СПОСОБ И УСТАНОВКА ПЕРЕРАБОТКИ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА Российский патент 2014 года по МПК C05F3/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к средствам переработки птичьего помета на удобрения.

Известен способ, включающий разделение птичьего помета на твердую и жидкую фракции путем центрифугирования, контактную сушку твердой фракции газами сгорания топлива с последующим измельчением и сбором в накопителе, упаривание жидкой фракции в вакуумном разделителе при пониженном давлении и смешивание упаренной жидкой фракции с сухой измельченной твердой фракцией (патент №2021987 от 29.03.1991, опубликован 30.10.1994).

Недостатками данного способа являются: высокие затраты тепловой энергии на сушку (относительный расход дизельного топлива составляет 0.068 кг топлива на кг сухого продукта) и недостаточный уровень стерилизации получаемого продукта (процесс упаривания происходит в вакуумном разделителе при температуре менее 100°C, являющейся недостаточной для стерилизации).

Известен также способ и установка для переработки органических веществ в газообразное и жидкое топливо, включающий стадии нагрева и измельчения органических веществ без доступа воздуха сначала в камере удаления влаги, а затем в камере пиролиза с переводом продуктов пиролиза в парогазовую фазу и последующей конденсацией части парогазовой фазы в жидкое топливо (патент №2265625 от 24.05.2004, опубликован 10.12.2005).

Недостатками данного способа являются: низкая энергетическая и экономическая эффективность процесса переработки органических веществ в топливо. Неиспользуемый твердый остаток не только снижает энергетическую и экономическую эффективность данного способа, но также требует дополнительных расходов на его утилизацию. Переработка органических веществ, преимущественно в газообразное топливо, приводит к необходимости его использования для собственных потребностей непосредственно в момент и на месте его производства, так как его транспортировка, компримирование и хранение связаны не только с дополнительными значительными расходами, но и представляет большую опасность вследствие химической нестабильности составляющих пиролизный газ компонентов. Сложность и, следовательно, низкая надежность конструкции трансформируемых устройств сушки и пиролиза приводят к высоким затратам на их реализацию и способствуют снижению экономической эффективности всего процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки птичьего помета, включающий стадии предварительного обезвоживания и сушки помета, стадию пиролиза при температуре 450-550°C и скорости нагрева 1000°C/с с последующим разделением продуктов разложения на углистый остаток и парогазовую смесь, стадию конденсации парогазовой смеси с образованием жидкой фракции, используемой в дальнейшем как жидкое топливо, и несконденсированной фракции парогазовой смеси, стадию переработки несконденсированной фракции парогазовой смеси в электроэнергию, использование углистого остатка в качестве удобрения после насыщения его веществами, выделяемыми при очистке отходящих после сушки помета газов и жидкостью, получаемой на стадии предварительного обезвоживания помета до степени насыщения, не исключающей сыпучесть углистого остатка (заявка на изобретение №2010109221 от 15.03.2010, опубликовано 20.09.2011).

Недостатком данного способа является: образование на стадии предварительного обезвоживания помета отогнанной жидкости в количестве, многократно превышающем необходимое для насыщения углистого остатка до степени насыщения, не исключающей сыпучесть углистого остатка. Избыточное количество отогнанной жидкости требует для утилизации значительных дополнительных затрат. Другим недостатком является высокий уровень загрязнения патогенными бактериями и микроорганизмами, как самой отогнанной жидкости, так и углистого остатка, насыщаемого до степени, не исключающей его сыпучести.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса переработки куриного помета при снижении уровня загрязнения углистого остатка.

Для решения поставленной задачи в способе переработки птичьего помета, включающем стадии предварительного обезвоживания и сушки помета, стадию пиролиза при температуре 450-550°C и скорости нагрева 1000°C/с с последующим разделением продуктов разложения на углистый остаток и парогазовую смесь, стадию конденсации парогазовой смеси с образованием жидкой фракции, используемой в дальнейшем как жидкое топливо, и несконденсированной фракции парогазовой смеси, с разделением несконденсированной фракции парогазовой смеси на две части, использованием одной части несконденсированной фракции парогазовой смеси в качестве дополнительного теплоносителя и транспортной среды в процессе пиролиза, переработкой второй части несконденсированной фракции парогазовой смеси в электроэнергию, последовательное насыщение углистого остатка перед его использованием в качестве удобрения веществами, выделяемыми при очистке отходящих после сушки помета газов, и жидкостью, получаемой на стадии предварительного обезвоживания помета, до степени насыщения, не исключающей его сыпучесть, жидкость, полученная на стадии механического обезвоживания, перед насыщением ею углистого остатка, подвергается 10-12-кратному упариванию при температуре 130-140°C. С этой целью в установке переработки птичьего помета, включающей в себя последовательно установленные: устройство механического обезвоживания со сборником отогнанной жидкости, сушилку, реактор кипящего слоя, циклон, конденсатор, сборник жидких продуктов термохимического разложения куриного помета, а также устройство выгрузки угля, теплообменник, топку, устройство подготовки сушильного агента, устройство насыщения угля, причем сборник жидких продуктов термохимического разложения куриного помета посредством конденсатора через циклон сообщен с реактором кипящего слоя, а топка сообщена посредством межтрубного пространства теплообменника с устройством подготовки сушильного агента, устройство механического обезвоживания сборником отогнанной жидкости соединено посредством последовательно расположенных стерилизатора, представляющего собой автоклав, и концентратора, где происходит упаривание отгона до необходимой кратности, через устройство насыщения с устройством выгрузки угля.

Жидкость, полученная на стадии механического обезвоживания, перед насыщением ею углистого остатка, подвергается упариванию с 10-12 кратным уменьшением объема, что позволяет уменьшить массу жидкости, при температуре 130-140°C, обеспечивающей качественную стерилизацию углистого остатка.

Сущность изобретения раскрывается с помощью чертежа. На фиг.1 представлена схема установки переработки птичьего помета. Установка переработки птичьего помета включает в себя устройство механического обезвоживания куриного помета - 1 со сборником отогнанной жидкости - 2, стерилизатор - 3, концентратор - 4, сборник конденсата - 5, сушилку - 6, реактор - 7, циклон - 8, конденсатор - 9, сборник жидких продуктов термохимического разложения - 10, охлаждаемый сборник угля - 11, топку - 12, теплообменник - 13, смеситель - 14, устройство насыщения угля - 15.

Установка работает следующим образом.

Куриный помет с начальной влажностью около 80% поступает в систему предварительного механического обезвоживания помета 1, которая включает в себя устройство, позволяющее осуществить удаление из пометной массы от 10 до 15% свободной влаги.

Удаленная на стадии механического обезвоживания свободная влага (отгон) поступает в сборник 2, а затем в стерилизатор 3, представляющий собой автоклав. В стерилизаторе отгон подвергается стерилизации при температуре и давлении не ниже 130°C и 0,2 МПа, соответственно, в течение 15 минут. После истечения заданного времени обработки содержимое стерилизатора сбрасывается в концентратор 4, снабженный барометрическим ящиком, где и происходит упаривание отгона до необходимой концентрации. Отводимый из концентратора водяной конденсат (дистиллят) поступает в сборник 5 и по мере накоплении периодически сливается или может быть использован для технологических потребностей предприятия.

Предварительно обезвоженный до влажности 65% помет подается в сушилку 6, где его влажность снижается до 6,2%. Сушильным агентом является смесь прошедших через теплообменник 13 топочных газов и воздуха, образующаяся в устройстве подготовки сушильного агента, выполненном в виде смесителя 14.

Сухой птичий помет подается в реактор кипящего слоя 7, где осуществляется его термохимическая переработка методом быстрого пиролиза при температуре 450-550°C. Кипящий слой создается потоком неконденсируемого пиролизного газа.

Образующийся углистый остаток, отделяясь от газообразных продуктов разложения в циклоне 8 поступает под действием силы тяжести в охлаждаемый сборник угля 11 и далее выгружается с помощью устройства выгрузки угля в виде шнека (на схеме условно не показан), а парогазовая смесь отводится в конденсатор 9.

Жидкие продукты термохимического разложения поступают в сборник 10. Одна часть сконденсированных продуктов поступает в топку 12 и используется в качестве топлива для энергообеспечения процесса пиролиза, другая - является товарным продуктом.

Часть несконденсированных газов после нагрева до температуры 550-580°C в теплообменнике 13 подается в качестве теплоносителя и транспортной среды в реактор кипящего слоя 7. Другая часть несконденсированных газов поступает на производство электроэнергии (на схеме условно не показано).

Выгружаемый из охлаждаемого сборника 11 с помощью устройства выгрузки угля в виде шнека мелкодисперсный уголь (углистый остаток) упаковывается в контейнер-кассеты, поступает на площадку промежуточного хранения и далее - для очистки воздуха, отходящего после сушки помета. Процесс очистки воздуха, отходящего после сушки помета, то есть очистка отработанного сушильного агента (смесь топочных газов с воздухом) от веществ, выделяемых из помета при сушке, на схеме не показан. Затем контейнеры-кассеты подаются в устройство 15 на насыщение углистого остатка упаренной жидкостью, отогнанной на стадии механического обезвоживания помета, до степени насыщения, не исключающей сыпучесть. Более высокая концентрация питательных для почвы веществ, содержащихся в отгоне после упаривания, повышает эффективность углистого остатка как удобрения.

Высокотемпературная обработка отгона при избыточном давлении обеспечивает надежную стерилизацию продукта, исключает возможность заражения обслуживающего персонала и почвы патогенными бактериями и микроорганизмами, обеспечивает возможность безопасного транспортирования и хранения продукта. Все это позволяет повысить эффективность процесса переработки куриного помета и снизить уровень загрязнения углистого остатка.

Группа изобретений может быть использована в области утилизации отходов животноводства и сельского хозяйства, а также в энергетике. Птичий помет обезвоживают в устройстве механического обезвоживания (1), которое соединено сборником отогнанной жидкости (2) посредством последовательно расположенных стерилизатора (3), представляющего собой автоклав, и концентратора (4) через устройство насыщения (15) с устройством выгрузки угля. Полученную жидкость подвергают 10-12-кратному упариванию при температуре 130-140°С в концентраторе (4). Отводимый из концентратора (4) конденсат поступает в сборник (5). Предварительно обезвоженный помет подают в сушилку (6), сушильным агентом в которой является смесь прошедших через теплообменник (13) топочных газов и воздуха, образующаяся в устройстве подготовки сушильного агента (14). Сухой птичий помет и часть несконденсированной фракции парогазовой смеси, являющейся теплоносителем и транспортной средой, подают в реактор кипящего слоя (7), где осуществляют стадию пиролиза при температуре 450-550°С и скорости нагрева 1000°С/с с последующим разделением продуктов разложения на углистый остаток и парогазовую смесь. Углистый остаток отделяют от газообразных продуктов в циклоне (8) и подают в сборник угля (11), из которого выгружают мелкодисперсный уголь и упаковывают в контейнер-кассеты. Контейнер-кассеты насыщают упаренной жидкостью в устройстве насыщения (15) до степени насыщения, не исключающей сыпучесть. Парогазовая смесь отводится в конденсатор (9). Изобретение позволяет повысить эффективность углистого остатка как удобрения, а также снизить загрязнения углистого остатка и обеспечить надежную стерилизацию продукта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ переработки птичьего помета, включающий стадии предварительного обезвоживания и сушки помета, стадию пиролиза при температуре 450-550°С и скорости нагрева 1000°С/с с последующим разделением продуктов разложения на углистый остаток и парогазовую смесь, стадию конденсации парогазовой смеси с образованием жидкой фракции, используемой в дальнейшем как жидкое топливо, и несконденсированной фракции парогазовой смеси с разделением несконденсированной фракции парогазовой смеси на две части, использованием одной части несконденсированной фракции парогазовой смеси в качестве дополнительного теплоносителя и транспортной среды в процессе пиролиза, переработкой второй части несконденсированной фракции парогазовой смеси в электроэнергию, последовательное насыщение углистого остатка перед его использованием в качестве удобрения веществами, выделяемыми при очистке отходящих после сушки помета газов и жидкостью, получаемой на стадии предварительного обезвоживания помета, до степени насыщения, не исключающей его сыпучести, отличающийся тем, что жидкость, полученная на стадии механического обезвоживания перед насыщением ею углистого остатка, подвергается 10-12 кратному упариванию при температуре 130-140°С.

2. Установка для переработки птичьего помета, включающая в себя последовательно установленные: устройство механического обезвоживания со сборником отогнанной жидкости, сушилку, реактор кипящего слоя, циклон, конденсатор, сборник жидких продуктов термохимического разложения куриного помета, а также устройство выгрузки угля, теплообменник, топку, устройство подготовки сушильного агента, устройство насыщения угля, причем сборник жидких продуктов термохимического разложения куриного помета посредством конденсатора через циклон сообщен с реактором кипящего слоя, а топка сообщена посредством межтрубного пространства теплообменника с устройством подготовки сушильного агента, отличающаяся тем, что устройство механического обезвоживания сборником отогнанной жидкости соединено посредством последовательно расположенных стерилизатора, представляющего собой автоклав, и концентратора, где происходит упаривание отгона до необходимой кратности, через устройство насыщения с устройством выгрузки угля.