用于在涡流腔室中加工热敏材料的方法与流程

本发明涉及材料加工的领域，特别地涉及一种用于在涡流腔室中加工热敏材料的方法，并且可用于热敏材料的干燥、粉碎、热处理和同时分馏，诸如草、干草、药用植物原料、植物和其它材料，或各种植物材料的混合物。本发明还可用于将农业废弃物，特别是禽粪、马粪或牛粪加工成安全有机材料，诸如肥料。

背景技术：

1、已知的是，除了禽肉和禽蛋形式的主要产品之外，现代家禽农场也为进入自然环境的大量有毒废弃物的来源，其主要有毒废弃物为禽粪，禽粪分类为有害有机产品并且必须强制处理。陈年垃圾散发出有毒气体——硫化氢、氨气、甲烷；含有对人体有害的硝酸盐、抗生素、杀虫剂，以及蠕虫卵、大肠杆菌、沙门氏菌、有害植物的孢子。此外，这些垃圾为恶臭气味的来源，该恶臭气味吸引成群的苍蝇。由于垃圾在未铺设路面区域的长期存储，土壤、地下水和地表水受到污染。

2、关于家禽农场的前述问题的根本解决方案，需要一种用于新鲜禽粪的恒定加工的技术，从而避免其在田野中的堆积。粪便处理的此类前景方法之一为将其热加工成各种安全材料：有机肥料、粉末或粒状能源载体。

3、然而，用于将新鲜禽粪热加工成安全有机产品的技术必须满足一些严格要求。

4、首先，在具有约75％的水分含量的新鲜原生(无垃圾)粪便从禽舍移除之后，其应尽快加工，因为未加工的粪便存储产生严重环境问题。

5、其次，这种技术不应产生关于环境和人员的环境问题，无论在其实施过程中直接地产生，还是将来当利用热加工材料获得产品时产生；该产品应不仅自身为安全的，而且为存储安全的，并且在其进一步使用期间对于人员也未产生危险。

6、第三，当实施时，这种技术不应要求大量材料和人力成本，相反，应以最小成本向制造商提供新型环保产品的巨大消费市场。

7、第四，用于加工新鲜禽粪的技术应向整线产品的生产提供不同消费质量，该消费质量足以轻微地改变加工材料的技术模式。

8、第五，用于加工新鲜禽粪的技术应提供用于其在禽舍附近实施，以免产生关于加工材料运输的额外损失以及其可能部分损失(其污染了周围区域)，而且将废弃物产品用于禽舍，特别是废弃物干燥气体(其可在寒冷季节加热禽舍)。

9、存在一种用于通过在气态热载体中干燥家禽粪便而加工家禽废弃物的已知方法，同时为消灭病原体并且降低干燥的暴露，在用气态热载体处理之前，通过进行压制和碾碎，粪便进行初步脱水，以获得相同粒度组成的碎屑，并且热载体在与粪便相互作用之后进行除臭处理(参见su 535446，分类f26b 3/02、f26b 5/14，1977年)。

10、已知方法的主要缺点为其实施技术复杂性和低环境安全性。这是由于这样的事实：已知方法的实施不仅需要大量不同类型的机械化设备(加载料斗、输送机、磁选机、挤压机、粉碎机、干燥滚筒、旋风分离器、碾碎机、分布螺旋器和除臭器)，而且还需要大量的消耗性资源(水、电、机构的备件、润滑剂、除臭器的吸附剂)，并且最重要地，还需要大量的服务人员。后者通过大量机械化装置的存在来解释，这些机械化装置需要大量服务人员(操作员和技术员)的持续存在。已知的是，加工材料(禽粪)为一种相对于产品金属部件的相当侵蚀性材料。因此，所用的所有设备经受不断腐蚀，并且需要每日冲洗操作、恒定防腐处理和移动部件的润滑，并且最重要地，每周例行维护。每日冲洗程序的结果为大量用水，该大量用水继而受粪便残余物污染并且变为额外毒性废弃物，这意味着其具有额外清洁程序。同时，在干燥滚筒中干燥碾碎粪便的热载体也需要进行清洁；为此，在旋风分离器的出口处，其与吸收剂一起穿过除臭器以去除有害气体和蒸汽。继而，吸收剂也必须周期性地处理。

11、最接近本发明技术解决方案(取为原型)为一种用于在涡流腔室中加工家禽废弃物的方法，该方法包括湿润废弃物至水平涡流腔室的竖直供应(该水平涡流腔室的端壁以回转体的形式制成)，其在处于涡流腔室的中心的旋转水平转子上的机械粉碎，和通过热空气(其通过入口切向水平通道进入腔室)的涡流至腔室的工作空间中的喷射；同时该热空气首先干燥材料，并且然后通过气体排出系统以气体悬浮物的形式将该材料从腔室移除(参见ru 2397416，分类f26b 17/10、f26b 3/12，2010年)。

12、由于其实施的简单性、涡流腔室的紧凑设计和其连续操作的可能性，已知方法允许在其接收地直接地加工家禽废弃物，同时在涡流腔室中加工废弃物的优点包括：

13、-涡流腔室操作的高可靠性由于在其内侧不存在具有参与粪便加工过程的摩擦元件(输送机、齿轮机构等)的机构而得以确保，其中仅可用机械部件(旋转转子)安装于电机轴上，该电机轴自身位于腔室外侧并且在涡流腔室内侧的热交换过程中未经受温度影响；

14、-涡流腔室允许长时间以连续模式工作，因为在其内侧部不存在筛网、格栅，和需要周期性清洁或例行维护的其它易堵塞元件；

15、-粪便加工成成品(精细粉末)的整个周期在涡流腔室内侧同时执行，该成品以气体悬浮物的形式从涡流腔室移除；

16、-为在涡流腔室中实施加工方法，只需要具有仅一种能源(电网)，在该能源的帮助下，有可能利用电加热器来获得热干燥气体，以及使电机轴上的转子运动，并且将液体废弃物通过电泵供应至腔室。

17、加工家禽废弃物的已知方法的缺点包括：首先，其允许仅获得精细(粉末)干燥物质，主要用于发热装置中的燃烧。

18、其次，已知方法在材料的加工期间未允许在腔室内侧进行分馏，以从较大且较重级分分离出较小、较轻且“挥发性”级分，该较小、较轻且“挥发性”级分可用作例如具有长期作用的有机肥料的基础。此类肥料通常每数年一次施用于多年生植物(乔木或灌木)。

19、第三，已知方法未允许在材料加工期间改变涡流腔室的运行参数，来适应进入源材料的湿度。因此，必需根据其水分含量而调整源材料的进料。

技术实现思路

1、所提出的解决方案的技术成果是保留在涡流腔室中加工湿润材料的主要优点同时消除这些缺点，即，将用于在涡流腔室中加工湿润材料的技术提升至从该涡流腔室一次获得数种成品的阶段，并且产品具有不同消费质量(尺寸、水分、密度等)，而不仅仅为粉尘状气体悬浮物的形式，并且其中这些产品可同时获得。

2、指定技术成果为一种用于在涡流腔室中加工热敏材料的方法，该方法包括湿润材料至所述涡流腔室中的竖直供应，该涡流腔室的壁以回转体的形式制成，其中竖直轴线与转子的旋转轴线重合，该转子机械地粉碎进入材料并将其卷入干燥气体的涡流中，该干燥气体通过入口切向通道进入腔室，其中涡流首先干燥材料并且然后通过气体排出系统以气体悬浮物的形式将其从腔室移除；该指定技术成果通过以下事实来达成：涡流腔室配置成改变其体积，并且腔室的上端壁和下端壁以回转体的形式制成，并且连接它们的侧壁为直圆柱体的侧表面的形式，同时额外孔可形成于侧壁的外表面上和/或腔室的下端壁上以用于抽取具有不同性质的加工材料。

3、不同于原型，具有可变体积的涡流腔室的本发明方法有可能获得具有不同消费质量(尺寸、水分、密度等)的回收材料，并且指定加工材料可利用腔室的侧壁和底端壁上的额外孔来同时获得，这些额外孔用于抽取加工材料。

4、通过改变涡流腔室的上端壁和下端壁的位置，有可能同时改变涡流腔室的体积和干燥气体的涡流与进入腔室的加工材料的相互作用过程，该加工材料在由转子碾碎之后抛掷于侧壁上并且以圆柱形颗粒层的形式沿着该侧壁分布，该圆柱形颗粒层与干燥气体的涡流环流进行相互作用。由于这种相互作用，加工材料的颗粒进行分层，其中较小且较干燥颗粒位于圆柱形层的上部，并且较大且较重颗粒位于其下部。

5、用于加工湿润材料的所提出方法的优点包括下述特征。

6、首先，通过改变涡流腔室的工作体积，该所提出的方法允许加工技术对于材料(其中该材料在水分含量和成分结构方面为非均质的)的快速调整，该材料将加工成所需水分含量、密度和细度的材料，从而在涡流腔室中建立用于将加工材料分离至涡流腔室的侧壁附近的圆柱形颗粒层的高度的条件。

7、其次，所提出的方法有可能随着时间而调节(通过改变涡流腔室的体积)热敏材料的热处理模式，从而将这种模式从以小体积的涡流腔室所实现的热冲击模式(加工材料与干燥气体的短时间相互作用，接近于材料巴氏灭菌模式)改变至以大体积的涡流腔室所实现的逐步加热、长期暴露和随后卸载模式(具有所需性质，不仅在水分方面，而且在密度和细度方面)。

8、第三，由于相对于用于供应干燥气体的入口切向通道的平面而调整涡流腔室的上端壁和下端壁的位置的可能性，所提出的方法具有极大技术优点，这有可能通过控制分散加工材料的圆柱形层内侧的温度分布而实施用于在涡流腔室中加工热敏材料的各种方法，该分散加工材料位于干燥气体的涡流中。

9、第四，在建议方法中，利用各种额外孔，有可能从涡流腔室同时抽取具有各种消费质量(尺寸、水分、密度等)的加工材料，彼此单独地或组合地。

10、因此，由于改变涡流腔室的体积的可能性，加工热敏材料的本发明方法允许显著地重建源材料(在水分含量和成分结构方面非均质的)与干燥气体的圆形涡流的相互作用的技术过程，并且从而有效地影响碾碎材料的旋转圆柱形分散层，该碾碎材料的旋转圆柱形分散层出现于圆柱形侧壁附近并且将加工材料形成为具有不同水分含量、密度和分散性的加工材料区域，即，有可能在其于涡流腔室中的加工期间将加工材料直接地分类；并且具有不同消费质量(尺寸、水分、密度等)的指定加工材料可通过额外孔同时移除至不同密封容器中。因此，所提出的方法不仅显著地增加了湿润材料加工的生产率，而且省去了额外设备对于加工材料的后续分离的使用，这在涡流腔室中加工热敏材料的已知方法首次出现，并且因此符合“创造性”的标准。