Способ получения органического удобрения Советский патент 1992 года по МПК C05F3/00 C02F11/04 

Изобретение относится к технологии промышленной переработки отходов птицеводческих хозяйств, в частности птичьего помета, и может быть использовано в производстве органических удобрений.

Известен способ получения удобрений из птичьего помета, включающий анаэробное сбраживание массы, выделение газа, смешение сброженной массы с активными поглотителями влаги, например с активированным углем, и сушку смеси в токе горячего воздуха (см. патент ФРГ N° 1019322, кл. С 05 F 3/00, 1958).

Недостатком известного способа является длительность процесса обезвоживания массы, что обусловлено малой поверхностью тепломассообмена при конвективной сушке высоковлажных материалов и проведением операции разделения поглотителя и птичьего помета.

Известен также способ переработки органических отходов, включающий получение газа путем анаэробного сбраживания птичьего помета и удаление влаги из твердой фазы сброженной массы в установках барабанного типа (см. книгу Бахмана В.Е, Технология промышленной сушки помета и повышение эффективности его использования. Киев: Урожай, 1974),

Недостатками известного технического решения являются длительность процесса удаления влаги и низкое качество готового продукта.

Указанные недостатки обусловлены налипанием массы на поверхность барабана и насадки, вследствие чего затрудняется перемещение помета в осевом и радиальном направлениях. Незначительное обновление поверхности теплообмена снижает скорость сушки.

sl

ч

4 Ю СО 00

Наиболее близкой по технической сущности к достигаемому результату к изобретению является способ приготовления удобрений из органических отходов, включающий анаэробное сбраживание, отвод газа, удаление влаги из твердой фракции сброженной массы процессами вакуумиро- вания и термообработки конвекцией в барабанных сушилках (см., например, авт.св. № 472923, кл. С 05 F 3/00, 1975).

Процесс удаления влаги в барабанных сушилках не обеспечивает высокой скорости сушки. Это объясняется тем, что частицы птичьего помета, имеющего высокую начальную влажность, слипаются между собой, образуя агломераты, и налипают на поверхность насадки сушилки. Перенос тепла и массы в данном случае лимитируется скоростью диффузионных процессов, протекающих в агломератах. Гранулометрический состав конечного продукта вследствие комкообразования неоднороден, что ухудшает его качественные характеристики.

Цель изобретения - сокращение длительности процесса и повышение качества готового продукта.

Для достижения поставленной цели в способе получения органического удобрения, включающем анаэробное сбраживание птичьего помета, отвод биогаза и обезвоживание сброженной массы путем вакуумирования и термообработки согласно изобретению термообработку осуществ- ляют после вакуумирования путем подогрева до температуры 200-220°С в теплообменнике, распыления в среде нагретых топочных газов с температурой 700-800°С и последующей сушки до заданной влажности в процессе пневмотранспортиров ания, а затем в режиме кипящего слоя.

Благодаря этому обеспечивается высокая степень диспергирования материала и интенсивное выделение влаги из частиц за счет понижения давления и использования режимов с интенсивным подводом тепла.

На фиг. 1 показана схема установки, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 приведена кривая сушки птичьего помета (стадии процесса: I - отжим, II - нагрев, III - распыление, IV - сушка в режиме пневмотранспорта, V - сушка в кипящем слое).

Схема установки получения органического удобрения включает: смеситель 1, массонасос 2, метантенк 3, газгольдер 4, приемник-накопитель 5, устройство вакуумного обезвоживания 6, теплообменник 7, распылительную камеру 8, трубу-сушилку 9, циклон 10, дозатор 11, сушилку кипящего .слоя 12, топку 13, газодувку 14.

Устройство вакуумного обезвоживания содержит привод 15, соединенный с валом привода, скребок 16, приемную зону 17, зону выгрузки 18 и зону отвода фильтрата 19,

фильтрующую поверхность 20, штуцер 21 и источник вакуума 22.

Теплообменник 7 представляет собой змеевик 23, заключенный в корпус 24, который снабжен патрубками ввода 25 и отвода

0 26 топочных газов.

Змеевик 23 одним концом соединен с массонасосом 2, а вторым введен в центральную часть распылительной камеры 8 и снабжен распылительной головкой 27.

5 Распылительная камера 8 в нижней части имеет полость для теплоносителя 28, снабженную патрубком 29 и ограниченную решеткой 30.

В верхней части камера 8 сообщена с

0 трубой-сушилкой 9, соединенной с циклоном 10.

Циклон 10 сообщен через дозатор 11с приемным бункером 31 сушилки кипящего слоя 12. Сушилка кипящего слоя 12 состоит

5 из трех секций 32, отделенных друг от друга шиберами 33, сепаратора 34 с патрубком отвода теплоносителя 35, распределительной решетки 36, патрубков 37 подачи теплоносителя в каждую секцию 32 с заслонками

0 38, узел разгрузки 39.

В качестве теплоносителя используют .топочные газы (газы, полученные в результате брожения птичьего помета в метантен- ке 3 и сгорающие в топке 13), подаваемые

5 на отдельные стадии газодувкой 14,

Установка работает следующим образом. Птичий помет из смесителя 1 массонасосом 2 подается в метантенк 3, где под действием микроорганизмов осуществляет0 ся сбраживание органической массы. Образующиеся газы отводятся в газгольдеры 4 и расходуются по мере надобности в производстве удобрений и на нужды птицефабрики. Сброженная масса из метантенка 3

5 поступает в приемник-накопитель 5 и далее в приемную зону 17 устройства вакуумного обезвоживания 6. В приемной зоне 17 масса с влагосодержанием более 1000% попадает на фильтрующую поверхность 20,

0 жидкость за счет разрежения под фильтрующей поверхностью 20, создаваемого источником вакуума 22, поступает в зону отвода фильтрата 19, а масса скребком удаляется в зону выгрузки 18. При удалении

5 массы с фильтрующей поверхности - 20 происходит регенерация последней.

Отжатая масса с влагосодержанием 194-200% массонасосом 2 перекачивается в змеевик 23 теплообменника 7. Через патрубок ввода теплоносителя 25 в корпусе 24

при работающей газодувке 14 поступает теплоноситель. В качестве теплоносителя используются топочные газы, получаемые при сжигании биогада, поступающего в топку 13 из газгольдера 4. Температура потом- ных газов составляет 730-880°С.

Масса в змеевике 23 теплообменника 7 нагревается до температуры 200-220°С при давлении 1.6-2,4 мПа. Нагрев птичьего помета до указанного диапазона температур обусловлен с одной стороны необходимостью обеспечения требуемой степени диспергирования и величины влагосьема при распылении (200°С), а с другой - увеличением капитальных затрат (220°С). Увеличение температуры нагрева, а следовательно, и давления в змеевике 23 приведет к необходимости использования массонасоса высокого давления, увеличения толщины стенок змеевика 23, а в связи с этим возникнут сложности по котлонадзору, что повышает опасность процесса.

Увеличение капитальных затрат и снижение качественных и кинетических характеристик процесса обусловливают оптимальные значения режимных параметров процесса.

Нагретая масса распыляется в распылительную камеру 8 через головку 27 в среду газов с температурой 700-800°С. При рас- пылении влагосодержание птичьего помета снижается со 194-200% до 110-115%. Температура в зоне распыления поддерживается смесью отработанных газов из теплообменника 7 и газов из топки 13, поступающих через патрубок 29, полость 28 и решетку 30.

Верхний предел диапазона температур - 800°С обусловлен качеством продукта на последующие стадии процесса производства органических удобрений. Нижний пре- дел - 700°С зависит от интенсивности сушки в трубе-сушилке 9 до влагосодержания-40%, соответствующего критической точке на кривой сушки (фиг. 2). При распылении птичьего помета достигается большая степень дис- пергировзния массы, что обеспечивает интенсивное удаление влаги из частиц.

Из распылительной камеры 8 частицы птичьего помета с потоком теплоносителя поступает в трубу-сушилку 9, связанную с циклоном 10, где происходит разделение твердой фазы и газового потока.

Твердая фаза из циклона 10 через дозатор 11 поступает в приемный бункер 31 сушилки кипящего слоя 12. Досушка птичьего помета до влагосодержания 8-10% осуществляется в секциях 32, регулирование времени пребывания частиц в секции обеспечивается углом наклона распределительной решетки 36 и шиберами 33.

Интенсивность перемешивания слоя в секции 32 регулируется заслонками 38, изменяющими расход теплоносителя, поступающего через патрубки 37 подачи.

Отвод отработанного теплоносителя осуществляется через сепаратор 34 и патрубок 35.

Высушенный материал удаляется из сушилки 12 через узел выгрузки 39. Размер частиц лежит в пределах 0,05-1,3 мм.

Разработана экспериментальная установка по удалению влаги из птичьего помета и проведены экспериментальные исследования.

Основные технические характеристики экспериментальной установки периодического действия:

Диаметр фильтра, мм220

Высота слоя суспензии, мм20

Источник вакуума Вакуумный насос марки 2НВР-50М Обьем нагревательной емкости, л2

Диаметр распылительной камеры, мм500

Высота распылительной камеры, мм1200

Нагреватель ТЭН, напряжение питания, В220 Диаметр сушилки, мм100 Высота сушильной камеры, мм 400 Режимные параметры процесса: Температура теплоносителя, °С730 Температура нагрева массы,°С 200 Начальное влагосодержание, % Более

1000

Конечное влагосодержание, %8-10 Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 1-3.

При исследовании масса птичьего помета с влагосодержанием более 1000% составляла 1026.56 г, после отжима - 274,36 г с влагосодержанием 194%. Масса продукта, высушенного до 10%-ного влагосодержания, была равна 102,69 г. Конечный продукт имеет размер частиц 0,05-1.3 мм.

Как видно из таблиц, длительность процесса удаления влаги из птичьего помета способом, предлагаемым в качестве изобретения, составляет 25-30 минут, длительность же процесса конвективным способом составляет 80-90 минут.

Влияние различного сочетания режимных параметров, составляющих признаки изобретения, на процесс удаления влаги из

птичьего побега видно из приведенного в табл. 3

Как видно из табл. 3, изменение параметров приводит к изменению длительности процесса удаления влаги и качественных характеристик. Оптимальным сочетанием является проведение процесса при температуре нагрева массы 210°С и температуре среды 730°С ( 2), входящих в диапазон изменения параметров признаков изобретения.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа обусловлены использованием интенсивных режимов подвода тепла к материалу с высокой степенью его диспергирования.

0

5

Формула изобретения Способ получения органического удобрения, включающий анаэробное сбраживание птичьего помета, отвод биогаза и обезвоживание сброженной массы путем вакуумирования и термообработки, отличающийся тем, что, с целью ускорения способа и улучшения качества готового продукта, термообработку осуществляют после вакуумирования путем подогрева до 200- 220°С в теплообменнике, распыления нагретых газов в среде топочных газов с температурой 700-800°С и последующей сушки до заданной влажности в процессе пневмотранспортирования, а затем - в режиме кипящего слоя.

Изобретение относится к технологии промышленной переработки отходов птицеводческих хозяйств. С целью ускорения спо- соба и улучшения качества готового продукта в способе, предусматривающем анаэробное сбраживание птичьего помета, отвод биогаза и обезвоживание сброженной массы путем вакуумирования и термообработки, предлагается термообработку осуществлять после вакуумирования путем подогрева до 200-220°С и последующей сушки до заданной влажности в процессе пневмотранспортирования, а затем в режиме кипящего слоя. 3 табл., 2 ил.

Таблица 1

Результаты исследования удаления влаги из птичьего помета на экспериментальной установке, реализующей способ, предлагаемый в качестве изобретения

Примечание. Конечный продукт представляет собой дисперсный материал с размерами частиц 0,05-1,3 мм.

Таблица 2 Результаты исследования удаления влаги из птичьего помета конвективным способом

1к70 с

УнЛоI Ук,$

194110

1нЛ1 20

710

т,н°с

730

Примечание. Конечный продукт представляет собой агломерат. Условное обозначение к таблицам 1 и 2: UH. UK начальное и конечное влагосодержание; Тн, Тк - начальная и конечная температура материала; ТТн - температура теплоносителя.

1к70 с

710

т,н°с

730

Таблица 3

- /

VJЈ

U/i iV

5ДО

Ш

Редактор А. Корина

Фиг. г

Составитель Т. Голубева Техред М.МоргенталКорректор в. Петраш

Продолжение табл. 3

36

J7

W

/8(7