专利名称：一种牛粪快速化学催化水解处理过程中的节能方法
技术领域：
本发明涉及一种牛粪快速化学催化水解处理过程中的节能方法。
背景技术：
目前对牛粪的传统处理方法主要有两种一种为好氧堆肥发酵，发酵时间长，发酵过程中排放大量温室气体，尤其是恶臭气体，发酵堆肥因营养大部分分解掉，只剩下不易分解的腐植酸类，有机肥施用量大，肥效差；另一种为厌氧发酵产沼气做能源，同时产大量沼液和沼渣，发酵时间也较长，投资大，占地面积大，也产生大量温室气体，尤其是恶臭气体， 沼渣进一步处理可以制有机肥料，沼液量大，浓度低，不易储存和运输，若用做液肥，施用量控制不好，施用量过多会引起营养体疯长，难以过度到生殖生长阶段，使粮食作物只长茎叶，不结籽粒，过量适用于瓜菜类、果菜类，茎叶疯长，不结瓜和果，只能使用在牧草、树木和叶菜类，另外发酵产沼气也很难控制，限制因素较多，如管理不好，产气量下降，或干脆不产气。目前，行业内对牛粪采用化学催化水解制成小分子有机肥的处理方法解破除了传统的长期堆肥发酵的旧模式，但水解过程需消耗大量的能源，限制了其应用，尤其是锅炉排出的含大量热量的烟气和化学催化水解后排出的含大量热量的尾气被直接排放到大气中， 造成了热量的严重浪费，在能源日益短缺的今天，研究开发牛粪化学催化水解处理过程中的节能方法显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种牛粪快速化学催化水解处理过程中的节能方法，以解决现有牛粪快速化学催化水解处理过程中耗能大，资源浪费严重，成本高的技术问题，本发明的处理方法在快速处理牛粪的同时，节约了能源，同时得到了高附加值的副产品。为实现本发明的目的，本发明的技术方案是一种牛粪废弃物的化学催化水解处理过程中的节能方法，该方法包括步骤水经机械雾化和撞击流汽化后进锅炉生成过热蒸汽，该过热蒸汽用于牛粪的化学催化水解；锅炉排放的烟气热能的梯度利用，用于烘干牛粪，用做燃料；化学催化水解产生的尾气热能的梯度利用，用于干燥水解渣和浓缩尾气中冷凝下来的醋酸水溶液。在本发明的一优选实施例中，所述水经机械雾化和撞击流汽化后进锅炉生成过热蒸汽的过程是，用压力泵或液压方法推动喷咀使水雾化，再经撞击流，所产生的动能使之汽化形成低温蒸汽，该低温蒸汽先进入锅炉的下锅筒，使之受热膨胀，经对流管束上升到锅炉的上锅筒，最后进入过热器产生过热蒸汽，该过热蒸汽经分气缸、蒸汽流量计、稳压器，供热设备用。在本发明的一更优选实施例中，所述低温蒸汽是具有可调压力的低温蒸汽，所用压力根据锅炉额定最高压力的0. 1-0. 6系数来计算，通过变频调整施动电机的转数，来控制雾化、汽化的压力。
在本发明的一优选实施例中，所述烟气热能的梯度利用方法是，锅炉排放的烟气先经热管换热器吸热段，其温度得到降低，再进入牛粪滚筒干燥预热器，对牛粪进行预热， 预热后的牛粪进入牛粪干燥机，同时烟气的温度得到进一步降低，该烟气经除尘脱硫，可直接排放到空气中；用鼓风机向与热管换热器吸热段相连接的热管换热器放热段吹风，放热段放出的热能被吹进牛粪干燥机，对预热牛粪进行干燥，所得干燥牛粪经过压块机压块，即得牛粪块燃料，供锅炉用。在本发明的一优选实施例中，所述化学催化水解产生的尾气热能的梯度利用方法是，化学催化水解罐产生的具有一定温度和压力并含有醋酸的尾气，经减压阀进入一级热管换热器吸热段，降温得到降低后，再进入二级热管换热器吸热段，使尾气中含有的醋酸和水冷凝下来，同热空气分开，得到醋酸水溶液，热能经两级热管换热器的放热段，作为加热醋酸水溶液蒸发浓缩的补充热源。在本发明的一更优选实施例中，醋酸水溶液蒸发浓缩的方法是，将醋酸水溶液进行加压雾化后，以射流方式喷射到热管换热器的放热段，闪蒸的水蒸气用引风机吸收送至冷凝器，冷却成冷凝水回收利用。在本发明的一更进一步的优选实施例中，所述雾化过程中，雾化角度为 30° -75°，喷射速度为 0. lm/s-10m/s。本发明的牛粪废弃物的化学催化水解处理过程中的节能方法通过水先经机械雾化和撞击流汽化后进锅炉，替代水直接进锅炉，使水在锅炉中的停留时间短，跨越水的沸腾阶段和饱和阶段，直接被加热形成过热蒸汽，该方法可节省燃料费用50%以上；锅炉排放的烟气热能的梯度利用，用来烘干牛粪，该干牛粪用做燃料来水解牛粪；对化学催化水解产生的尾气热量的梯级利用，采用热管换热器快速吸热、传热，尾气热量梯级利用的同时，尾气中含有的醋酸和水得到了快速冷凝，同时被热管换热器吸收的热量使醋酸溶液得到了快速浓缩，该方法综合节能措施的效果显著。
图1为本发明牛粪快速化学催化水解处理过程中的节能方法的总工艺流程图。图2为本发明牛粪快速化学催化水解处理过程中的节能方法中水经机械雾化和撞击流汽化后进锅炉生成过热蒸汽的工艺流程图。图3为本发明牛粪快速化学催化水解处理过程中的节能方法中锅炉排放的烟气热能的梯度利用的工艺流程图。图4为本发明牛粪快速化学催化水解处理过程中的节能方法中化学催化水解产生的尾气热能的梯度利用的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明。如图1所示，本发明中牛粪废弃物的化学催化水解处理过程中的节能方法是，常温水经机械雾化、撞击流汽化后形成高压低温蒸汽，该高压低温蒸汽进入进锅炉生成过热蒸汽，该过热蒸汽通入化学催化水解罐中用于牛粪的催化水解，化学催化水解罐排放的具有一定压力和温度的尾气通过热管换热器，温度降低后，其中的醋酸冷凝下来，醋酸用石灰乳中和生成醋酸钙溶液，尾气中的热能通过梯度利用，用于干燥水解渣和浓缩醋酸钙水溶液；锅炉排放的烟气中的热能，通过热能梯级利用用于加热牛粪。如图2所示，本发明中水经机械雾化和撞击流汽化后进锅炉生成过热蒸汽的方法是，水箱中的水先输送到高压热泵雾化器中，进行机械雾化，雾化后的水输送到撞击流汽化器中，形成低温蒸汽，低温蒸汽经调压阀调压后，先进入原锅炉集水筒，然后在锅炉联接管中形成过热蒸汽，过热蒸汽被锅炉集蒸汽筒收集，经过滤器过滤后进入分气缸，再流经过热蒸汽流量表，经调压阀调压后的过热蒸汽通入化学水解罐，用于牛粪的化学催化水解。如图3所示，本发明中锅炉排放的烟气热能的梯度利用的方法是，锅炉排放的烟气先经热管换热器吸热段，其温度得到降低，再进入牛粪滚筒干燥预热器，对牛粪进行预热，预热后的牛粪进入牛粪干燥机，同时烟气的温度得到进一步降低，该烟气经除尘脱硫， 可直接排放到空气中；用鼓风机向与热管换热器吸热段相连接的热管换热器放热段吹风， 放热段放出的热能被吹进牛粪干燥机，对预热牛粪进行干燥，所得干燥牛粪经过压块机压块，即得牛粪块燃料，供锅炉用。如图4所示，本发明中化学催化水解产生的尾气热能的梯度利用过程是，化学催化水解罐产生的具有一定温度和压力并含有醋酸的尾气，经减压阀进入一级热管换热器吸热段，降温得到降低后，再进入二级热管换热器吸热段，尾气中含有的醋酸被冷凝下来，得到醋酸，该醋酸用石灰乳中和得到醋酸钙溶液贮存到醋酸钙液罐中，进行闪蒸，闪蒸的过程是将醋酸钙水溶液进行加压雾化后，以射流方式喷射到热管换热器的放热段，该放热段与用来自锅炉蒸汽加热的热管换热器吸热段相连接，闪蒸产生的水蒸气用引风机吸收送至冷凝器，冷却成冷凝水，被收集到水槽中，重新利用，所得醋酸钙浓缩液先被输入到贮罐中，再在结晶罐中结晶后，经离心机离心分离，分离出的结晶醋酸钙加热脱水即得商品醋酸钙，分离出的母液返回醋酸钙液罐，重新进行蒸发浓缩。与一级热管换热器吸热段相连接的热管换热器放热段加热被空气压缩机压缩后的空气，加热后的空气被收集到热空气贮存罐中，用来加热水解罐，使水解罐中的水分脱去，从水解罐中出来的余热又被用于化学催化水解反应；通过鼓风机向与二级热管换热器吸热段相连接的热管换热器放热段吹风，产生的热风用于干燥牛粪水解渣；热管换热器吸热段吸收的热量还用于醋酸钙水溶液蒸发浓缩过程中的补充热源。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.一种牛粪快速化学催化水解处理过程中的节能方法，该方法包括步骤水经机械雾化和撞击流汽化后进锅炉生成过热蒸汽，该过热蒸汽用于牛粪的化学催化水解；锅炉排放的烟气热能的梯度利用，用于烘干牛粪，用做燃料；化学催化水解产生的尾气热能的梯度利用，用于干燥水解渣和浓缩尾气中冷凝下来的醋酸水溶液。
2.如权利要求1所述的节能方法，其特征在于，所述水经机械雾化和撞击流汽化后进锅炉生成过热蒸汽的过程是，用压力泵或液压方法推动喷咀使水雾化，再经撞击流，所产生的动能使之汽化形成低温蒸汽，该低温蒸汽先进入锅炉的下锅筒，使之受热膨胀，经对流管束上升到锅炉的上锅筒，最后进入过热器产生过热蒸汽，该过热蒸汽经分气缸、蒸汽流量计、稳压器，供热设备用。
3.如权利要求2所述的节能方法，其特征在于，所述低温蒸汽是具有可调压力的低温蒸汽，所用压力根据锅炉额定最高压力的0. 1-0. 6系数来计算，通过变频调整施动电机的转数，来控制雾化、汽化的压力。
4.如权利要求1所述的节能方法，其特征在于，所述烟气热能的梯度利用方法是，锅炉排放的烟气先经热管换热器吸热段，其温度得到降低，再进入牛粪滚筒干燥预热器，对牛粪进行预热，预热后的牛粪进入牛粪干燥机，同时烟气的温度得到进一步降低，该烟气经除尘脱硫，可直接排放到空气中；用鼓风机向与热管换热器吸热段相连接的热管换热器放热段吹风，放热段放出的热能被吹进牛粪干燥机，对预热牛粪进行干燥，所得干燥牛粪经过压块机压块，即得牛粪块燃料，供锅炉用。
5.如权利要求1所述的节能方法，其特征在于，，所述化学催化水解产生的尾气热能的梯度利用方法是，化学催化水解罐产生的具有一定温度和压力并含有醋酸的尾气，经减压阀进入一级热管换热器吸热段，降温得到降低后，再进入二级热管换热器吸热段，使尾气中含有的醋酸和水冷凝下来，同热空气分开，得到醋酸水溶液，热能经两级热管换热器的放热段，作为加热醋酸水溶液蒸发浓缩的补充热源。
6.如权利要求5所述的节能方法，其特征在于，所述醋酸水溶液蒸发浓缩的方法是，将醋酸水溶液进行加压雾化后，以射流方式喷射到热管换热器的放热段，闪蒸的水蒸气用引风机吸收送至冷凝器，冷却成冷凝水回收利用。
7.如权利要求6所述的节能方法，其特征在于，所述加压雾化过程中，雾化角度为 30° -75°，喷射速度为 0. lm/s-10m/s。
全文摘要
本发明涉及一种牛粪废弃物的化学催化水解处理过程中的节能方法，该方法包括步骤水经机械雾化和撞击流汽化后进锅炉生成过热蒸汽，该过热蒸汽用于牛粪的化学催化水解；锅炉排放的烟气热能的梯度利用，用于烘干牛粪，用做燃料；化学催化水解产生的尾气热能的梯度利用，用于干燥水解渣和浓缩尾气中冷凝下来的醋酸水溶液。本发明的处理方法在快速处理牛粪的同时，节约了能源，同时得到了高附加值的副产品。
文档编号C10L5/42GK102559321SQ201210024728
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者刘文治, 宋荟 申请人:上海百乘肥料有限公司, 刘文治