体积提升热焓的原理，提升15-30℃的温升，用于进行高温干燥和杀菌。
所述补热管25安装在压缩机排气管3中间段，通过法兰进行连接，预热的外部蒸汽经其进入系统并参与循环。
所述所述废气处置系统包括废气导管27、水泵15、循环水箱28、喷水管16、水喷头17、风管18、气体处置装置19、引风机20、排放风管21、洗气塔22等。
所述废气导管27材料为不锈钢或聚丙烯两头分别和加热腔7以及洗气塔22焊接，用于将搅拌过程中产生的废气引到废气处置系统里去，同时，还能将洗气塔22里产生的冷凝水引流到加热腔7并通过排水管23排出。
所述循环水箱28连接在洗气塔22旁边，喷水管16和水喷头17安装在洗气塔22内部，材料为不锈钢，水泵15安装在喷水管16的线路上，用于抽取循环水箱28里的水通过水喷头17雾化喷出，达到加湿和初步净化废气的目的。
所述风管18材料为不锈钢或聚丙烯，一头和洗气塔22焊接，另一头和气体处置装置19铆接，用于引导废气流向。气体处置装置19通过铆接分别和引风机20和风管18连接，用于将废气净化达标后排放。
所述引风机20材料为玻璃钢，铆接在气体处置装置19上，用于在整个废气处置系统里形成负压，将气体导出排放。
整套工艺流程如下：进料：物料由进料口4计量进入干燥腔5，并开启搅拌系统，待达到系统设计进料量后关闭进料阀门。
预热：初始阶段由外部热源（新鲜蒸汽）注入加热腔7，待物料加热至100℃后调节补充新鲜蒸汽阀门减少补气量。
干燥：开启水蒸气压缩机1将物料干燥过程的二次蒸汽通过水蒸气-压缩机提升热焓后返回加热腔7作为干燥热源，此阶段热源主要由压缩机补偿，外部新鲜蒸汽只是补充系统辐射热损失。通过控制压缩机的运行频率保持干燥腔5内温度为100℃。
杀菌：通过计算物料含水率，选择适合型号的压缩机，控制物料最终达到设定要求的低含水量时的总干燥时间为3~4小时。利用干燥过程中的持续高温（100℃）将物料中的细菌杀死，达到无害化目的。
废气治理：干燥过程中，少量的不凝性气体通过洗气塔22去除灰尘后再经处置系统进一步处理后达标排放。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：引入了节能系统（水蒸气再压缩技术），大幅节约干燥能耗。系统干燥过程为密闭系统，废气可有效收集和处理。利用高温干燥原理，在干燥同时起到杀菌效果，量杀菌和干燥过程合二为一，提高了生产效率，减少的操作环节。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (9)
1.一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，分为干燥系统、节能系统、废气处置系统三个单元，所述干燥系统包括进料口、干燥腔、搅拌齿、加热腔、保温层、传动电机、传动皮带、减速机、机械密封、轴承、截止阀、排水管、搅拌轴、下料口等，所述节能系统包括水蒸气压缩机、压缩机进气管、压缩机排气管、补热管等，所述所述废气处置系统包括废气导管、水泵、循环水箱、喷水管、水喷头、风管、气体处置装置、引风机、排放风管、洗气塔等。
2.根据权利要求1所述的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，进料口通过截止阀与干燥系统相连，干燥腔上部分别连接进料口和压缩机进气管，下部分焊接有下料口。
3.根据权利要求1所述的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，所述搅拌齿材料为不锈钢，形状为T型，焊接在搅拌轴上，所述搅拌轴材料为不锈钢，通过轴承和减速机相连，减速机通过传动皮带和传动电机相连，在搅拌轴和保温层接触的地方安装有机械密封。
4.根据权利要求1所述的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，所述加热腔为不锈钢板材制成的一个空腔，加热腔开有5处开口，其中中间2处用于连接搅拌轴及机械密封，左侧开口和压缩机排气管连接，右上方开口通过管件和废气处置系统连接，右下方开设排水管，所有管件和加热腔通过焊接相连。
5.根据权利要求1所述的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，所述保温层由外包层和内胆构成，外包层材料为不锈钢板，内胆材料为岩棉和聚氨酯发泡，整体厚度5-8公分。
6.根据权利要求1所述的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，所述水蒸气压缩机通过法兰和压缩机进气管以及压缩机排气管相连，所述补热管安装在压缩机排气管中间段，通过法兰进行连接。
7.根据权利要求1所述的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，所述废气导管材料为不锈钢或聚丙烯两头分别和加热腔以及洗气塔焊接，所述循环水箱连接在洗气塔旁边，喷水管和水喷头安装在洗气塔内部，材料为不锈钢，水泵安装在喷水管的线路上。
8.根据权利要求1所述的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，所述风管材料为不锈钢或聚丙烯，一头和洗气塔焊接，另一头和气体处置装置铆接，气体处置装置通过铆接分别和引风机和风管连接，引风机材料为玻璃钢，铆接在气体处置装置上。
9.根据权利要求1所述的一种养殖粪便垃圾杀菌干燥一体式处置工艺及系统，其特征在于，整套工艺流程包括：进料：物料由进料口计量进入干燥腔，并开启搅拌系统，待达到系统设计进料量后关闭进料阀门，预热：初始阶段由外部热源（新鲜蒸汽）注入加热腔，待物料加热至100℃后调节补充新鲜蒸汽阀门减少补气量，干燥：开启水蒸气压缩机将物料干燥过程的二次蒸汽通过水蒸气-压缩机提升热焓后返回加热腔作为干燥热源，此阶段热源主要由压缩机补偿，外部新鲜蒸汽只是补充系统辐射热损失，通过控制压缩机的运行频率保持干燥腔内温度为100℃，杀菌：通过计算物料含水率，选择适合型号的压缩机，控制物料最终达到设定要求的低含水量时的总干燥时间为3~4小时，利用干燥过程中的持续高温（100℃）将物料中的细菌杀死，达到无害化目的，废气治理：干燥过程中，少量的不凝性气体通过洗气塔去除灰尘后再经处置系统进一步处理后达标排放。
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