应用微波技术进行畜禽粪便干燥与热解处理的一体化装置的制作方法

本发明涉及含水率较高的固废资源化处理技术领域，特别是指一种应用微波技术进行畜禽粪便干燥与热解处理的一体化装置。

背景技术

随着我国畜牧业规模化、产业化、区域化的稳定发展，将会产生大量的畜禽粪便。畜禽粪便含水率和有机物含量相对较高，资源化潜力大，但是如果得不到及时处理，不仅会影响养殖场的发展，还会对周围的环境造成严重的污染，危害人类的生命健康。

传统畜禽粪便处理方式如厌氧发酵、堆肥、生物处理等技术存在周期长、效率低，不能满足大规模处理等现实问题。而热解技术处理畜禽粪便，具有处理效率高、周期短、可以杀死粪便中的有害成分、有效降低环境负荷的优点，且低成本的畜禽粪污处理后还可以获得高附加值的生物能源(生物原油、生物炭和生物燃气)。从畜禽粪便能源化、高值化利用的角度，采用热解技术处理畜禽粪便具有较好的发展潜力。而现有的热解工艺大多是一体式结构，即物料的干燥脱水、挥发分的析出以及焦炭化转化等反应过程都在同一个反应容器内完成，不利于各反应阶段的控制，增加了运行成本和反应时间。同时针对畜禽粪便这种含水率较高的物质，水分会极大地影响热解反应的进行、热解产物的分配和质量以及整个系统能耗。

对比传统加热模式，微波加热具有即时性、整体性、高效性、选择性和安全性等优点，因此，将微波技术用在畜禽粪污的处理上是一种新的更为高效绿色环保处理技术。应用微波技术处理高含水的畜禽粪便，采用分段式干燥-热解处理模式，可在时间和空间上将物料的干燥脱水和热解反应阶段分离，从而便于各反应阶段的精确调控、目标产物的改性提质以及系统优化和节能降耗，实现热能的梯级利用。整个系统的构建，可以实现废弃物资源化利用，实现环境、能源和资源的增值，对畜禽养殖健康发展、畜禽废弃物资源化利用、农业环境治理、新农村发展等方面都具有重要意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种应用微波技术进行畜禽粪便干燥与热解处理的一体化装置，首先采用微波干燥实现畜禽粪便减量化的目标，再将干燥后经过破碎处理的物料进入微波热解系统，获得高附加值的产品，实现节能降耗、绿色环保、能源化、高值化的目标。

该装置包括给料系统、微波干燥系统、控制仪表一、破碎系统、储料系统、控制仪表二、微波热解系统、惰性气罐、贮炭罐、制冷系统、集油罐、旋风除尘、集灰斗和储气罐，给料系统与微波干燥系统之间设置阀门，控制仪表一控制微波干燥系统的运行，微波干燥系统后接破碎系统，破碎系统后接储料系统，储料系统连接微波热解系统，控制仪表二控制微波热解系统，惰性气罐连接微波热解系统，微波热解系统后接制冷系统和贮炭罐，制冷系统连接集油罐和旋风除尘，旋风除尘下方设置集灰斗，旋风除尘上方连接储气罐。

待处理物料通过给料系统进入微波干燥系统中进行干燥，干燥之后的成块物料，先进入破碎系统打碎后再进入储料系统储料；储料系统中物料再进入微波热解系统，先将通入惰性气罐中的惰性气体通入微波热解系统中，再进行热解反应，热解反应产生的油、气、炭分开收集，炭进入贮炭罐，油和气先进入制冷系统冷凝后，得到的油进入集油罐，气通过旋风除尘后，产生的灰尘进入集灰斗，除尘后气体进入储气罐。

微波干燥系统采用带式微波干燥系统进行连续干燥，微波干燥系统两端装有微波吸收器防止微波泄露，微波干燥系统带有引风机进行气体交换。

微波热解系统采用螺旋推进式连续输送反应的微波热解系统，微波热解系统采用耐高温材料制成，微波热解系统带有微波吸收器防止微波泄露。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明采用热化学方法，将畜禽粪便的微波干燥和热解串联，可在时间和空间上将物料的干燥脱水和热解反应阶段分离，从而便于各反应阶段的精确调控、系统优化和节能降耗，实现热能的梯级利用。畜禽粪便两段式微波干燥和热解处理系统可生产高附加值产品，在对畜禽粪便实现减量化、无害化的同时，也能获得高附加值的生物能源(生物原油、生物炭和生物燃气)等，生物炭可用作生物炭肥、吸附剂等，生物原油和生物燃气都可作为替代燃料使用，几乎没有废物产生。微波技术是一种绿色环保的加热技术，可实现节能降耗，整个系统可实现连续运行，一体化连续处理。

附图说明

图1为本发明的应用微波技术进行畜禽粪便干燥与热解处理的一体化装置工作流程图；

图2为本发明的应用微波技术进行畜禽粪便干燥与热解处理的一体化装置结构示意图。

其中：1-物料；2-给料系统；3-阀门；4-微波干燥系统；5-破碎系统；6-储料系统；7-惰性气罐；8-微波热解系统；9-贮炭罐；10-制冷系统；11-集油罐；12-旋风除尘；13-集灰斗；14-储气罐。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种应用微波技术进行畜禽粪便干燥与热解处理的一体化装置。

如图1和图2所示，该装置包括给料系统2、微波干燥系统4、控制仪表一、破碎系统5、储料系统6、控制仪表二、微波热解系统8、惰性气罐7、贮炭罐9、制冷系统10、集油罐11、旋风除尘12、集灰斗13和储气罐14，给料系统2与微波干燥系统4之间设置阀门3，控制仪表一控制微波干燥系统4的运行，微波干燥系统4后接破碎系统5，破碎系统5后接储料系统6，储料系统6连接微波热解系统8，控制仪表二控制微波热解系统8，惰性气罐7连接微波热解系统8，微波热解系统8后接制冷系统10和贮炭罐9，制冷系统10连接集油罐11和旋风除尘12，旋风除尘12下方设置集灰斗13，旋风除尘12上方连接储气罐14。

在实际应用中，将收集来的含水率较高的畜禽粪便经过给料系统2进入微波干燥系统4，控制仪表一连接微波干燥系统4进行工艺参数控制，完成物料的干燥脱水过程；干燥后成块的物料先进入破碎系统5进行破碎，然后再输送进入储料系统6；当物料储存到一定量时，输送进入微波热解系统8，惰性气罐7连接微波热解系统8提供惰性氛围，同时控制仪表二对微波热解系统8进行工艺参数控制，完成微波热解反应过程；微波热解反应后产生的炭进入贮炭罐9收集，产生的油气进入制冷系统10，通过冷凝作用将油分冷却进入集油罐11收集；分离出来的气体先通过旋风除尘12去除烟尘，最后净化后的生物燃气通过储气罐14收集。通过以上流程实现微波两段式处理畜禽粪便获取高附加值产品的目的。

针对上述微波干燥和热解过程工艺条件的需求，分别设计了微波干燥系统和微波热解系统，均带有专门的微波吸收器防止微波泄露，微波热解系统内衬采用能够承受高温的材料。微波干燥系统由于畜禽粪便含水率较高故采用带式微波干燥系统进行连续干燥，并根据原料含水率控制和调节微波干燥过程中工艺参数，以达到最佳干燥效果和最小能耗。微波干燥后的物料会有成块的现象产生，因此在进入微波热解系统前，先进入破碎系统进行破碎后再进入热解系统。微波热解系统采用螺旋推进式连续输送的微波热解系统，可实现整个系统的连续运行。通过控制微波热解反应过程中的工艺参数，以获得最优的目标产物。热解产生的生物炭首先通过集炭罐先进行收集，而产生的生物原油和生物燃气通过制冷系统达到气液分离的目的，实现油气分别收集储存。

在本发明装置中反应产生的生物燃油和生物燃气可以作为替代燃料使用，产生的生物炭可以作为生物碳肥、吸附剂等施加到土壤中，进行土壤改良等使用。整个系统是基于微波技术的干燥和热解两段式一体化连续处理系统，可连续稳定运行，实现对畜禽粪便进行减量化、无害化、能源化、高值化的处理和利用，整个过程中几乎没有废物产生。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。