RU2125548C1 - Способ получения гранулированных удобрений на органической основе и устройство для их получения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке органических отходов сельскохозяйственного производства с целью получения удобрений. Способ решает задачу получения гранулированных удобрений на органической основе с полной очисткой выхлопных газов от вредных и дурнопахнущих выбросов в атмосферу с устранением попадания вредных веществ в производимые удобрения и полной утилизацией тепла отработанных выхлопных газов. Способ реализуется с помощью поточной линии для получения гранулированных удобрений на органической основе, содержащей приемник, измельчитель органики, емкость для приготовления пульпы, аппарат гранулирования и сушки, сепаратор получаемых удобрений, циклон, вентилятор, термическую установку, насосы, компрессор, сборники, выхлопную трубу, систему массопроводов. Устройство содержит нагреватель органических компонентов, метантенк, центрифугу, емкость с мешалкой. Изобретение позволяет получить экологически безопасное гранулированное удобрение, повысить экологическую безопасность производства, снизить энергопотребление. Получаемые удобрения объединяют в себе положительные свойства как органических, так и минеральных удобрений. 2 с. и 14 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к переработке органических отходов сельскохозяйственного производства с целью получения удобрений.

Известен способ подготовки животноводческих стоков к переработке в удобрения для сельскохозяйственных угодий путем их замораживания, формирования ледяных буртов с последующим размораживанием буртов в естественных условиях, удаления и сбора фракции, обогащенной элементами питания растений [1].

Известный способ реализуется с помощью устройства, описанного в примере конкретного осуществления способа. Устройство включает средства замораживания и дробления стока, ряд площадок, спланированных в горизонтальной плоскости для разлива стока слоем 5 - 10 см, и ряд площадок с направленным уклоном, по которым жидкий сток направляется в приемный резервуар и далее - в полевые накопители или непосредственно в почву. Разбавленный опресненный сток поступает в емкости технологической воды, а затем используется для гидросмыва каналов навозоудаления.

Недостатками этого способа и устройства являются невозможность круглогодичной обработки животноводческих стоков, а только в зимнее время, низкие физико-химические свойства получаемых удобрений, большие потери питательных веществ. Кроме того, в результате использования данного способа и устройства удобрения получают в таком виде, при котором их трудно вносить в почву.

Частично эти недостатки устраняются другим способом обработки осадка сточных вод [2], в котором, с целью получения сыпучего продукта, пригодного для использования в качестве удобрения в сельском хозяйстве, указанный осадок сушат в присутствии золы. Используют сланцевую золу пылевидной консистенции в количестве 50 - 70% от веса обрабатываемого осадка. При этом процесс обезвоживания осуществляют как за счет непосредственного отбора влаги, благодаря высокой гигроскопичности золы, так и за счет интенсификации подсушивания полученной смеси, благодаря изменению структуры образовавшейся массы.

Известный способ реализуется с помощью устройства, описанного в примере конкретного выполнения способа. Устройство включает емкости для накопления, сбраживания и доведения влажности осадка, предназначенного для подсушивания на иловых площадках, до 96,5 %, специальную мешалку, в которой осадок тщательно перемешивается с пылевидной сланцевой золой в течение 3 - 5 минут со скоростью 8 об/мин, и специальную емкость, куда стекает полученная масса. Через 48 часов получают готовый продукт, влажность которого колеблется от 22 до 55%.

Этот способ и устройство обеспечивают получение удобрений в виде, более удобном для внесения в почву, однако не устраняют других перечисленных выше недостатков. К тому же, в состав удобрений переходит баласт, содержащийся в золе.

Известен также способ получения органических удобрений, включающий предварительный нагрев отходов сельскохозяйственного производства и их последующее анаэробное сбраживание в метантенке [3].

Данный способ реализуется с помощью устройства, описанного в примере конкретного выполнения способа. Устройство включает средства для предварительной обработки массы (нагрев до температуры 75 - 85^oС с последующим охлаждением до температуры 53 - 55^oC), метантенк с теплоизоляционной наружной поверхностью.

При этом происходит частичное обеззараживание отходов, полностью уничтожаются семена сорной растительности, происходит частичная дезодорация навоза. Однако удобрения получают в полужидком виде, поэтому внесение их в почву возможно только в осенне-весенний период с последующим запахиванием. При этом теряются питательные вещества и возникает потребность в строительстве накопителей сброженного навоза с объемом полугодового запаса удобрений.

Известен способ получения гранул из органических отходов [4], включающий удаление механических примесей, перемешивание, измельчение, гранулирование и сушку органики горячими газами, причем гранулирование перед сушкой производят экструдированием с образованием прутков и последующим их обламыванием в результате свободного падения на транспортер, а сушку осуществляют сначала на колеблющемся перфорированном лотке с последующей выдержкой гранул в бункере, а затем на неподвижном перфорированном лотке с последующим их охлаждением.

Установка для осуществления способа включает средства для удаления механических примесей, перемешивания, измельчения, гранулирования и сушки горячими газами, при этом средство для гранулирования выполнено в виде шнекового экструдера с фильерой, под которым размещен транспортер, а средство для сушки горячими газами выполнено в виде колеблющегося и неподвижного перфорированных лотков, имеющих наклонное днище, под которым установлены патрубки для подачи горячего воздуха, причем между лотками размещен бункер для выдержки гранул, а к концу неподвижного лотка подведен патрубок для подачи холодного воздуха.

Недостатками указанного способа и устройства являются низкие физико-химические свойства получаемых удобрений, повышенный расход горячих газов на сушку из-за недостаточно развитой поверхности сушки и трудности передачи тепла во внутрь гранулы, т.к. органические отходы являются плохими переносчиками тепла. Это приводит к тому, что получаемые таким способом удобрения полностью не обеззаражены и в них остаются жизнеспособными семена сорной растительности, что недопустимо.

Известен способ получения удобрений в виде сухого птичьего момента путем сушки горячими газами комков, образующихся при отслаивании и разламывании полужидкого помета, загружаемого во вращающийся барабан [5]. Этот способ реализуется с помощью установки, включающей вращающийся барабан с лопастями внутри, обеспечивающими интенсификацию процесса сушки помета, топливную аппаратуру и устройство для отсасывания паров и газов. Помет загружают с одного конца барабана, по мере движения его подсушивают и высыпают с другого конца на транспортную ленту и далее направляют на упаковку.

Недостатками этого способа и устройства являются:
возможность обработки только густого помета, в то время как на большинстве птицефабрик он накапливается в жидком и полужидком виде;
большой расход теплоносителя из-за неразвитой поверхности объектов сушки в виде комков неправильной формы; при этом требуется значительное время на испарение жидкости изнутри комка;
неполное обеззараживание продукта из-за того, что внутри комков не достигается температурного режима, достаточного для обеззараживания;
низкие физико-химические свойства получаемого продукта: небольшой насыпной вес, неоднородность гранулометрического состава, недостаточная прочность комков, несбалансированность состава по питательным элементам.

Известна установка для переработки жидкого навоза, включающая приемный бункер с массопроводом для навоза, теплообменник, связанный с коллектором обогревателя, аппарат сушки, насос, испаритель которого связан с массопроводом, а конденсатосборник испарителя соединен с аппаратом для сушки, при этом конденсатор насоса имеет циркуляционный контур, часть которого расположена в камере теплообменника, и смеситель-абсорбер, который соединен с аппаратом сушки [6]. Аппарат сушки обеспечивается теплом от печи, где сжигают биогаз и нагретый воздух от теплообменника.

Недостатками данной установки являются:
- получение удобрений повышенной влажности (30%), что не дает возможности хранить его продолжительное время - для хранения необходима влажность менее 14%;
- неоднородный гранулометрический состав и низкая прочность полученных удобрений не дает возможности вносить их внутрипочвенно;
- несбалансированность имеющихся питательных веществ вызывает потребность в дополнительном их введении в получаемые удобрения, причем необходимо вводить как органические, так и неорганические питательные вещества;
- кроме того, сушка производится продуктами сгорания - топочными газами, содержащими вредные и токсичные вещества, которые при сушке попадают в получаемые удобрения, а затем в почву и растения.

Известен способ получения гранулированного птичьего помета, выбранный в качестве прототипа, включающий измельчение помета до получения пульпы с размером частиц дисперсной фазы 20 - 300 мкм, гранулирование и сушку одновременно в псевдоожиженном слое, когда органика не подвергается воздействию больших температур, связанных с разрушением биологических активных веществ [7] .

Этот способ позволяет получить качественные удобрения. Они полностью обеззаражены и всхожесть семян сорной растительности у них полностью подавлена. Расход тепловой энергии при этом невелик, т.к. создается развитая поверхность контакта фаз. Способ обеспечивает получение гранул, которые имеют однородный состав, одинаковый размер, высокую насыпную плотность, могут вноситься внутрипочвенно.

Наиболее близким по конструктивным признакам и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению - устройству для получения гранулированных удобрений на органической основе является устройство для получения гранулированного птичьего помета, содержащее приемник, измельчитель органики, термическую установку, емкость для приготовления пульпы, аппарат гранулирования и сушки, насосы, циклон, сепаратор получаемых удобрений, вентилятор, компрессор, сборники, выхлопную трубу и систему массопроводов [8].

Недостатками прототипа способа и прототипа устройства являются:
1. Выделение при сушке большого количества вредных, токсичных и дурнопахнущих веществ.

2. Сушка производится продуктами сгорания - топочными газами, содержащими вредные и токсичные вещества, которые при сушке попадают в полученные удобрения, а затем в почву и растения.

3. Полученные удобрения не сбалансированы по питательным веществам, поэтому требуют дополнительного внесения минеральных удобрений.

Известно, что одновременное внесение органических и минеральных удобрений наиболее отвечает требованиям растений к питанию. Органическое вещество снижает вредную для растений кислотность почвенного раствора, которая повышается после внесения минеральных удобрений, препятствует процессу перехода фосфорных соединений в недоступную для растений форму. Оно также способствует развитию почвенной микрофлоры, увеличивает подвижность питательных веществ в почве и положительно влияет на рост растений. Без внесения органических удобрений невозможно добиться бездефицитного баланса гумуса в почве.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа получения экологически безопасного гранулированного удобрения на органической основе и устройства для осуществления данного способа, которое бы отличалось повышенной экологической безопасностью производства и снижением энергопотребления с одновременным решением вопросов защиты окружающей среды. Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для производства удобрений, объединяющих в себе положительные свойства как органических, так и минеральных удобрений.

Эту задачу решают путем ведения сушки гранул нейтральным теплоносителем для предотвращения попадания токсичных и вредных продуктов сгорания в удобрения, доочистки выхлопных газов путем их дожига в печи, что позволяет разложить вредные и дурнопахнущие вещества до элементарных соединений, утилизации тепла отработанных газов для предотвращения теплового загрязнения атмосферы, устранения жидкого стока при переработке отходов животноводства и птицеводства любой влажности, что предотвращает попадание вредных веществ в почву, атмосферу, грунтовые воды, а также путем получения сбалансированного по питательным элементам удобрения, обеспечивающего высокую доступность элементов питания для растений.

Для решения поставленной задачи в известном способе получения гранулированных удобрений на органической основе, включающем измельчение органических компонентов с получением пульпы, их гранулирование одновременно с сушкой путем распыления пульпы в псевдоожиженном слое, улов органической пыли после гранулирования, разделение гранул на фракции с возвратом мелкой фракции на гранулирование, сушку ведут нейтральным теплоносителем, например атмосферным воздухом, нагрев которого осуществляют путем сжигания горючих компонентов, например газов, полученных в результате разложения органических компонентов в смеси с природным газом, причем сжигание газов осуществляют в термической установке одновременно с дожиганием газов, полученных после улова органической пыли и предварительно подвергнутых термической обработке, а в пульпу перед гранулированием добавляют минеральные вещества как химической, так и естественной природы в объеме 1 - 60%.

Сжигание газов могут производить одновременно с их дожиганием и осуществляют этот процесс при температуре не менее 700^oC.

Разложение органических компонентов могут проводить путем сбраживания измельченных органических компонентов, сбора и сжигания образовавшегося при этом биогаза с добавлением в сброженную массу минеральных веществ перед гранулированием, а нагрев органических компонентов для проведения процесса сбраживания могут осуществлять горячей водой, предварительно подогретой теплом отработавших газов.

Сброженную массу могут разделять на фракции, например, на центрифуге с использованием сгущенной фракции для последующего гранулирования, а фильтрата - для приготовления смеси исходных органических компонентов.

В качестве органических компонентов могут использовать, например, навоз, помет, торф, ил, лигнин, отходы гидролизно-дрожжевых производств, сточные воды спиртовых и сахарных заводов.

Органическую пыль, уловленную после гранулирования, могут доизмельчать и вводить в пульпу перед гранулированием.

Минеральные вещества перед добавлением в пульпу могут предварительно растворять.

В качестве минеральных веществ химической природы могут использовать минеральные удобрения, например азотные, фосфорные, калийные, и микроудобрения, например молибденовые, борные, медные, цинковые.

В качестве минеральных веществ естественной природы могут использовать отходы сахарной промышленности, например дефекат, и минералы четвертичных отложений, например цеолиты, главкониты, бентониты.

Данный способ реализуют с помощью устройства для получения гранулированных удобрений на органической основе, включающего, как и известное, приемник, измельчитель органики, емкость для приготовления пульпы, аппарат гранулирования и сушки, сепаратор получаемых удобрений, циклон, вентилятор, термическую установку, насосы, компрессор, сборники, выхлопную трубу и систему массопроводов, которое в соответствии с изобретением дополнительно содержит установленные последовательно после термической установки воздухоподогреватель и рекуператор, при этом термическая установка состоит из аппарата дожигания и теплообменника, выход аппарата дожигания соединен с трубным пространством теплообменника, которое связано с трубным пространством воздухоподогревателя, выход трубного пространства воздухоподогревателя соединен с межтрубным пространством рекуператора, которое в свою очередь связано с выхлопной трубой, причем межтрубное пространство теплообменника соединено с напорным патрубком вентилятора, установленного после циклона, и входом в аппарат дожигания, а межтрубное пространство воздухоподогревателя связано с атмосферой воздуха и входом в аппарат гранулирования и сушки, кроме того, устройство содержит, как минимум, один бункер с минеральными веществами, снабженный дозирующим устройством и соединенный с емкостью для приготовления пульпы.

Межтрубное пространство воздухоподогревателя может быть соединено системой массопроводов с атмосферой воздуха над приемным бункером.

Заявляемое устройство может содержать метантенк с теплообменником, при этом вход метантенка соединен с измельчителем органики, выход метантенка для сброженной массы связан с емкостью для приготовления пульпы, а вывод газов из газовой полости метантенка соединен с аппаратом дожигания.

Устройство может содержать центрифугу, вход которой соединен с выходом метантенка, при этом выход центрифуги для сгущенной массы связан с емкостью для приготовления пульпы, а выход центрифуги для фильтрата соединен с приемником.

Выход теплопередающих труб рекуператора через насос может быть соединен с входом теплообменника метантенка, а выход теплообменника указанного устройства может быть соединен с входом теплопередающих труб рекуператора.

Устройство может содержать емкость с мешалкой, установленную между дозирующим устройством для минеральных веществ и емкостью для приготовления пульпы.

Между циклоном и емкостью для приготовления пульпы может быть установлен измельчитель уловленной пыли.

Таким образом, указанная выше техническая задача решается использованием заявляемого способа со следующими существенными отличительными признаками:
- сушку ведут нейтральным теплоносителем, например атмосферным воздухом, что обеспечивает получение экологически безопасного гранулированного удобрения;
- нагрев нейтрального теплоносителя осуществляют путем сжигания горючих компонентов, например газов, полученных в результате разложения органических компонентов в смеси с природным газом, одновременно с дожиганием газов, что позволяет решить вопрос защиты окружающей среды от загрязнения неочищенными газообразными веществами;
- в пульпу перед гранулированием добавляют минеральные вещества как химической, так и естественной природы, что позволяет получать сбалансированные по питательным элементам удобрения, объединяющие в себе преимущества как минеральных, так и органических удобрений, причем содержание минеральных веществ, в зависимости от вида минеральных веществ и содержания в них питательных веществ, составляет минимум 1 процент, а максимум 60 процентов. Доказательство существенности данного отличительного признака приведено в расчетах 1 и 2:
Расчет 1.

Для достижения бездефицитного баланса гумуса в почве в нее необходимо вносить до 15 т/га куриного помета влажностью до 70%. По предлагаемому нами способу получения гранулированных удобрений на органической основе (в данном случае на основе куриного помета) влажность удобрений составляет не более 14%. Значит из 15 т помета мы получим 5,2 т гранулированных удобрений.

В помете содержится до 30% питательных веществ, т.е. в 5,2 т гранулированных удобрений их будет содержаться 156 кг.

Количество питательных веществ, которые необходимо вносить на 1 га поля, составляет в среднем 200 кг. Таким образом, с этим количеством помета мы недовносим 200 - 156 = 44 кг питательных веществ. Их нехватку дополним за счет добавки в гранулированные удобрения на органической основе при их производстве комплексных минеральных удобрений, которые содержат до 60% питательных веществ. Тогда, для добавки 44 кг питательных веществ необходимо 76 кг комплексных минеральных удобрений.

Общее количество гранулированных органо-минеральных удобрений составит 5200 + 76 = 5276 кг. Отсюда следует, что содержание минеральных удобрений в составе органо-минеральных удобрений составляет чуть более 1%.

Таким образом, минимальное количество минеральных веществ, добавляемых в производимые органо-минеральные удобрения, составляет 1%.

Расчет 2.

Для достижения бездефицитного баланса гумуса в почве в нее необходимо вносить в среднем 18 т навоза влажностью 65%. По предлагаемому нами способу получения гранулированных удобрений на органической основе (в данном случае навоз крупного рогатого скота) влажность удобрений составляет не более 14%. Значит из 18 т навоза мы получим 7,33 т гранулированных удобрений.

В навозе содержится 13% питательных веществ, т.е. в 7,33 т гранулированных удобрений их будет содержаться 95 кг.

Количество питательных веществ, которые необходимо вносить в 1 га поля, составляет в среднем 200 кг. Таким образом, с этим количеством навоза мы недовносим 200 - 95 = 105 кг питательных веществ. Их нехватку дополним за счет добавки в гранулированные удобрения на органической основе отходов сельхозпроизводств, которые содержат в среднем 0,82% питательных веществ. Тогда для добавки 95 кг питательных веществ необходимо 12,8 т отходов сельхозпроизводств.

Общее количество гранулированных органо-минеральных удобрений составит 7,33 + 12,8 = 20,13 т. Отсюда следует, что содержание сельхозотходов в составе гранулированных органо-минеральных удобрений составляет 60%.

Таким образом, максимальное количество минеральных веществ, добавляемых в производимые органо-минеральные удобрения, составляет 60%.

Сжигание газов одновременно с дожиганием осуществляют при температуре не менее 700^oC, что позволяет обеспечить термическое разложение всех составляющих отработанных газов, поскольку эта величина гарантированно выше температур их воспламенения. Это доказано расчетом 3.

Расчет 3.

При производстве гранулированных удобрений на основе куриного помета на лабораторной установке было установлено, что в атмосферу выбрасываются газы, содержащие токсичные примеси, состав которых дан в таблице.

В результате применения различных вариантов способов очистки выхлопных газов, образующихся в данном технологическом процессе, определено, что наиболее эффективным по экологическим показателям является термический способ очистки - дожигание. По данным Института газа НАН Украины применение дожигания, в зависимости от степени рекуперации тепла, требует сжигать от 12 до 25 м³/ч природного газа на 1000 м³ выхлопных газов. Вместе с тем, учитывая наличие в основном технологическом процессе производства гранулированных удобрений на органической основе топочного устройства, сжигающего 230 м³/ч природного газа, предложен способ совмещенной сушки органики с процессом термической очистки - дожигания, реализованный в предлагаемом изобретении. Температура дожигания выбрана не менее 700^oC, что следует из представленной таблицы, поскольку эта величина гарантированно выше температур воспламенения всех входящих в выхлопной газ компонентов;
- разложение органических компонентов проводят путем сбраживания измельченных органических компонентов, сбора и сжигания образовавшегося при этом биогаза с добавлением в сброженную массу минеральных веществ перед гранулированием, а нагрев органических компонентов для проведения процесса сбраживания осуществляют горячей водой, предварительно подогретой теплом отработанных газов, что позволяет снизить энергопотребление от внешних источников на проведение технологического процесса за счет получения дополнительного собственного источника энергии и утилизации тепла продуктов сгорания;
- сброженную массу разделяют на фракции, например, на центрифуге с использованием сгущенной фракции для последующего гранулирования, а фильтрата - для приготовления смеси исходных органических компонентов, что позволяет производить переработку жидких органических компонентов и не расходовать большого количества энергии на выпаривание всего объема жидкости;
- в качестве органических компонентов используют навоз, помет, торф, ил, лигнин, отходы гидролизно-дрожжевых производств, сточные воды спиртовых и сахарных заводов и другие органические отходы продуктов сельскохозяйственного производства, их переработки или их смеси, что позволяет одновременно с получением удобрений решить задачу утилизации отходов местных производств, содержащих органические вещества;
- органическую пыль после гранулирования доизмельчают и вводят в пульпу перед гранулированием, что позволяет утилизировать отход производства сразу в технологическом процессе,
- минеральные вещества перед добавлением в пульпу предварительно растворяют, что позволяет использовать в качестве минеральных веществ любые, даже трудно растворимые вещества;
- в качестве минеральных веществ химической природы используют минеральные удобрения, например азотные, фосфорные, калийные, и микроудобрения, например молибденовые, борные, медные, цинковые, что позволяет получать комплексные сбалансированные удобрения высокого качества с набором всех веществ, необходимых для нормального роста и развития растения,
- в качестве минеральных веществ естественной природы используют отходы сахарной промышленности, например дефекат, и минералы четвертичных отложений, например цеолиты, главкониты, бентониты, что позволяет получать качественные сбалансированные по элементам питания удобрения, не затрачивая больших средств на транспортировку минеральных веществ химической природы, а широко используя минеральные вещества, имеющиеся в данном регионе в виде отходов производств или залежей минералов.

Способ реализуется использованием предложенного устройства для получения гранулированных органических удобрений на органической основе, существенные отличительные признаки которого обеспечивают решение поставленной технической задачи:
- выполнение термической установки в виде устройства, состоящего из аппарата дожигания и теплообменника, обеспечивает предварительный подогрев газов после сушки перед их сжиганием, что дает экономию расхода горючих компонентов с одновременным охлаждением газов после аппарата дожигания перед их подачей в воздухоподогреватель для нагрева нейтрального теплоносителя до заданной температуры;
- дополнительное включение в конструкцию устройства установленных последовательно после термической установки воздухонагревателя и рекуператора, соединенных таким образом, что выход аппарата дожигания соединен с трубным пространством теплообменника, которое связано с трубным пространством воздухоподогревателя, выход трубного пространства воздухоподогревателя соединен с межтрубным пространством рекуператора, которое в свою очередь связано с выхлопной трубой, причем межтрубное пространство теплообменника соединено с напорным патрубком вентилятора, установленного после циклона, и входом в аппарат дожигания, а межтрубное пространство воздухоподогревателя связано с атмосферой воздуха и входом в аппарат гранулирования и сушки, позволяет вести сушку нейтральным теплоносителем, обеспечить термическое разложение всех составляющих отработанных газов с решением вопросов защиты окружающей среды от загрязнения неочищенными газообразными веществами и утилизировать тепло продуктов сгорания;
- включение в конструкцию как минимум одного бункера с минеральными веществами, снабженного дозирующим устройством, соединеного с емкостью для приготовления пульпы, позволяет получать комплексные сбалансированные удобрения высокого качества с набором всех веществ, необходимых для нормального роста и развития растения;
- соединение межтрубного пространства воздухоподогревателя посредством массопроводов с атмосферой воздуха над приемным бункером позволяет снизить эмиссию дурнопахнущих веществ в атмосферу воздуха;
- включение в конструкцию метантенка, вход которого соединен с измельчителем органики, выход для сброженной массы в котором связан с емкостью для приготовления пульпы, а вывод для газов из его газовой полости - с вводом в аппарат дожигания, позволяет произвести разложение сложных органических соединений путем сбраживания до простых, хорошо устанавливаемых растениями соединений, частично дезодорировать органические компоненты, а также получить дополнительный источник энергии - биогаз, подмешивание которого к горючим компонентам позволит значительно уменьшить расход последних;
- включение в конструкцию центрифуги, вход которой соединен с выходом метантенка, причем выход для сгущенной массы связан с емкостью для приготовления пульпы, а выход - для фильтрата с приемником, позволяет производить обезвоживание сброженной в метантенке биомассы и направлять на сушку и гранулирование пульпу заданной влажности, а излишки влаги использовать для приготовления смеси исходных органических компонентов;
- соединение теплопередающих труб рекуператора через насос с входом теплообменника метантенка, а выхода теплообменника указанного устройства - с входом теплопередающих труб рекуператора позволяет утилизировать тепло продуктов сгорания;
- включение в конструкцию емкости с мешалкой, установленной между дозирующим устройством для минеральных веществ и емкостью для приготовления пульпы, позволяет использовать в качестве минеральных веществ любые, даже трудно растворимые вещества;
- включение в конструкцию измельчителя уловленной пыли, установленного между циклоном и емкостью для приготовления пульпы, позволяет доизмельчать уловленную органическую пыль и утилизировать ее путем возврата снова в пульпу перед гранулированием.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено устройство для осуществления способа получения гранулированных удобрений на органической основе согласно изобретению.

На фиг. 2 представлены частные случаи выполнения устройства в соответствии с зависимыми пунктами формулы.

Способ получения гранулированных удобрений на органической основе осуществляют устройством, которое включает приемник 1, измельчитель органики 2, аппарат дожигания 3, емкость для приготовления пульпы 4, насосы 5, 6, 7, 8, аппарат гранулирования и сушки 9, циклон 10, сепаратор получаемых удобрений 11, вентилятор 12, компрессор 13, сборники 14 и 15, выхлопную трубу 16, систему массопроводов, при этом после аппарата дожигания 3 последовательно установлены теплообменник 17, воздухоподогреватель 18 и рекуператор 19, причем выходной патрубок аппарата дожигания 3 соединен с входным патрубком трубного пространства теплообменника 17, выходной патрубок трубного пространства теплообменника 17 соединен с входным патрубком трубного пространства воздухоподогревателя 18, выходной патрубок трубного пространства воздухоподогревателя 18 соединен с входным патрубком межтрубного пространства рекуператора 19, которое в свою очередь соединено с выхлопной трубой 16, причем межтрубное пространство теплообменника 17 соединено посредством патрубков с напорным патрубком вентилятора 12, установленного после аппарата гранулирования и сушки 9 и входным патрубком аппарата дожигания 3, а межтрубное пространство воздухоподогревателя 18 соединено посредством патрубков с атмосферой воздуха и входным патрубком аппарата гранулирования и сушки 9, при этом имеется бункер 20 для минеральных веществ, снабженный дозирующим устройством 21 и соединенный с емкостью для приготовления пульпы 4.

Межтрубное пространство воздухоподогревателя 18 может быть соединено посредством массопроводов с атмосферой воздуха над приемным бункером 1.

Устройство может включать метантенк 22 с теплообменником 23, вход которого соединен с измельчителем органики 2, выход сброженной массы которого связан с емкостью для приготовления пульпы 4, а вывод газов, полученных в результате разложения органических компонентов, - с вводом в аппарат 3 дожигания горючих компонентов.

Устройство может содержать центрифугу 24, установленную между метантенком 22 и емкостью для приготовления пульпы 4.

Выход теплопередающих труб рекуператора 19 через насос 8 может быть соединен с входом теплообменника 23 метантенка 22, а выход теплообменника 23 метантенка 22 - с входом теплопередающих труб рекуператора 19.

Устройство может содержать емкость 25 с мешалкой, установленную между дозирующим устройством 21 минеральных веществ и емкостью для приготовления пульпы 4.

Между циклоном 10 и емкостью для приготовления пульпы 4 может быть установлен измельчитель пыли 26, уловленной устройством 10.

Способ получения гранулированных удобрений на органической основе осуществляется следующим образом.

Исходные органические компоненты, в качестве которых могут использоваться навоз, помет, торф, ил, лигнин, отходы гидролизно-дрожжевых производств, сточные воды спиртовых и сахарных заводов или их смесь, доставляют в приемник 1.

Насосом 5 органические компоненты подают в измельчитель органики 2. Измельченную органику собирают в сборнике 14, откуда насосом 6 ее подают в емкость для приготовления пульпы 4.

В эту же емкость подают минеральные компоненты из бункера 20, снабженного дозирующим устройством 21.

Минеральные вещества добавляют в количестве от 1 до 60% от объема органических компонентов. Наиболее экономически оправдана добавка до 25% минеральных веществ. Эта величина обеспечивает оптимальное минеральное питание растений и поддерживает оптимальное содержание элементов питания в почве. Однако, при наличии бедных почв и достаточного количества дешевого местного сырья содержание минеральных веществ в удобрениях увеличивают до 60%.

Готовую пульпу насосом 7 подают на сушку и грануляцию, которая происходит одновременно в одном аппарате - аппарате гранулирования и сушки 9. Образующиеся гранулы постоянно сепарируют в сепараторе 11 получаемых удобрений. Мелкую фракцию возвращают на доращивание в аппарат гранулирования и сушки 9, а товарную фракцию собирают в сборнике 15 и подают на склад готовой продукции.

Для распыления пульпы в аппарат гранулирования и сушки 9 подают сжатый воздух компрессором 13.

Отработанные выхлопные газы из аппарата гранулирования и сушки 9 очищают от пыли в циклоне 10 и вентилятором 12 подают через теплообменник 17 на термическую очистку в аппарат дожигания 3, который вместе с теплообменником 17 образует термическую установку устройства, предназначенную для разложения вредных веществ, содержащихся в отработанных выхлопных газах, путем их сжигания при температуре не менее 700^oC. При такой температуре происходит деструкция содержащихся в выхлопных газах вредных и токсичных веществ, таких как оксиды углерода, метан, аммиак, сероводород, сернистый ангидрид, меркаптаны, температура воспламенения которых не превышает 600^oC. Для гарантированного разложения указанных газов предпочтительной является температура не менее 700^oC.

Для экономии расхода горючих компонентов выхлопные газы предварительно подогревают в теплообменнике 17, одновременно утилизируя тепло выхлопных газов.

Для предотвращения попадания продуктов сгорания в производимые удобрения сушку ведут нейтральным теплоносителем, например атмосферным воздухом, который нагревают в воздухоподогревателе 18 и подают в аппарат гранулирования и сушки 9. При этом воздухоподогреватель 18 дополнительно утилизирует тепло отработанных выхлопных газов после аппарата дожигания 3.

Окончательно тепло выхлопных газов перед выбросом их в атмосферу утилизируют с помощью рекуператора 19, в котором нагревают воду.

Для экономии расхода горючих компонентов при проведении процесса сушки измельченные органические компоненты насосом 6 могут подаваться на сбраживание в метантенк 22, в котором происходит разложение органических компонентов до простых легко усваиваемых растениями веществ, которые затем поступают в емкость 4 для приготовления пульпы. Образовавшийся при сбраживании биогаз направляют в аппарат дожигания 3, за счет чего происходит экономия расхода горючих компонентов. Для экономии тепла на обогрев метантенка 22 предусмотрена подача горячей воды из рекуператора 19 насосом 8 в теплообменник 23 метантенка 22.

В случае, если степень сбраживания высока и сброженная масса после метантенка 22 имеет высокую влажность, которую нельзя снизить до заданной величины путем добавки минеральных веществ, сброженную массу после метантенка 22 могут разделять на центрифуге 24, после которой сгущенную массу направляют в емкость 4 для приготовления пульпы, а фильтрат (жидкую фракцию) направляют в приемник 1 для приготовления исходной органики.

Минеральные вещества, которые вводят в органику перед гранулированием, должны быть представлены в виде раствора или подготовленной пульпы, для чего их вначале могут растворять в емкости 25 с мешалкой для приготовления минеральных веществ, откуда подготовленные таким образом минеральные вещества подают в емкость для приготовления пульпы 4.

Пыль, уловленную циклоном 10, могут измельчать в измельчителе уловленной пыли 26 и направлять в емкость для приготовления пульпы 4.

Минеральные вещества, добавляемые к органическим компонентам перед гранулированием, могут быть как химической, так и естественной природы. В качестве минеральных веществ химической природы используют минеральные удобрения (азотные, фосфорные, калийные) и микроудобрения (молибденовые, борные, марганцовые, медные, цинковые).

В качестве минеральных веществ естественной природы используют местное сырье, такое как отходы сахарной промышленности (дефект), и минералы четвертичных отложений (цеолиты, главканиты, бентониты).

Пример конкретного осуществления.

Способ получения гранулированных удобрений осуществляли на экспериментальной установке производительностью 10 кг в час по исходному сырому помету. В приемник загружали 10 кг помета влажностью 86%, далее его направляли на измельчение в дисковую мельницу. В подготовленный таким образом помет добавляли минеральные компоненты в количестве 0,35 кг, тщательно перемешивали и подавали в аппарат гранулирования и сушки в псевдоожиженный слой.

Сушку вели горячим воздухом, который нагревали в теплообменнике за счет тепла, выделенного при сжигании природного газа, при температуре 700^oC, совместно с газами, полученными в результате осуществления гранулирования удобрений.

В результате было получено 1,75 кг гранулированных органо-минеральных удобрений.

Химический анализ полученных удобрений показал отсутствие в них вредных и токсичных веществ, содержащихся в продуктах сгорания.

Источники информации
1. А. С. СССР N 1361112 C 02 F 1/22. Способ подготовки животноводческих стоков к удобрению сельскохозяйственных угодий. - Опубл. в Б.И. N 47, 1987 г.

2. А. С. СССР N 812771 C 02 F 11/16. Способ обработки осадков сточных вод. - Опубл. в Б.И. N 10, 1981 г.

3. А.С. СССР N 833935 C 05 F 3/00. Способ получения органического удобрения. - Опубл. в Б.И. N 46, 1986 г.

4. А. С. СССР N 641871 C 05 F 3/00. Способ получения гранул из органических отходов и установка для его осуществления. - Опубл. в Б.И. N 1, 1979 г.

5. Малофеев В.И. Технология безотходного производства в птицеводстве. М. , Агропромиздат, 1986 г.

6. А. С. СССР N 1473731 A 01 C 3/00. Установка для переработки жидкого навоза. - Опубл. в Б.И. N 15, 1989 г.

7. А. С. СССР N 1684266 C 05 F 3/00. Способ получения гранулированного птичьего помета. - Опубл. в Б.И. N 38, 1991 г. (прототип способа).

8. Патент Российской Федерации N 2032644 C1, C 05 F 3/00. Способ получения гранулированного птичьего помета и поточная линия для его осуществления. - Опубл. 10.04.95 Бюл. N 10 (прототип устройства).

Claims (16)

1. Способ получения гранулированных удобрений на органической основе, включающий измельчение органических компонентов с получением пульпы, их гранулирование одновременно с сушкой путем распыления пульпы в псевдоожиженном слое, улов органической пыли после гранулирования, разделение гранул на фракции с возвратом мелкой фракции на гранулирование, отличающийся тем, что сушку ведут нейтральным теплоносителем, например атмосферным воздухом, нагрев которого осуществляют путем сжигания горючих компонентов, например газов, полученных в результате разложения органических компонентов, в смеси с природным газом, причем сжигание газов осуществляют в термической установке одновременно с дожиганием газов, полученных после улова органической пыли и предварительно подвергнутых термической обработке, а в пульпу перед гранулированием добавляют минеральные вещества как химической, так и естественной природы в объеме 1 - 60%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжигание газов одновременно с дожиганием осуществляют при температуре не менее 700^oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разложение органических компонентов проводят путем сбраживания измельченных органических компонентов, сбора и сжигания образовавшегося при этом биогаза с добавлением в сброженную массу минеральных веществ перед гранулированием, а нагрев органических компонентов для проведения процесса сбраживания осуществляют горячей водой, предварительно подогретой теплом отработанных газов.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что сброженную массу разделяют на фракции, например, на центрифуге с использованием сгущенной фракции для последующего гранулирования, а фильтрат направляют для приготовления смеси исходных органических компонентов.

5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что в качестве органических компонентов используют, например, навоз, помет, торф, ил, лигнин, отходы гидролизно-дрожжевых производств, сточные воды спиртовых и сахарных заводов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что органическую пыль, уловленную после гранулирования, доизмельчают и вводят в пульпу перед гранулированием.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что минеральные вещества перед добавлением в пульпу предварительно растворяют.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральных веществ химической природы используют минеральные удобрения, например азотные, фосфорные, калийные, и микроудобрения, например молибденовые, борные, медные, цинковые.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральных веществ естественной природы используют отходы сахарной промышленности, например дефекат, и минералы четвертичных отложений, например, цеолиты, главкониты, бетониты.

10. Устройство для получения гранулированных удобрений на органической основе, включающее приемник, измельчитель органики, емкость для приготовления пульпы, аппарат гранулирования и сушки, сепаратор получаемых удобрений, циклон, вентилятор, термическую установку, насосы, компрессор, сборники, выхлопную трубу и систему массопроводов, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит установленные последовательно после термической установки воздухоподогреватель и рекуператор, при этом термическая установка состоит из аппарата дожигания и теплообменника, выход аппарата дожигания соединен с трубным пространством теплообменника, которое связано с трубным пространством воздухоподогревателя, выход трубного пространства воздухоподогревателя соединен с межтрубным пространством рекуператора, которое, в свою очередь, связано с выхлопной трубой, причем межтрубное пространство теплообменника соединено с напорным патрубком вентилятора, установленного после циклона, и входом в аппарат дожигания, а межтрубное пространство воздухоподогревателя связано с атмосферой воздуха и входом в аппарат гранулирования и сушки, кроме того, устройство содержит как минимум один бункер с минеральными веществами, снабженный дозирующим устройством и соединенный с емкостью для приготовления пульпы.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что межтрубное пространство воздухоподогревателя соединено через систему массопроводов с атмосферой воздуха над приемником.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно содержит метантенк с теплообменником, при этом вход метантенка соединен с измельчителем огранки, выход метантенка для сброженной массы связан с емкостью для приготовления пульпы, а вывод газов из газовой полости метантенка соединен с аппаратом дожигания.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что оно содержит центрифугу, вход которой соединен с выходом метантенка, при этом выход центрифуги для сгущенной массы соединен с емкостью для приготовления пульпы, а выход центрифуги для фильтрата связан с приемником.

14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что выход теплопередающих труб рекуператора через насос соединен с входом теплообменника метантенка, а выход теплообменника метантенка соединен с входом теплопередающих труб рекуператора.

15. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно содержит емкость с мешалкой, установленную между дозирующим устройством для минеральных веществ и емкостью для приготовления пульпы.

16. Устройство по п.10, отличающееся тем, что между циклоном и емкостью для приготовления пульпы установлен измельчитель уловленной пыли.

Images