一种养殖场粪污的能源化利用系统的制作方法

本实用新型涉及废物再利用领域，特别是涉及一种养殖场粪污的能源化利用系统。

背景技术：

畜禽养殖过程中，其排泄产生的粪污和尿液如果处理不及时，就会在较短的时间内发酵，并产生氨气、硫化氢气体以及甲胺和挥发性的有机酸气体，这些随意排放到周围的大气中会对环境产生严重的影响，人类如果长期处于这种环境之下会对人的呼吸道系统和神经系统产生影响，严重影响到养殖场周围群众的身体健康，畜禽的尿液和粪污不经处理和收集随意排放到江河之后，会造成水体富营养化，造成水中的藻类过度繁殖，水体缺氧，导致水体发黑发臭，使水中的生物缺氧死亡。此外，畜禽粪污中还含有较多的抗生素、化学农药、重金属残留物以及有机物等有害物质，进入水体之后，被鱼虾摄取，供应到人的餐桌上给群众的健康造成严重威胁。同时，有害物质还会威胁到地下饮用水，造成水体重金属和有机物含量超标。当今的养殖场粪污资源化工艺主要集中在对粪污进行减量化、资源化、无害化和生态化原则，采取了多种治理模式。由工厂集中回收一部分养殖户的畜禽粪污，经生物发酵制成有机肥包装上市；进行生态化处理，畜禽粪污进行厌氧发酵处理，产生能源气体沼气，所产生的沼渣用于生产肥料或者提取出营养成分用于生产水产饲料，也有对粪污进行好氧发酵处理，生产出功能性的生物有机肥料，这些方法没有办法将这些生产出的资源进行完全的利用，容易产生二次的污染。

有鉴于此，本发明人对粪污处理进行深入研究，遂有本案产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种适用于养殖场的粪污的能源化利用系统。解决了传统的粪污处理成本高，且没有二次污染产生的问题。

为了达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种养殖场粪污的能源化利用系统，包括固液分离系统、沼气资源化系统、废水回用系统、粪污能源化系统和热电联产系统，固液分离系统包括能够分离出固体粪污和粪液的干湿分离机，所述干湿分离机具有出液口和出渣口，所述出液口连接所述沼气资源化系统，所述废水回用系统连接所述沼气资源化系统，所述沼气资源化系统包括净化沼气的脱水脱硫塔；所述粪污能源化系统包括炭化炉、磨粉机和粉体储供装置，所述出渣口连接所述炭化炉的进料口，所述炭化炉的出料口连接所述磨粉机的进料口，所述磨粉机的出料口连接所述粉体储供装置的进料口；所述热电联产系统包括低氮燃烧器、生物质粉体锅炉、供热装置、发电装置和除尘脱硫塔，所述粉体储供装置的出料口连接所述生物质粉体锅炉的进料口，所述低氮燃烧器安装于所述生物质粉体锅炉上，所述生物质粉体锅炉具有连接所述除尘脱硫塔的联产出烟口，所述生物质粉体锅炉分别与所述供热装置和所述发电装置连接。

进一步地，所述炭化炉包括燃烧器、炭化炉本体和可燃气体回收再燃装置，所述炭化炉本体上开设有炭化出烟口，所述炭化炉本体上设置有放置固体粪污的炭化筒，所述可燃气体回收再燃装置的回收端连接于所述炭化筒，所述可燃气体回收再燃装置的释放端连接所述燃烧器。

进一步地，所述炭化炉的出料口连接有螺旋运输机，所述炭化炉的出料口处设置有出料冷却装置，所述炭化出烟口通过尾气管道连接至尾气处理装置。

进一步地，所述粉体储供装置包括粉体罐仓和二氧化碳储罐，所述二氧化碳储罐与所述粉体罐仓间通过防护管道连接，所述粉体罐仓内设置有温度传感器和二氧化碳喷嘴，所述二氧化碳喷嘴连接所述防护管道，所述二氧化碳储罐内存储有二氧化碳。

进一步地，所述防护管道上设置有能将所述二氧化碳打入所述粉体罐仓内的压缩机。

进一步地，所述生物质粉体锅炉连接蒸汽装置，所述蒸汽装置分别连接所述供热装置和所述发电装置，所述蒸汽装置通过所述生物质粉体锅炉内产生的热量形成高温蒸汽，所述高温蒸汽分别输送至所述供热装置和所述发电装置，所述供热装置和所述发电装置通过所述高温蒸汽与所述生物质粉体锅炉能量连接。

进一步地，固体粪污在所述生物质粉体锅炉内燃烧后产生生物粪灰，所述生物粪灰用于对植物施肥。

采用上述技术方案，本实用新型的一种养殖场粪污的能源化利用系统，通过整合固液分离系统、沼气资源化系统、废水回用系统、粪污能源化系统和热电联产系统，通过各个系统的协同配合解决养殖场脱水粪污的污染问题，可规模化将养殖场粪污进行能源化利用，经过处理、合理利用养殖场产生各种副产物，且没有二次污染产生的问题。

附图说明

图1为本实用新型一种养殖场粪污的能源化利用系统的示意图。

标号说明：

固液分离系统1沼气资源化系统2

废水回用系统3粪污能源化系统4

炭化炉41磨粉机42

粉体储供装置43热电联产系统5

低氮燃烧器51生物质粉体锅炉52

供热装置53发电装置54

除尘脱硫塔55固体粪污6

生物粪灰7

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细阐述。

本实用新型一种养殖场粪污的能源化利用系统，如图1所示，包括固液分离系统1、沼气资源化系统2、废水回用系统3、粪污能源化系统4和热电联产系统5。

固液分离系统1包括干湿分离机，干湿分离机具有出液口和出渣口，将养殖场畜禽产生的粪污收集起来，通过干湿分离机分离出固体粪污6和粪液；出液口连接沼气资源化系统2，粪液通过出液口进入沼气资源化系统2。

沼气资源化系统2包括沉淀池、沼气池和脱水脱硫塔，沉淀池由进水口、出水口、水流部分和污泥斗四个部分组成，且沉淀池采用多级沉淀的结构。将沉淀池内的沉淀粪泥再次通过干湿分离机分离出固体粪污6和粪液。

沼气池底部设置有换热蒸汽管道，换热蒸汽管道能够通过蒸汽给沼液换热，如此既提高沼气的产量，又能保证沼气池在冬天低温环境正常的产气。

含有杂质的沼气经过脱水脱硫塔的净化后成为清洁能源，净化后的沼气由增压设备打到粪污能源化系统4作为燃料对粪污进行干燥，如此可节省了一大部分的能耗。

废水回用系统3连接沼气资源化系统2，废水回用系统3包括污水净化系统和达标清水蓄水池。污水净化系统由格栅沉砂池、调节池、一体化污水处理设备和砂滤生态池组成。沼气资源化系统2排出的废水经污水净化系统净化后变为达标的清洁水，处理后达标的清洁水流入达标清水蓄水池后，一部分经过水泵直接打到养殖场场内作为清洗水使用，另一部分作为畜禽草料种植的灌溉水，实现废水的整体循环利用。

粪污能源化系统4包括炭化炉41、磨粉机42和粉体储供装置43。出渣口连接炭化炉41的进料口，固体粪污6通过出渣口进入炭化炉41内。炭化炉41的出料口连接磨粉机42的进料口，磨粉机42的出料口连接粉体储供装置43的进料口。

炭化炉41包括燃烧器、炭化炉本体和可燃气体回收再燃装置，炭化炉本体上开设有炭化出烟口，炭化炉本体上设置有放置固体粪污6的炭化筒。燃烧器安装于炭化筒的下端，炭化出烟口位于炭化筒的上端，可燃气体回收再燃装置的回收端连接于炭化筒，可燃气体回收再燃装置的释放端连接燃烧器。

炭化炉41的出料口连接有螺旋运输机，炭化炉41的出料口处设置有出料冷却装置，炭化出烟口通过尾气管道连接至尾气处理装置。

可燃气体回收再燃装置优选采用高温引风机。

经过干湿分离的固体粪污6进入炭化炉进行炭化，净化后的沼气由增压设备打到燃烧器内作为燃料。炭化过程固体粪污6会产生挥发份，挥发份是指炭化筒内部所有产生的烟气，且挥发份为可燃物。通过高温引风机直接抽取炭化筒内部的挥发份，然后释放到燃烧器内进行燃烧。

炭化筒内部所有产生挥发份释放到燃烧器内后，挥发份中可燃烧的成分在高温下进行燃烧产生热量，挥发份中不可燃烧的成分则和燃烧器产生的烟气排出炭化炉41。挥发份中不可燃烧的成分则和燃烧器产生的烟气在排出炭化炉41过程中会经过炭化筒的外部；挥发份中不可燃烧的成分则和燃烧器产生的烟气携带高温能量，在通过炭化筒外部时，会将热量释放在炭化筒的外壁上，从而对炭化筒进行二次加热，达到充分利用能源的目的；挥发份中不可燃烧的成分则和燃烧器产生的烟气在通过炭化筒后，通过炭化出烟口排出炭化炉41，在尾气管道的引导下经过沼气池的换热蒸汽管道，并与换热蒸汽管道内的蒸汽进行换热，达到充分利用能源的目的；最后挥发份中不可燃烧的成分则和燃烧器产生的烟气进入尾气处理装置，经过脱硫脱硝处理后排放至大气中，避免对大气造成污染。

炭化后的固体粪污6经过出料冷却装置冷却后(避免炭化后的固体粪污6因自身温度过高而氧化自燃)，再经过螺旋运输机将固体粪污6输送至磨粉机42，磨粉机42将炭化的固体粪污6研磨成细粉，形成粪污细粉，最后粪污细粉送至粉体储供系统。

将固体粪污6研磨成粪污细粉不仅能够燃烧迅速、充分，还具备燃烧效率高的优点。同样热值的粪污进行燃烧，细粉状燃料的会比块状燃料燃烧的效率高，能节省更多的成本。

优选的粪污细粉的颗粒大小在：50-80目之间，颗粒大小在50-80目之间的粪污细粉的燃烧效率和经济效率较佳。

粉体储供装置43包括粉体罐仓和二氧化碳储罐，二氧化碳储罐与粉体罐仓间通过防护管道连接，粉体罐仓内设置有温度传感器和二氧化碳喷嘴，二氧化碳喷嘴连接防护管道，二氧化碳储罐内存储有二氧化碳。

粉体罐仓内壁的顶部、底部和中部各设置有温度传感器，二氧化碳喷嘴设于粉体罐仓内壁的顶部、底部和中部。防护管道上设置有能将二氧化碳打入粉体罐仓内的压缩机。通过采用二氧化碳隔绝氧气防止粉体自燃，粉体罐仓的底部设置有两根相互平行的螺旋杆，两根螺旋杆位于粉体罐仓内，螺旋杆的底部均穿过粉体罐仓的底部仓壁与电机连接。

当粉体罐仓内的粪污细粉结拱时，可通过电机驱动两根螺旋杆转动，螺旋杆转动能够对粪污细粉进行破拱，防止粪污细粉结拱无法下料，影响生物质粉体锅炉52的运行。

粉体储供装置43与热电联产系统5间设置有螺旋运输机。

热电联产系统5包括低氮燃烧器51、生物质粉体锅炉52、供热装置53、发电装置54和除尘脱硫塔55。生物质粉体锅炉52具有进料口，且生物质粉体锅炉52的进料口处连接有管道；粉体储供装置43的出料口通过螺旋运输机连接生物质粉体锅炉52的进料口；低氮燃烧器51安装于生物质粉体锅炉52上，生物质粉体锅炉52具有连接除尘脱硫塔55的联产出烟口，生物质粉体锅炉52分别与供热装置53和发电装置54连接。

生物质粉体锅炉52运行时，粉体储供装置43的出料口打开，粪污细粉在重力作用下落入螺旋运输机内。通过调整螺旋运输机的转动频率能够控制粪污细粉的送料量；当螺旋运输机把粪污细粉输送至生物质粉体锅炉52的进料口处的管道内时，通过风机将粪污细粉吹入低氮燃烧器内；此时粪污细粉和风形成流化状态，使得粪污细粉燃烧更加均匀充分。

低氮燃烧器设置有火焰检测器和控制模块。当生物质粉体锅炉52发生意外停火时，火焰检测器检测到信息并将该信息发送至控制模块；进一步地控制模块控制粉体储供装置43的的出料口关闭并切断热电联产系统5相关的电源(例如风机的电源)，防止意外发生。

生物质粉体锅炉52内的燃料燃烧产生的烟气最后到达除尘脱硫塔进行除尘和脱硫处理。这过程中脱硫的方法优选采用湿法脱硫，具体的方法如下所述：

脱硫塔内部设置有旋流器，通过泵将混合好的石灰石浆液打到脱硫塔顶部，通过旋流器旋转喷射形成水幕，烟气从除尘脱硫塔底部上行，遇到石灰石浆液进行充分的洗涤脱硫和一定程度的降温。经过如此处理后生物质粉体锅炉52内的燃料燃烧产生的烟气的含硫量和含尘量下降达国家排放标准，可直接排放至大气。

生物质粉体锅炉52连接蒸汽装置，蒸汽装置分别连接供热装置53和发电装置54，蒸汽装置通过生物质粉体锅炉52内产生的热量形成高温蒸汽，高温蒸汽分别输送至供热装置53和发电装置54，供热装置53和发电装置54通过高温蒸汽与生物质粉体锅炉52连接。供热装置53输送的热水和发电装置54产生的电能可用于养殖场的日常运作。

固体粪污6在生物质粉体锅炉52内燃烧后产生生物粪灰7，生物粪灰7用于对植物施肥。生物粪灰7是一种优质肥料，长期使用生物粪灰7能够改善农产品品质使土壤含有铁、镁等多种微量元素。

本实用新型的一种养殖场粪污的能源化利用系统，通过整合固液分离系统1、沼气资源化系统2、废水回用系统3、粪污能源化系统4和热电联产系统5，通过各个系统的协同配合解决养殖场脱水粪污的污染问题，可规模化将养殖场粪污进行能源化利用，经过处理、合理利用养殖场产生各种副产物，且没有二次污染产生的问题。本实用新型各系统涉及的设备均可以直接从市面上购买，本实用新型将其有机组合成养殖场粪污的能源化利用系统。

本实用新型的一种养殖场粪污的能源化利用系统适用于一种养殖场粪污的能源化利用方法。

本实用新型还提供了一种养殖场粪污的能源化利用方法，该方法可通过上述一种养殖场粪污的能源化利用系统实现。

一种养殖场粪污的能源化利用方法，如图1所示，包括以下步骤：

(1)通过干湿分离机将畜禽粪便干湿分离为固体粪污6和粪液；

(2)将步骤(1)得到的粪液排入沉淀池内进行絮凝沉淀处理，获得沉淀粪泥和清澈的有机液；

(3)通过干湿分离机将步骤(2)得到的沉淀粪泥干湿分离为固体粪污6和粪液，接着将得到的固体粪污6混入步骤(1)得到固体粪污6中，将得到的粪液混入步骤(1)得到粪液；

(4)将步骤(2)得到的清澈的有机液排放至沼气池内进行发酵处理获得沼气和废水；

(5)通过废水回用系统3将步骤(4)得到的废水进行净水处理获得达标清水；

(6)先将步骤(1)得到的固体粪污6放置于炭化炉41内进行炭化处理，接着采用磨粉机42将炭化后的固体粪污6研磨，形成粪污细粉；

(7)将步骤(6)得到的粪污细粉充当燃料，粪污细粉燃烧后获得生物粪灰7；

(8)将步骤(7)得到的生物粪灰7用于对植物施肥。

将步骤(4)得到的沼气进行脱水处理和脱硫处理后，用于充当步骤(6)对固体粪污6进行炭化处理过程中的所需燃料；对在步骤(6)固体粪污6进行炭化处理过程中产生的烟气进行脱硫脱硝处理；

步骤(7)采用生物质粉体锅炉52和低氮燃烧器51作为粪污细粉的燃烧设备，将燃烧粪污细粉释放的能量通过蒸汽装置转化为蒸汽能量；接着将蒸汽能量通过供热装置53为养殖场供给热水，通过将蒸汽能量通过发电装置54进行发电产生电能，为养殖场供电。

通过除尘脱硫塔55对在步骤(7)燃烧粪污细粉时产生的烟气进行脱硫脱硝和除尘处理。

如此做到能量的充分利用，以及减少对环境的污染。

步骤(6)对固体粪污6进行炭化处理所需条件有：炭化温度为270-450℃，在绝氧环境中进行炭化，持续炭化时长1-2h；炭化后粪污细粉含水量为1％-10％。

当固体粪污6的所处环境温度在270-450℃之间时，固体粪污6的氧化反应较急剧，会生成大量气态产物，通过引风机将这些气态产物抽至燃烧器内，作为燃料进行燃烧；此过程中放出大量的热量，此过程后热解基本结束，反应变为吸热，如果继续升温会耗费大量的能量；因此炭化温度为270-450℃较佳。

步骤(6)获得的粪污细粉的颗粒大小在：50-80目之间，颗粒大小在50-80目之间的粪污细粉的燃烧效率和经济效率较佳。

持续炭化时长1-2h时，对固体粪污6进行轻度炭化，该炭化程度的固体粪污6的热值在3300-4500kcal/kg，完全满足锅炉的使用。超过这个炭化时长，虽然炭化程度会提高，但同时也会消耗过多的能源，经济性差。

步骤(7)采用粪污细粉充当燃料时需先用液化气对锅炉进行煮炉，待炉膛温度提升至200-300℃时吹入少量粪污细粉进行混合燃烧，待温度升高至500-700℃时，关闭液化气，进行正常的供粉燃烧，正常燃烧时炉膛温度可达1000℃以上。

当温度达到500-700℃时，粪污细粉进入炉膛时瞬间被点燃气化，可进行完全的燃烧，温度太低了粪污细粉进入炉膛会不完全燃烧，温度太高了，浪费液化气资源。

上面结合附图对本实用新型做了详细的说明，但是本实用新型的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本实用新型做出各种变形，均属于本实用新型的保护范围。