CN113091446A - 一种蓄热式有机肥制备粪污烘干线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄热式有机肥制备粪污烘干线，包括轨道，烘干线包括控制***、蓄热回路和供热回路，供热回路是由第一加热器和换热器通过管路相连内有换热介质流动的循环回路，供热回路位于第一加热器前方的部分管段是设置在轨道下方的加热管；蓄热回路是由换热器、第二加热器和内有蓄热材料的蓄热装置通过管路依次相连的内有导热介质流动的循环回路，蓄热回路的部分管段作为换热管处于蓄热装置内与蓄热材料相接触。本发明实现电网降耗企业降本，降低生产成本，提高生产效率；本发明通过加热管加热控制加热温度，可以设置不同的干化温度和功率，以适应于不同种粪料的干化，并实现干化工艺温度精准调控，起到有效杀菌和保护有效养分的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机肥制备粪污烘干线，尤其涉及一种蓄热式有机肥制备粪污烘干线。
背景技术
在鸡饲养过程中，鸡摄入的饲料并没有完全消化吸收，约有40～70％的营养物会被排出体外，因此鸡粪在所有禽畜粪便中养分是最高的，但鸡粪若不经处理或腐熟而直接施用到作物上，会存在很大的害处及隐患：直接施在土壤中，在合适条件下发酵并产生大量的热量，会烧毁作物根系；连年使用鸡粪，土壤中存留大量的氯化钠盐，出现植株生长异常，花蕾稀落，果实不开个等减产现象，显著制约了作物产量和质量的提高；鸡粪是根结线虫的宿营地和温床，对于3年以上老棚，根结线虫是最致命的隐患之一；鸡饲料中含有大量激素，防治病害也会使用抗生素，这些都会通过鸡粪带入土壤，影响农产品安全；鸡粪在分解过程中会产生甲烷、氨气等有害气体，使土壤和作物产生酸害和根系损伤，更严重的是产生的乙烯气体抑制根系生长，也是烧根的主要原因；鸡粪施入土壤中，在分解过程中消耗土壤中的氧气，使土壤暂时性的处于缺氧状态，会使作物生长受到抑制；鸡粪中含有很高量的铜、汞、铬、镉、铅、砷等重金属，还有较多的激素残留，如果不发酵处理就会造成农产品重金属超标，污染地下水源和土壤，有机物向腐殖质转化的时间较长，养分流失严重。
而另一方面，鸡粪是一种比较优质的有机肥，其含纯氮、磷、钾。鸡粪有机肥一般可作为蔬菜果树等经济作物的基肥使用，能够有效提高农作物品质，改良土壤结构。鸡粪有机肥生产过程是：固液分离→干化(投料或干燥)→发酵→制粒→打包。而干化工艺是掺入辅料(麦麸、稻糠和秸秆粉)或水分蒸发、干燥。干燥过程需要热量，目前常用的三种干燥方式是：第一种是高温快速干燥，即以回转圆筒烘干炉为代表的高温快速干燥设备，在短时间(10分钟左右)将含水率达70％的湿鸡粪迅速干燥至含水仅10％～15％的鸡粪加工品，缺点是耗费功率大，有些营养成分变性损失；第二种是太阳能自然干燥处理，即采用塑料大棚中形成的“温室效应”，充分利用太阳能来对鸡粪作干燥处理，缺点是太阳能功率不稳定，工艺周期不稳定、工艺质量偏差大；第三种是在笼舍内自然干燥的方式，笼养设备中配置有笼内鸡粪干燥装置，适用于多层重叠式笼具，缺点是工艺周期长、不稳定，工艺结果偏差大。
中国发明专利申请(CN201710780480.1)公开了一种利用畜禽粪便制备有机肥的自动化生产***，如图1所示，属于太阳能自然干燥处理方式，该生产***包括养殖房1和与养殖房1连通的阳光生产车间2，阳光生产车间2内设有粪池6、从粪池6向上延伸的斜坡4及有机肥储槽3；斜坡4上铺设轨道5，轨道5两端设有限位器7，轨道5上设翻抛机。墙体上设有透气口8。将鸡粪从养殖房1转移到粪池6中，鸡粪在坡底发酵，再通过可在轨道上往复运动的轨道行走式拌运装置源源不断地向坡顶输送，在运送过程中，鸡粪中的水分在太阳能和风能的作用下不断减少，从而实现鸡粪的干燥。但是，由于太阳光的能量波动很大，且无有效手段进行调控，导致干燥工艺控制精准性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低、节能降耗、降低企业成本、提高温度控制精准性、提高生产效率的蓄热式有机肥制备粪污烘干线。
本发明的目的通过以下的技术措施来实现：一种蓄热式有机肥制备粪污烘干线，包括用于运输发酵鸡粪的轨道，在运输过程中实现鸡粪的烘干处理，其特征在于：所述烘干线包括控制***、蓄热回路和供热回路，所述供热回路是主要由第一加热器和换热器通过管路相连内有换热介质流动的循环回路，所述供热回路位于第一加热器前方的部分管段是设置在所述轨道下方的加热管；所述蓄热回路是主要由换热器、第二加热器和内有蓄热材料的蓄热装置通过管路依次相连的内有导热介质流动的循环回路，即所述换热器是蓄热回路和供热回路的共有组成部分，所述蓄热回路的部分管段作为换热管处于蓄热装置内与蓄热材料相接触，所述第一加热器和第二加热器分别与所述控制***连接。
本发明的工作过程是：在谷电期，蓄热装置通过第二加热器加热蓄热回路内的导热介质，在蓄热装置内，蓄热材料吸收导热介质传递的热量并储存，在此过程中，第一加热器工作，为加热管提供热量，即在谷电期蓄热和加热管工作可同时进行；而在非谷电期，蓄有热量的蓄热材料将储存的热量传递给蓄热回路的导热介质，由导热介质在换热器内与供热回路中的换热介质进行热交换，将热量提供给供热回路的加热管，当热量不足时，辅助以第一加热器加热供热回路中的换热介质补充热量，因此，本发明具有针对电峰谷电价进行蓄量节能调节的功能，可实现电网降耗企业降本的目的，大幅度降低生产成本，提高生产效率；而且，本发明对***内热量的调节，通过加热管加热控制加热温度，可以设置不同的干化温度和功率，以适应于不同种粪料的干化，并实现干化工艺温度精准调控，起到有效杀菌和保护有效养分的作用。
作为本发明的一种改进，所述烘干线包括光伏***，所述光伏***的电力输出端分别与控制***和电网相连，所述控制***与电网连接，所述控制***为所述第一加热器和第二加热器提供电力。
本发明所述第一加热器和第二加热器是电阻加热器、电驱动热泵或电磁加热器，优选电磁加热器，光伏***输出直流电，加热器选用电磁加热器，无需增加交直流转换设备，降低成本，而且使用光伏***，节能降耗，进一步降低企业成本。
作为本发明的进一步改进，所述第一加热器具有两个进水口，其中一个进水口为第一进水口，该第一进水口与换热器的出水口连接，另一个进水口为第二进水口，在所述供热回路的加热管的出水口和换热器的进水口之间的管路与第一加热器的第二进水口之间设有支路。当蓄热装置的蓄热量到使用末期温度较低的情况下，会出现蓄热回路与供热回路换热不足的现象，此时为了避免供热回路的加热器加热反充蓄热回路，使供热回路中的换热介质从支路中流过。
作为本发明的一种优选实施方式，所述供热回路还包括与控制***连接的第一电磁阀、第二电磁阀、第一单向阀、第二单向阀和第一循环泵，所述第一电磁阀设置在所述第一加热器的第二进水口上，在所述加热管的出水口与换热器的进水口之间的管路上且位于所述支路在该管路上连接位置的前方依次设有所述的第二电磁阀和第一单向阀，而在所述支路在该管路上连接位置的后方设有所述的第一循环泵，在所述换热器的出水口与第一加热器的第一进水口之间的管路上设有第二单向阀；所述蓄热回路还包括与控制***连接的第二循环泵，所述第二循环泵设置在所述第二加热器的出口与蓄热装置的进口之间的管路上。
为了进一步提高工作效率，本发明在所述轨道的上方设有可实现空气对流的送风装置，送风装置可选用风扇。
优选地，本发明所述蓄热材料是相变蓄热材料或显热蓄热材料。
蓄热材料是一种能够储存热能的新型化学材料。它在特定的温度下发生物相变化，并伴随着吸收或放出热量，可用来控制周围环境的温度，或用以储存热能。相变蓄热材料是利用物质在相变(如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等)过程发生的相变热来进行热量的储存和利用。显热蓄热材料是利用物质本身温度的变化过程来进行热量的储存，由于可采用直接接触式换热，或者流体本身就是蓄热介质，因而蓄、放热过程相对比较简单，是早期应用较多的蓄热材料。
优选地，本发明所述导热介质可以是导热油等有机物质，也可以是水或载热介质。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明具有针对电峰谷电价进行蓄量节能调节的功能，可实现电网降耗企业降本的目的，大幅度降低生产成本，提高生产效率。
⑵本发明对***内热量的调节，通过加热管加热控制加热温度，可以设置不同的干化温度和功率，以适应于不同种粪料的干化。
⑶本发明可实现干化工艺温度精准调控，调整加热功率和物料步进量和步进速度、风扇风速等，可起到有效杀菌和保护有效养分的作用。
⑷本发明在轨道上方设有送风装置，控制空气对流，可进一步提高工作效率。
⑸本发明可以根据谷峰时段或光伏发电，优先选择低电价能源，光伏***的发电，可以通过蓄热装置蓄热供给干化烘干线使用，也可以并网外送。
⑹本发明组成结构简单、成本低，适于广泛推广和使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是现有利用畜禽粪便制备有机肥的自动化生产***的组成结构示意图；
图2是本发明实施例1的结构组成示意图；
图3是本发明加热管设置在轨道下方的结构剖面图；
图4是本发明实施例2的结构组成示意图；
图5是本发明实施例2的光伏***电力输出连接关系示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，是本发明一种蓄热式有机肥制备粪污烘干线，包括控制***29、用于运输发酵鸡粪的轨道5、蓄热回路和供热回路，在运输过程中实现鸡粪的烘干处理，供热回路是主要由第一加热器9和换热器10通过管路连接内有换热介质流动的循环回路，在本实施例中，换热介质是水A，供热回路位于第一加热器9前方的部分管段是设置在轨道5下方的加热管11；蓄热回路是主要由换热器10、第二加热器12和蓄热装置13通过管路依次相连的内有导热介质流动的循环回路，在本实施例中，导热介质是导热油B，即换热器10是蓄热回路和供热回路的共有组成部分，蓄热装置13包括壳体和内置于壳体中的蓄热材料14，在本实施例中，蓄热材料14是相变蓄热材料，蓄热回路的部分管段作为换热管15处于蓄热装置13内与蓄热材料14相接触，为了提高在蓄热装置中的换热效果，换热管15的外壁上设有散热片30，第一加热器9和第二加热器12分别与控制***连接。
第一加热器9具有两个进水口，其中一个进水口为第一进水口，该第一进水口与换热器10的出水口连接，另一个进水口为第二进水口，在供热回路的加热管11的出水口和换热器10的进水口之间的管路与第一加热器9的第二进水口之间设有支路16。供热回路还包括与控制***连接的第一电磁阀15、第二电磁阀17、第一单向阀18、第二单向阀19和第一循环泵20，第一电磁阀15设置在第一加热器的第二进水口上，在加热管11的出水口与换热器10的进水口之间的管路上且位于支路16在该管路上连接位置的前方依次设有第二电磁阀17和第一单向阀18，而在支路16在该管路上连接位置的后方设有第一循环泵20，在换热器10的出水口与第一加热器的第一进水口之间的管路上设有第二单向阀19；蓄热回路还包括与控制***连接的第二循环泵21，第二循环泵21设置在第二加热器的出口与蓄热装置的进口之间的管路上。
如图3所示，轨道5的上面安装有可沿轨道两侧往复行走的轨道行走式拌运装置22，加热管11铺设在轨道5的下方并紧贴轨道5的下表面，在加热管11的下方设置保温层23，并以支撑板24支撑。在轨道5的上方设有可实现空气对流的风扇25。
本发明的工作过程是：
⑴在谷电期，第一电磁阀15开启，第二电磁阀17关闭，控制***根据使用端TT1温度开启或关闭第一加热器9，并根据蓄热材料TT2温度开启或关闭第二加热器12和循环泵21。
在谷电期，蓄热装置蓄热(可同时开启第一加热器，使加热管工作)：开启第二加热器，加热导热油B；加热后的导热油流经蓄热装置内的换热管加热蓄热材料，储存热量；蓄热材料的温度达到要求温度，即可停止加热。
⑵在非谷电期，第一电磁阀15关闭，第二电磁阀17开启，控制***根据使用端TT1温度开启第一循环泵20，当第一循环泵20持续若干时间后使用端温度不达标则启动第一加热器进行加热。
在非谷电期，控制***控制关闭第二加热器12，由蓄热回路的换热段吸收蓄热材料释放的热量并通过换热器10换热将热量提供给供热回路，并辅助以第一加热器9加热补充热量。
实施例2
如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处在于增加了光伏***26，第一加热器9和第二加热器12分别采用电磁加热器，在其它实施例中，加热器也可以采用电阻加热器或电驱动热泵，光伏***26的电力输出端分别与控制***29的电磁控制箱和电网27相连，控制***29与电网27连接，控制***29为第一电磁加热器和第二电磁加热器提供电力。
参见图5，在谷电时段使用电网谷电E蓄热，在阳光明媚时使用光伏***蓄热，光伏***26的发电C，可以通过蓄热装置13蓄热将热量F供给供热回路31使用，如果蓄热装置13已经蓄满，光伏***的发电D可以直接并网发电。
在其它实施例中，导热介质还可以是除导热油以外的其它有机物质，也可以是水或载热介质。
在其它实施例中，蓄热材料也可以是显热蓄热材料，例如砾石，通过加热可使其温度达到1000℃，也可以是硅石(二氧化硅)，还可以是镁砖。显热蓄热材料依靠高温温差放热。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种蓄热式有机肥制备粪污烘干线，包括用于运输发酵鸡粪的轨道，在运输过程中实现鸡粪的烘干处理，其特征在于：所述烘干线包括控制***、供热回路和蓄热回路，所述供热回路是主要由第一加热器和换热器通过管路相连内有换热介质流动的循环回路，所述供热回路位于第一加热器前方的部分管段是设置在所述轨道下方的加热管；所述蓄热回路是主要由换热器、第二加热器和内有蓄热材料的蓄热装置通过管路依次相连的内有导热介质流动的循环回路，即所述换热器是蓄热回路和供热回路的共有组成部分，所述蓄热回路的部分管段作为换热管处于蓄热装置内与蓄热材料相接触，所述第一加热器和第二加热器分别与所述控制***连接。
2.根据权利要求1所述的蓄热式有机肥制备粪污烘干线，其特征在于：所述烘干线包括光伏***，所述光伏***的电力输出端分别与控制***和电网相连，所述控制***与电网连接，所述控制***为所述第一加热器和第二加热器提供电力。
3.根据权利要求2所述的蓄热式有机肥制备粪污烘干线，其特征在于：所述第一加热器和第二加热器是电阻加热器、电驱动热泵或电磁加热器。
4.根据权利要求3所述的蓄热式有机肥制备粪污烘干线，其特征在于：所述第一加热器具有两个进水口，其中一个进水口为第一进水口，该第一进水口与换热器的出水口连接，另一个进水口为第二进水口，在所述供热回路的加热管的出水口和换热器的进水口之间的管路与第一加热器的第二进水口之间设有支路。
5.根据权利要求4所述的蓄热式有机肥制备粪污烘干线，其特征在于：所述供热回路还包括与控制***连接的第一电磁阀、第二电磁阀、第一单向阀、第二单向阀和第一循环泵，所述第一电磁阀设置在所述第一加热器的第二进水口上，在所述加热管的出水口与换热器的进水口之间的管路上且位于所述支路在该管路上连接位置的前方依次设有所述的第二电磁阀和第一单向阀，而在所述支路在该管路上连接位置的后方设有所述的第一循环泵，在所述换热器的出水口与第一加热器的第一进水口之间的管路上设有第二单向阀；所述蓄热回路还包括与控制***连接的第二循环泵，所述第二循环泵设置在所述第二加热器的出口与蓄热装置的进口之间的管路上。
6.根据权利要求5所述的蓄热式有机肥制备粪污烘干线，其特征在于：在所述轨道的上方设有可实现空气对流的送风装置。
7.根据权利要求1～6任一项所述的蓄热式有机肥制备粪污烘干线，其特征在于：所述蓄热材料是相变蓄热材料或显热蓄热材料。
8.根据权利要求7所述的蓄热式有机肥制备粪污烘干线，其特征在于：所述导热介质是导热油、水或载热介质。
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