Способ и система газификации подстилки напольного содержания птицы Российский патент 2020 года по МПК F23G5/27 C05F3/06 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способу и системе для переработки отходов птицефабрик, например, птичьего помета в товарный продукт - органоминеральные удобрения (ЭкоЧар).

Из уровня техники известны следующие решения.

Известна установка для переработки птичьего помета, содержащая сушильный агрегат, загрузочное окно которого посредством подающего транспортера сообщено с накопителем-усреднителем помета, приспособление для измельчения помета, установленный на выходе сушильного агрегата циклон с вентилятором и емкостью для сбора сухого помета. Приспособление для измельчения помета выполнено в виде диспергирующего эжектора, который расположен на выходе подающего транспортера, при этом сушильный агрегат выполнен в виде трубы, загрузочное окно которой соединено с диспергирующим эжектором (патент RU 2052234, опубликовано 20.01.1996).

Известна 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, устройство механического обезвоживания сборником отогнанной жидкости соединено посредством последовательно расположенных стерилизатора и концентратора (патент RU 2508280, опубликовано 27.02.2014).

Наиболее близким аналогом является способ и система газификации. Согласно технологическому процессу подстилка транспортируется на участок приема сырья. Топливо из биомассы обычно содержит большое количество влаги. Существует ряд методов удаления влаги. В некоторых вариантах осуществления в систему может быть добавлена сушилка. Высушенный субстрат переносится в газификатор. Для подачи материала на процесс газификации используется стандартное оборудование. После кондиционирования топлива его можно вводить и перемещать с помощью шнеков через различные зоны. Скорость этих шнеков регулируется. Шнеки расположены рядом и равномерно перемещают материал по длине и ширине блока. В «зону реакции» - секцию реактора газификатора осуществляют ввод воздуха. Воздух может подаваться через несколько стационарных точек входа или с помощью роторной системы подачи воздуха. (патент US 2014332363 A1, опубликовано 13.11.2014).

Недостатком наиболее близкого аналога является отсутствие возможности работать без процесса сушки подстилки, т.е. непосредственно подавать подстилку в газификатор, конструкция и организация работы шнеков газификатора не позволяют равномерно распределять сырье в секциях подачи и реакции газификатора, в итоге не получается однородной смеси по всему рабочему объему газификатора, в тоже время система подачи воздуха не позволяет регулировать достаточную подачу воздуха в секции подачи и реакции газификатора и как общий результат увеличение инерционности управления процессом (вплоть до неуправляемости) газификации с точки зрения поддержания заданных параметров температуры, времени процесса, разрежения, система контроля температуры и влажности ЭкоЧара (линия выгрузки ЭкоЧара) на выходе из газификатора не обеспечивает заявленных параметров ЭкоЧара, как результат продукт зачастую выходит слишком влажным, более 20%, либо наоборот сухой и с высокой температурой близкой к самовозгоранию.

Задачей предлагаемых способа и системы является повышение эффективности процесса переработки подстилки напольного содержания птицы в органоминеральное удобрение.

Техническим результатом является равномерное распределение и тщательное перемешивание сырья в секции подачи газификатора, что приводит к выравниванию концентрации субстрата по всему объему рабочей камеры этой секции с образованием в конечном итоге однородной смеси по всему рабочему объему газификатора, равномерная концентрация смеси по рабочему объему позволяет снизить воздействие высоких температур на металл, из которого выполнены шнеки, т.к.: а). они перестают оголяться и непосредственно контактировать с огнем; б). процесс газификации (выделение сингаза СО) перераспределился и стал активнее в секции подачи и уменьшился в секции реакции газификатора, в следствии чего температура горения в секции реакции газификатора снизилась и стала более управляемой. Значительное уменьшение инерционности управления процессом газификации, что в свою очередь приводит процесс к более направленному с точки зрения поддержания заданных параметров температуры, времени, разрежения в секциях подачи и реакции газификатора. В итоге повышается производительность газификатора до 15%-20%, уменьшается концентрация выбросов за счет снижения температуры, а выброс дымовых газов на более верхние уровни атмосферы, приводит к быстрому рассеиванию и удаление специфического запаха выбрасываемых газов. Получение продукта:

- ЭкоЧара с заданными требованиями к по температуре, влажности и консистенции, за счет наличия смесительного бункера с приточно-вытяжной системой вентиляции;

- сухого субстрата (подстилки) для повторного использования.

Технический результат обеспечивается за счет способа газификации подстилки напольного содержания птицы, включающий загрузку подстилки в бункер для хранения, транспортировку подстилки шнековым конвейером из бункера для хранения в барабанную сушилку с прямоточным движением сырья и теплоносителя для сушки материала до требуемого содержания влаги, после чего воздух и продукт, полученный после сушки, направляют в циклон, где воздушный поток отделяется от продукта, полученного после сушки, направляют насыщенный воздух в атмосферу через вытяжную трубу, имеющую функцию факельного выброса и подмеса воздуха, при этом влагу выводят в атмосферу и конденсируют, а сухой субстрат - продукт, полученный после сушки, направляют с помощью шнековых конвейеров в накопительный бункер сухого сырья, а далее с помощью шнековых конвейеров в расходный бункер секции подачи газификатора, также предусмотрена возможность с помощью дополнительного шнекового конвейера подачи сырой (без сушки) подстилки непосредственно в расходный бункер секции подачи газификатора. В секции подачи газификатора четырьмя шнековыми конвейерами субстрат подается в секцию реакции газификатора, где происходит газификация (пиролиз) разложение органических природных соединений при высокой температуре 800-850 град.С и недостатке кислорода, благодаря установке дополнительной системы подачи воздуха в секции подачи и реакции газификатора, а также конструкции четырех шнековых конвейеров секции подачи с контролируемыми движениями - направление их вращения относительно друг друга выбирают с чередованием по часовой и против часовой стрелки, субстрат равномерно распределяется и тщательно перемешивается, что приводит к выравниванию концентрации субстрата по всему объему рабочей камеры секции подачи с образованием в конечном итоге однородной смеси по всему рабочему объему газификатора, что снижает воздействие высоких температур на шнеки конвейера, а также приводит к перераспределению процесса газификации - активнее в секции подачи и уменьшению в секции реакции, в следствии чего температура горения в реакторе снижается и становится управляемой, в результате газификации получают сингаз, который направляют на переработку в оксидайзер, и твердый остаток, который с помощью шнековых разгрузочных конвейеров направляют в смесительный бункер с приточно-вытяжной системой вентиляции, позволяющий смешивать, сушить твердый остаток и отводить тепло и влажность в атмосферу.

Сухой субстрат - продукт, полученный после сушки, направляют с помощью шнековых конвейеров в накопительный бункер сухого сырья и далее также существует возможность шнековыми конвейерами транспортировать продукт полученный после сушки на склад сырья для повторного использования.

Технический результат обеспечивается за счет системы газификации подстилки напольного содержания птицы для осуществления вышеуказанного способа, включающую:

- бункер для хранения подстилки;

- шнековый конвейер для транспортировки подстилки из бункера для хранения в барабанную сушилку с прямоточным движением сырья и теплоносителя для сушки материала до требуемого содержания влаги;

- циклон для отделения воздушного потока от продукта, полученного после сушки;

- вытяжную трубу, имеющую функцию факельного выброса и подмеса воздуха для направления насыщенного воздуха в атмосферу;

- шнековые конвейеры для транспортировки продукта полученного после сушки в накопительный бункер сухого сырья, а далее в расходный бункер газификатора;

- дополнительный шнековый конвейер для подачи сырой подстилки непосредственно в расходный бункер газификатора;

- шнековые конвейеры для транспортировки продукта полученного после сушки для повторного использования;

- секцию подачи газификатора с четырьмя шнековыми конвейерами для подачи субстрата контролируемым потоком из расходного бункера для субстрата в секцию реакции газификатора, шнеки конвейеров секции подачи выполнены с переменным шагом витков, в средней части продольными перегородками, установленными между витками шнека, а на конечной части шнека с прерывистыми витками, причем приводы шнеков выполнены с возможностью вращения шнеков относительно друг друга с чередованием по часовой и против часовой стрелки для равномерного распределения и тщательного перемешивания сырья в секции подачи, что приводит к выравниванию концентрации смеси сырья по всему объему рабочей камеры секции подачи с образованием в конечном итоге однородной смеси по всему рабочему объему газификатора;

- секцию реакции газификатора, снабженной четырьмя шнековыми конвейерами;

- дополнительную систему подачи воздуха в секции подачи и реакции газификатора,

- оксидайзера для переработки сингаза, полученного в результате газификации;

- шнековые разгрузочные конвейеры для транспортировки твердого остатка, полученного в результате газификации, в смесительный бункер с приточно-вытяжной системой вентиляции, позволяющий смешивать, сушить твердый остаток и отводить тепло и влагу в атмосферу.

Сущность предлагаемых способа и системы поясняется ссылками на чертежи:

Фиг.1 – Система газификации подстилки напольного содержания птицы для осуществления способа газификации подстилки напольного содержания птицы.

Фиг.2 - Шнек, расположенный в секции подачи газификатора.

Фиг.3 - Конечная часть шнека.

Фиг.4 - Общий вид шнека, расположенного в секции подачи газификатора.

Фиг.5 - Схема вращения шнеков, расположенных в секции подачи газификатора.

Система газификации подстилки напольного содержания птицы включает бункеры 1 для хранения подстилки, шнековый конвейер 2 для транспортировки подстилки из бункеров 1 для хранения в барабанную сушилку 3 с прямоточным движением сырья и теплоносителя для сушки материала до требуемого содержания влаги, циклон 4 для отделения воздушного потока от продукта, полученного после сушки, вытяжную трубу 5, имеющую функцию факельного выброса и подмеса воздуха для направления насыщенного воздуха в атмосферу, шнековые конвейеры 6 для транспортировки продукта полученного после сушки в накопительный бункер 7 сухого сырья, а далее в расходный бункер 8 газификатора, из которого субстрат направляют секцию реакции газификатора 9, шнековые конвейеры 23 для транспортировки продукта полученного после сушки для повторного использования, дополнительный шнековый конвейер 10 для подачи сырой подстилки непосредственно в расходный бункер 8 газификатора, секцию подачи 11 с четырьмя шнековыми конвейерами 12 для подачи субстрата контролируемым потоком из расходного бункера 8 для субстрата в секцию реакции газификатора 9, снабженную четырьмя шнековыми конвейерами 13, при этом секция подачи 11 и секция реакции газификатора 9 снабжены дополнительной системой подачи воздуха 14, а шнеки их конвейеров выполнены из жаропрочной стали, четыре шнековых конвейера 12 выполнены с переменным шагом витков 15, в средней части продольными перегородками 16, установленными между витками шнека, а на конечной части шнека с прерывистыми витками 17, причем приводы 18 шнеков выполнены с возможностью вращения шнеков относительно друг друга с чередованием по часовой и против часовой стрелки для равномерного распределения и тщательного перемешивания сырья в секции подачи 11, что приводит к выравниванию концентрации смеси сырья по всему объему рабочей камеры секции подачи с образованием в конечном итоге однородной смеси по всему рабочему объему газификатора, оксидайзер 24 для переработки сингаза, полученного в результате газификации, шнековые разгрузочные конвейеры 19 для транспортировки твердого остатка (ЭкоЧара), полученного в результате газификации, в смесительный бункер 20 с приточно-вытяжной системой вентиляции 21, позволяющий смешивать, сушить твердый остаток и отводить тепло и влагу в атмосферу. Полуавтоматическая система 22 для упаковки, которая позволяет упаковывать в упаковочные мешки высотой от 1м до 2,5м.

Способ газификации подстилки напольного содержания птицы осуществляют следующим образом.

Загружают подстилку напольного содержания птицы в бункер 1 для хранения, транспортируют подстилку шнековым конвейером 2 из бункера 1 для хранения в барабанную сушилку 3 с прямоточным движением сырья и теплоносителя для сушки материала до требуемого содержания влаги, после чего воздух и продукт, полученный после сушки, направляют в циклон 4, где воздушный поток отделяют от продукта, полученного после сушки, направляют насыщенный воздух в атмосферу через вытяжную трубу 5, имеющую функцию факельного выброса и подмеса воздуха, при этом влагу выводят в атмосферу и конденсируют, а сухой субстрат - продукт, полученный после сушки, направляют с помощью шнековых конвейеров 6 в накопительный бункер 7 сухого сырья, из которого субстрат направляют шнековыми конвейерами 23 на склад для повторного использования или в расходный бункер 8 газификатора, а далее в секцию реакции газификатора 9 четырьмя шнековыми конвейерами 12 секции подачи 11, при этом с помощью дополнительного шнекового конвейера 10 предусмотрена возможность подачи сырой подстилки непосредственно в расходный бункер газификатора 9, в секции реакции газификатора 9 происходит газификация в среде с недостатком кислорода, благодаря дополнительной системе подачи воздуха 14 в секцию подачи 11 и в секцию реакции газификатора 9, а также конструкции четырех шнековых конвейеров 12 секции подачи 11 с контролируемыми движениями - направление их вращения относительно друг друга выбирают с чередованием по часовой и против часовой стрелки, равномерно распределяют и тщательно перемешивают сырье в секции подачи 11, что приводит к выравниванию концентрации смеси сырья по всему объему рабочей камеры секции подачи с образованием в конечном итоге однородной смеси по всему рабочему объему газификатора, что снижает воздействие высоких температур на шнеки конвейера 12 и 13, а также приводит к перераспределению процесса газификации - активнее в секции подачи 11 и уменьшению в секции реакции газификатора 9, в следствии чего температура горения в секции реакции газификатора 9 снижается и становится управляемой, в результате газификации получают сингаз, который направляют на переработку в оксидайзер 24, и твердый остаток, который с помощью шнековых разгрузочных конвейеров19 направляют в смесительный бункер 20 с приточно-вытяжной системой вентиляции 21, позволяющий смешивать, сушить твердый остаток и отводить тепло и влагу в атмосферу. Затем готовый твердый остаток направляют в полуавтоматическую систему для упаковки, которая позволяет упаковывать в упаковочные мешки высотой от 1м до 2,5м.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способу и системе для переработки отходов птицефабрик, например птичьего помета в товарный продукт - органоминеральные удобрения (ЭкоЧар). Задачей предлагаемых способа и системы является повышение эффективности процесса переработки подстилки напольного содержания птицы в органоминеральное удобрение. Способ включает загрузку подстилки в бункер для хранения, транспортировку подстилки шнековым конвейером из бункера для хранения в барабанную сушилку с прямоточным движением сырья и теплоносителя для сушки материала до требуемого содержания влаги, после чего воздух и продукт, полученный после сушки, направляют в циклон, где воздушный поток отделяется от продукта, полученного после сушки, направляют насыщенный воздух в атмосферу через вытяжную трубу, имеющую функцию факельного выброса и подмеса воздуха, при этом влагу выводят в атмосферу и конденсируют, а сухой субстрат - продукт, полученный после сушки, направляют с помощью шнековых конвейеров в накопительный бункер сухого сырья, а далее с помощью шнековых конвейеров субстрат направляют либо на склад для вторичного использования подстилки, либо в газификатор, где субстрат подают контролируемым потоком из расходного бункера секции подачи в секцию реакции газификатора четырьмя шнековыми конвейерами секции подачи, также с помощью дополнительного шнекового конвейера предусмотрена возможность подачи сырой подстилки (без сушки) непосредственно в приемный бункер газификатора, в секции реакции происходит газификация в среде с недостатком кислорода благодаря дополнительной системе подачи воздуха в секцию подачи и секцию реакции газификатора, а также конструкции четырех шнековых конвейеров секции подачи с контролируемыми движениями - направление их вращения относительно друг друга выбирают с чередованием по часовой и против часовой стрелки, равномерно распределяют и тщательно перемешивают сырье в секции подачи газификатора, что приводит к выравниванию концентрации смеси сырья по всему объему рабочей камеры этой секции с образованием в конечном итоге однородной смеси по всему рабочему объему газификатора, что снижает воздействие высоких температур на шнеки конвейера, а также приводит к перераспределению процесса газификации - активнее в секции подачи и уменьшению в секции реакции, вследствие чего температура горения в секции реакции снижается и становится управляемой, в результате газификации получают сингаз, который направляют на переработку в оксидайзер, и твердый остаток, который с помощью шнековых разгрузочных конвейеров направляют в смесительный бункер с приточно-вытяжной системой вентиляции, позволяющий смешивать, сушить твердый остаток и отводить тепло и влагу в атмосферу. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ газификации подстилки напольного содержания птицы, включающий загрузку подстилки в бункер для хранения, транспортировку подстилки шнековым конвейером из бункера для хранения в барабанную сушилку с прямоточным движением сырья и теплоносителя для сушки материала до требуемого содержания влаги, после чего воздух и продукт, полученный после сушки, направляют в циклон, где воздушный поток отделяется от продукта, полученного после сушки, направляют насыщенный воздух в атмосферу через вытяжную трубу, имеющую функцию факельного выброса и подмеса воздуха, при этом влагу выводят в атмосферу или конденсируют, а сухой субстрат - продукт, полученный после сушки, направляют с помощью шнековых конвейеров в накопительный бункер сухого сырья, а далее с помощью шнековых конвейеров субстрат направляют либо на вторичное использование, либо в бункер газификатора, из которого субстрат подают контролируемым потоком в реактор газификации шнековыми конвейерами секции подачи, при этом с помощью дополнительного шнекового конвейера предусмотрена возможность подачи сырой подстилки непосредственно в реактор газификации, в реакторе происходит газификация в среде с недостатком кислорода благодаря дополнительной системе подачи воздуха в секцию подачи и реактор газификации, а также конструкции шнековых конвейеров секции подачи и реактора с контролируемыми движениями - направление их вращения относительно друг друга выбирают с чередованием по часовой и против часовой стрелки, равномерно распределяют и тщательно перемешивают сырье в секции подачи и реакторе, что приводит к выравниванию концентрации смеси сырья по всему объему рабочей камеры с образованием в конечном итоге однородной смеси по всему рабочему объему, что снижает воздействие высоких температур на шнеки конвейера, а также приводит к перераспределению процесса газификации - активнее в секции подачи и уменьшению в реакторе, вследствие чего температура горения в реакторе снижается и становится управляемой, в результате газификации получают сингаз, который направляют на переработку, и твердый остаток, который с помощью шнековых разгрузочных конвейеров направляют в смесительный бункер с приточно-вытяжной системой вентиляции, позволяющий смешивать, сушить твердый остаток и отводить тепло в атмосферу.

2. Система газификации подстилки напольного содержания птицы для осуществления способа по п.1, включающая бункер для хранения подстилки, шнековый конвейер для транспортировки подстилки из бункера для хранения в барабанную сушилку с прямоточным движением сырья и теплоносителя для сушки материала до требуемого содержания влаги, циклон для отделения воздушного потока от продукта, полученного после сушки, вытяжную трубу, имеющую функцию факельного выброса и подмеса воздуха для направления насыщенного воздуха в атмосферу, шнековые конвейеры для транспортировки продукта, полученного после сушки, в накопительный бункер сухого сырья, из которого субстрат направляют либо на вторичное использование, либо в реактор для газификации, дополнительный шнековый конвейер для подачи сырой подстилки непосредственно в реактор газификации, секцию подачи с четырьмя шнековыми конвейерами для подачи субстрата контролируемым потоком из бункера для субстрата в реактор газификации, снабженный четырьмя шнековыми конвейерами, при этом секция подачи и реактор газификации снабжены дополнительной системой подачи воздуха, а шнеки их конвейеров выполнены с переменным шагом витков, в средней части с продольными перегородками, установленными между витками шнека, а на конечной части шнека с прерывистыми витками, причем приводы шнеков выполнены с возможностью вращения шнеков относительно друг друга с чередованием по часовой и против часовой стрелки для равномерного распределения и тщательного перемешивания сырья в секции подачи и реакторе, что приводит к выравниванию концентрации смеси сырья по всему объему рабочей камеры с образованием в конечном итоге однородной смеси по всему рабочему объему, средство направления на переработку сингаза, полученного в результате газификации, шнековые разгрузочные конвейеры для транспортировки твердого остатка, полученного в результате газификации, в смесительный бункер с приточно-вытяжной системой вентиляции, позволяющий смешивать и сушить твердый остаток и отводить тепло в атмосферу.