УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОМЕТА Российский патент 1995 года по МПК C05F3/06 A01C3/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к средствам переработки птичьего помета и навоза.

Известна установка ОПП-2 для переработки куриного помета в сухое вещество (Малофеев В. И. Технология термической переработки помета.-М.Колос, 1981, С.41-42), содержащая емкость временного хранения, смеситель-дозатор, в котором происходит перемешивание сырого помета с частью высушенного, топку, барабанную сушилку, роторный затвор, транспоpтеp, крошитель, охладительную колонну для охлаждения готовой продукции, транспортер выгрузки готовой продукции, шнековые транспортеры, циклоны для сбора пыли и очистки отработанных газов, главный вентилятор.

К недостаткам данной установки относятся значительные потери тепла при переработке, так как не используется нагретый отработанный сушильный агент и нагретый воздух, полученный при охлаждении высушенного помета в охладительной колонне.

Известна установка для переработки жидкого навоза (Авт. св. СССР N 1473731, МКИ4 А 01 С 3/00, С 05 F 3/06, БИ N 15, 1989 г.), включающая накопительную емкость с магистралью навозной массы, теплообменник, связанный с коллектором обогревателя, сушильную камеру, тепловой насос, испаритель которого связан с магистралью навозной массы, а конденсатосборник испарителя соединен с сушильной камерой, при этом конденсатор теплового насоса имеет циркуляционный контур, часть которого установлена в камере теплообменника, смеситель-абсорбер, соединенный с сушильной камерой, солнечные коллекторы.

Недостатком данного устройства является потеря тепла от высушенного навоза, так как в установке отсутствуют какие-либо элементы для охлаждения высушенного навоза и последующей утилизации тепла. Нерационально используется тепло влажного воздуха, выходящего из сушилки, так как этим теплом подогревается воздух, поступающий в установку из животноводческого помещения, а коэффициент теплоотдачи к воздуху значительно ниже, чем к жидкости или пастообразной среде типа влажного навоза. Кроме того, нецелесообразно отбирать тепло от сброженного навоза и передавать его входящему воздуху, поскольку в сушилке навоз вновь придется нагревать. Перераспределение энергии между двумя входящими потоками (воздуха и навоза) не дает экономии, а напротив приводит к усложнению установки и появлению дополнительных потерь.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству (прототипом) является агрегат фирмы "Атлас" (Дания) для получения из помета обеззараженного белкового продукта (Малофеев В.И. Технология термической переработки помета. -М. Колос, 1981. С. 35-37), включающий сушильный барабан, соединенную с ним топку, транспортер-дозатор, подающий смесь высушенного и влажного помета в сушильный барабан, шнек-смеситель для перемешивания влажного помета с крупными и пылевидными фракциями высушенного, измельчитель, установленный на выходе шнека-смесителя, главный циклон, вход которого подсоединен к выходу сушильного барабана, а выхлопная труба соединена с входом топки, вибратор для отделения крупных фракций высушенного помета, связанный со шнеком подачи крупных и пылевидных фракций высушенного помета к шнеку-смесителю и пастеризационным барабаном, установку для дожигания отработанных газов после пастеризационного барабана, циклон очистки пылевидных фракций после пастеризационного барабана, причем выхлопная труба циклона связана с установкой дожигания, а пылевыпускное отверстие со шнеком подачи крупных и пылевидных фракций, гранулятор, расположенный после пастеризационного барабана, норию, подающую гранулы в охладительную колонку, циклон-охладитель, вход которого соединен с охладительной колонкой, выход с топкой и установкой дожигания, а пылевыпускное отверстие со шнеком подачи крупных и пылевидных фракций, вентиляторы, установленные на выходе из циклонов.

Недостатками данного устройства являются недостаточная экономичность процесса сушки, поскольку безвозвратно теряется часть горячих газов после дожигания и не отделяется влага из отходящих газов перед отправкой на смешение с входящим воздухом и на дожигание. Кроме того, теряются содержащие аммиак газы, которые выделяются из влажного помета и могли бы использоваться для получения удобрения,
Заявляемое изобретение направлено на сокращение затрат энергии на переработку помета, более полное использование исходного продукта, уменьшение загрязнения окружающей среды исходными и конечными продуктами, сокращение времени переработки.

Для решения указанных задач устройство для переработки помета, включающее смеситель, соединенный с транспортером возврата сухого помета, измельчитель, установленный на выходе из смесителя, генератор сушильного агента, подсоединенный к сушильной камере, главный циклон, вход которого соединен с сушильной камерой, охладительную колонну, циклон-охладитель, вход которого соединен с охладительной колонной, выхлопная труба циклона-охладителя соединена с входом генератора сушильного агента, а пылевыпускное отверстие с транспортером возврата сухого помета, вентилятор, дополнительно снабжено газопромывателем, средством предварительного подогрева и подсушки помета, выполненным в виде вальцовой сушилки, выход которой подсоединен ко входу смесителя, выход смесителя подсоединен ко входу сушильной камеры, выхлопная труба главного циклона соединена с внутренней полостью барабана вальцовой сушилки, пылевыпускное отверстие главного циклона соединено с транспортером возврата сухого помета, вход охладительной колонны соединен с сушильной камерой, вход вентилятора соединен с внутренней полостью барабана вальцовой сушилки и с полостью над барабаном, а выход с входом газопромывателя, источником сжатого воздуха, соединенным с охладительной колонной и входом генератора сушильного агента.

Генератор сушильного агента выполнен в виде камеры сгорания газотурбинного двигателя. Сушильная камера выполнена в виде сушилки кипящего слоя. Вальцовая сушилка снабжена патрубком слива конденсата, а смеситель валками.

Переработка помета осуществляется путем его высушивания. Для обеспечения наиболее полного использования энергии нагретого сушильного агента и уменьшения времени сушки необходимо максимально увеличить поверхность контакта помета и сушильного агента. С этой целью сушилка выполнена в виде сушилки кипящего слоя. В сушилке кипящего слоя частицы высушиваемого продукта находятся во взвешенном состоянии в потоке сушильного агента, подаваемого в нижнюю часть сушилки. (Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т.2 (Пер. с англ. под ред. О.Г. Мартыненко и др. -М. Энергоатомиздат, 1987.-С.137). Применение такой сушилки позволяет организовать непpеpывный процесс высушивания в потоке и легко регулировать производительность установки путем регулирования температуры и расхода сушильного агента и соотношения расходов влажного помета и сушильного агента.

Для обеспечения эффективной работы сушилки необходимо понизить первоначальную влажность помета. Снижение начальной влажности осуществляется за счет предварительного подогрева помета и смешения его с частью высушенного помета. Для предварительного подогрева помета используются газы, отходящие из сушилки. Эти газы содержат значительное количество влаги и использовать их для подогрева при непосредственном контакте с пометом нельзя. Поэтому предварительный подогpев осуществляется в рекуперативном теплообменнике вальцовой сушилке. Вальцовая сушилка содержит обогреваемый вращающийся барабан, на поверхность которого при помощи вращающихся валков наносится слой высушиваемого материала (Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т.2 (Пер. с англ. под ред. О. Г. Мартыненко и др. М. Энергоатомиздат, 1987, -С. 137). При использовании вальцовой сушилки осуществляется эффективное использование тепла отходящих газов, так как газом нагревается пастообразная среда, коэффициент теплоотдачи для которой достаточно высок (>500 Вт/(кв.м.К). Высокий коэффициент теплоотдачи позволяет значительно уменьшить габариты теплообменника и его гидравлическое сопротивление за счет уменьшения числа ходов. Время пребывания помета в вальцовой сушилке и ее производительность легко регулируются изменением скорости вращения барабана. Подогрев помета снизу не позволяет образовываться корке на его поверхности и интенсифицирует процесс выделения газов и влаги.

Газы, выделяющиеся из влажного помета, содержат значительное количество аммиака и направлять их в основную сушилку нецелесообразно. Аммиак поглощается в газопромывателе и получается дополнительный продукт удобрение аммиачная вода. При этом исключается загрязнение окружающей среды аммиаком. В качестве газопромывателя могут быть использованы серийно выпускаемые промышленные газопромыватели, например, полые форсуночные скрубберы, которые представляют собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между очищаемыми газами и каплями жидкости, распыливаемой форсунками (Справочник по пыле- и золоулавливанию (М.И.Биргер, А.Ю. Вальдберг, Б. И. Мягков и др. Под общ.ред. А.А. Русанова. 2-е изд, перераб. и доп.-М. Энергоатомиздат, 1983.-С.94-96).

После того, как газ из сушилки отдаст свое тепло влажному помету, температура газа значительно понизится и часть содержащейся в газе влаги выпадет в виде конденсата. Конденсат может быть использован для внутрихозяйственных нужд, для этого вальцовая сушилка снабжена патрубком слива конденсата.

Подогретый и частично подсушенный в вальцовой сушилке помет смешивается в смесителе с частью высушенного помета, пылью, отделенной из отходящих газов после основной сушилки, пылью, отделенной от готового продукта и в случае необходимости с наполнителем. Для обеспечения хорошего перемешивания и контакта влажного помета с остальными компонентами смеситель снабжен валками. При помощи валков смесь подготавливают к сушке в сушилке кипящего слоя. В сушилку должны поступать частицы по возможности одинакового размера, иначе мелкие частицы могут выгореть, а крупные останутся сырыми. После валков продукт проходит в измельчитель в виде тонкого пласта. Пласт, раздробленный на куски нужного размера, поступает в сушилку. Таким образом обеспечивается однородность размеров высушиваемых частиц, что позволяет повысить качество получаемого продукта так как куски одинакового размера просушиваются равномерно и одновременно.

Генератор сушильного агента представляет собой камеру сгорания газотурбинного двигателя. В устройстве используется трубчатая или трубчато-кольцевая камера сгорания. Камера сгорания дает возможность получить поток горячих газов для использования в сушилке кипящего слоя и организовать процесс сушки в потоке. В камере сгорания осуществляется наиболее эффективный процесс сжигания горючего, полнота выгорания в камерах сгорания газотурбинных двигателей более 99% (Зуев В.С. Скубачевский Л.С. Камеры сгорания воздушно-реактивных двигателей. -М. Оборонгиз, 1958, С.166). Так как коэффициент полезного действия камеры сгорания выше, чем у других генераторов горячего газа, например у топок (потери от химической неполноты сгорания в топках составляют 1,5-2% -Роддатис К.Ф. Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности (Под ред. К.Ф. Роддатиса.-М. Энергоатомиздат, 1989. -С. 219), достигается экономия горючего и сокращается общий расход энергии на переработку помета. Температура сушильного агента, поступающего из камеры сгорания, легко регулируется путем перепуска воздуха. Кроме того, камера сгорания хорошо встраивается в магистраль и имеет меньшие габариты, чем топка из-за большей теплонапряженности в единице объема (теплонапряженность топки 2,5. 4 ккал/кв ^.м час; камеры сгорания до 10 ккал/кв. м час Зуев В.С. Скубачевский Л.С. Камеры сгорания воздушно-реактивных двигателей-М. Оборонгиз, 1958,-С.6). В устройстве может быть использована выработавшая свой ресурс камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя.

Таким образом, в предлагаемом устройстве меньше затраты энергии на переработку помета за счет эффективного сжигания горючего в камере сгорания, большой поверхности контакта помета и сушильного агента в сушилке кипящего слоя, рационального использования энергии отходящих из сушилки газов, отделения влаги на всех стадиях переработки.

Более полное использование исходного продукта достигается за счет исключения выгорания помета при сушке, исключения потерь газов, выделяющихся из влажного помета, использования конденсата.

Уменьшение загрязнения окружающей среды достигается путем снижения токсичности сушильного агента продуктов сгорания за счет увеличения полноты выгорания и путем улавливания отходящих газов и мелкой пыли в газопромывателе.

На чертеже изображена схема устройства для переработки помета.

Устройство содержит загрузочный транспортер 1, вальцовую сушилку 2 с барабаном 3, патрубок слива конденсата 4 из внутренней полости барабана 3, смеситель 5, валки 6, установленные в смесителе 5, транспортер возврата сухого помета 7, линию подвода наполнителя 8, затвор-измельчитель 9, сушилку кипящего слоя 10, магистраль подвода сушильного агента 11, затвор-дозатор 12, транспортер сухого горячего помета 13, главный циклон 14, затвор-дозатор 15 главного циклона 14, линию подвода теплоносителя 16 к внутренней полости барабана 3 вальцовой сушилки 3, охладительную колонну 17, магистраль подвода охлаждающего воздуха 18 к охладительной колонне 17, затвор-дозатор 19, транспортер сухого охлажденного помета 20, циклон-охладитель 21, затвор-дозатор 22 циклона-охладителя 21, линию подогретого воздуха 23, линию перепуска 24, генератор сушильного агента камеру сгорания газотурбинного двигателя 25, линию регулировки температуры сушильного агента 26, линию удаления газов от влажного помета 27, линию отвода теплоносителя 28 из внутренней полости барабана 3 вальцовой сушилки 2, магистраль отходящих газов 29, вентилятор 30, газопромыватель 31, патрубок слива аммиачной воды 32, линию выброса очищенного газа 33, линию подвода сушильного агента 34 к вальцовой сушилке 2, датчик температуры 35 на выходе камеры сгорания 25, датчики температуры 36 и давления 37 на входе в сушилку кипящего слоя 10, источник сжатого воздуха 38 для генератора сушильного агента 25 и охладительной колонны 17.

Устройство работает следующим образом.

С помощью загрузочного транспортера 1 влажный помет подают в бункер вальцовой сушилки 2. Помет налипает на поверхность вращающегося барабана 3 вальцовой сушилки 2. В вальцовой сушилке 2 происходит подогрев и подсушка влажного помета газами, подаваемыми во внутреннюю полость барабана 3 из главного циклона 14. В процессе подогрева из влажного помета выделяются газы, которые удаляют из пространства над барабаном 3 по линии 27. Отработанный теплоноситель, который отдал свою энергию влажному помету, удаляют из внутренней полости барабана 3 по линии 28. Образовавшийся в отработанном теплоносителе конденсат сливают из внутренней полости барабана 3 через патрубок 4.

Подогретый и подсушенный помет из вальцовой сушилки 2 подают в смеситель 5. В смеситель 5 с помощью транспортера возврата 7 подают часть высушенного помета, а с помощью линии 8 наполнитель (различные добавки к помету, например, торф или минеральные вещества). Наполнитель добавляют при запуске устройства или при необходимости получения готового продукта заданного состава. Смесь из смесителя 5 подают на валки 6, которые уплотняют смесь и формируют из нее пласт. После валков 6 пласт смеси направляют в затвор-измельчитель 9, который препятствует проникновению газов из сушилки 10 в смеситель 5 и дробит пласт на куски. Эти куски подают в сушилку кипящего слоя 10, где происходит окончательное высушивание помета.

Окончательное высушивание осуществляют с помощью продуктов сгорания, которые подают в сушилки 10 по магистрали 11 от камеры сгорания газотурбинного двигателя 25. Необходимую температуру сушильного агента устанавливают с помощью линии регулировки 26 и датчика температуры 35. Для регулирования температуры отбирают часть воздуха, поступающего на вход камеры сгорания 25 от источника сжатого воздуха 38 (например, компрессора) и из циклона-охладителя 21 и смешивают этот воздух с продуктами сгорания.

Высушенный помет из сушилки 10 направляют через затвор-дозатор 12 на транспортер сухого горячего помета 13. Отработанный газ из сушилки 10 подают в главный циклон 14. С помощью главного циклона 14 из отработанных газов отделяют пыль, которую через затвор-дозатор 15 выгружают на транспортер возврата сухого помета 7. После очистки газ из главного циклона 14 подают по линии 16 во внутреннюю полость барабана 3 вальцовой сушилки 2. Часть сухого горячего помета по транспортеру 13 направляют в охладительную колонну 17, а часть на транспортер возврата сухого помета 7.

В охладительной колонне 17 горячий сухой помет охлаждают воздухом, который подают по магистрали 18 от источника сжатого воздуха 38. Из охладительной колонны 17 охлажденный помет через затвор-дозатор 19 выгружают на транспоpтеp сухого охлажденного помета 20 для отпуска потребителю. Воздух из охладительной колонны 17 подают в циклон-охладитель 21, в котором из воздуха отделяют пыль. Пыль через затвор-дозатор 22 сбрасывают на транспоpтеp возврата сухого помета 7, а очищенный подогретый воздух по линии 23 направляют на вход камеры сгорания газотурбинного двигателя 25. С помощью линии перепуска 24 обеспечивают необходимое соотношение расходов горючего и воздуха для камеры сгорания 25.

Газы, выходящие из вальцовой сушилки 2 по линиям 27 и 28 подают по магистрали 29 с помощью вентилятора 30 в газопромыватель 31. В газопромывателе 31 происходит поглощение водорастворимых примесей (аммиак, диоксид углерода и т.п.) и улавливается мелкая пыль. Полученный раствор сливают через патрубок 32, а очищенный газ выбрасывают в атмосферу по линии 33. Линия 34 вместе с датчиками температуры 36 и давления 37 служит для регулировки режима работы сушилки кипящего слоя 10 путем перепуска части сушильного агента из магистрали 11 на выход вальцовой сушилки 2.

Использование: изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для переработки птичьего помета. Сущность изобретения: устройство содержит вальцовую сушилку 2 для предварительного подогрева и подсушки помета, смеситель 5 с валками 6, сушилку кипящего слоя 10, циклон 14 для отделения пыли после сушилки, охладительную колонну 17, циклон 21 для отделения пыли после охладительной колонны, которые связаны между собой системой транспортеров. Для подачи сушильного агента в сушилку кипящего слоя 10 имеется генератор сушильного агента - камера сгорания газотурбинного двигателя 25. При работе устройства влажный помет поступает в вальцовую сушилку 2, в которой его подогревают и подсушивают. В смесителе 5 помет смешивают с частью ранее высушенного в сушилке 10 помета и пылью, отделенной в циклоных 14 и 21. Смесь сухого и влажного помета уплотняют валками 6 и дробят измельчителем 9, после чего подают в сушилку 10, где окончательно высушивают. Отработанный сушильный агент отделяют в циклоне 14 и подают внутрь барабана 3 вальцовой сушилки 2, где сушильный агент отдает свое тепло влажному помету. Образовавшийся при этом конденсат сливают через патрубок 4. Газы, выделяющиеся из влажного помета, и газы из барабана 3 вальцовой сушилки 2 отсасывают при помощи вентилятора 30 и направляют в газопромыватель 31 для отделения аммиака и других водорастворимых компонентов. Помет, высушенный в сушилке 10, направляют в охладительную колонну 17, в которой помет охлаждается воздухом, подаваемым от источника сжатого воздуха 38. Готовый продукт отправляют потребителю, а подогретый охлаждающий воздух отделяют от пыли в циклоне 21 и подают на вход камеры сгорания 25 вместе с частью воздуха от источника сжатого воздуха 38. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОМЕТА, включающее смеситель, соединенный с транспортером возврата сухого помета, измельчитель, установленный на выходе из смесителя, генератор сушильного агента, подсоединенный к сушильной камере, главный циклон, вход которого соединен с сушильной камерой, охладительную колонну, циклон-охладитель, вход которого соединен с охладительной колонной, выхлопная труба циклона-охладителя соединена с входом генератора сушильного агента, а пылевыпускное отверстие с транспортером возврата сухого помета, вентилятор, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено газопромывателем, средством предварительного подогрева и подсушки помета, выполненным в виде вальцовой сушилки, выход которой подсоединен к входу смесителя, выход смесителя подсоединен к входу сушильной камеры, выхлопная труба главного циклона соединена с внутренней полостью барабана вальцовой сушилки, пылевыпускное отверстие главного циклона соединено с транспортером возврата сухого помета, вход охладительной колонны соединен с сушильной камерой, вход вентилятора соединен с внутренней полостью барабана вальцовой сушилки и полостью над барабаном, а выход с входом газопромывателя, источником сжатого воздуха, соединенным с охладительной колонной и входом генератора сушильного агента. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что генератор сушильного агента выполнен в виде камеры сгорания газотурбинного двигателя. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сушильная камера выполнена в виде сушилки кипящего слоя. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вальцовая сушилка снабжена патрубком слива конденсата. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смеситель снабжен валками.