王發(fā)生

（江蘇派沃能源發(fā)展有限公司蘭州分公司，蘭州 730050）

餐廚垃圾殘?jiān)逊使に囘^程中，常常添加鋸末和秸稈等粗纖維物質(zhì)。添加這些纖維物質(zhì)不僅可以補(bǔ)充碳源以調(diào)節(jié)碳氮比，而且可降低含水率且控制其在55%左右，同時(shí)可增加物料的透氣性，以滿足好氧堆肥的工藝要求。實(shí)際生產(chǎn)測(cè)算時(shí)，1m3的殘?jiān)枰砑?～4m3的添加物，最終物料堆體體積為4～5m3，即堆肥空間擴(kuò)大了3～4倍。龐大的堆肥體積擴(kuò)大了堆肥占地面積，增加了堆肥的投資和運(yùn)行成本，難以實(shí)現(xiàn)堆肥設(shè)備化。而烘干設(shè)備利用工廠自產(chǎn)的沼氣，對(duì)預(yù)處理出來的殘?jiān)捎没鹧婧蜔煔膺M(jìn)行直接烘干，完成了對(duì)餐廚殘?jiān)拿撍?、殺菌、微量碳化以及干燥處理。本設(shè)備的熱效率高，可直接收集尾氣，且滅菌徹底。此外，它縮小了物料體積，可將紙張和抹布等木質(zhì)素碳化充當(dāng)碳源，以保證碳氮比為30:1～25:1，同時(shí)可將餐廚殘?jiān)薪饘?、陶瓷以及玻璃等作為透氣支撐物。在后續(xù)的堆肥工藝中，采用純減法進(jìn)行處理，相當(dāng)于沒有添加堆肥所需的輔助支撐物，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備堆肥小型化。因?yàn)椴蛷N殘?jiān)捌陬A(yù)處理中不進(jìn)行分揀工序，所以餐廚垃圾殘?jiān)袝?huì)含有玻璃、陶瓷、紙巾、木筷、塑料以及金屬塊等。經(jīng)過烘干設(shè)備處理后，在340℃左右的沼氣火焰作用下，其中的紙巾、木筷以及塑料部分發(fā)生碳化，以彌補(bǔ)堆肥碳源的不足。此外，玻璃、陶瓷以及金屬塊在烘干滾筒和堆肥滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)中相互沖擊，可破碎餐廚固體廢棄物中的有機(jī)物，使有機(jī)物的體積再次減小。通過封閉式篩分裝置，可分離出大塊的無機(jī)物，而篩下的較小顆粒有機(jī)物進(jìn)入后續(xù)堆肥設(shè)備中繼續(xù)進(jìn)行好氧堆肥。熟化后的有機(jī)肥顆粒經(jīng)過重力篩剔除沙石，然后進(jìn)入造粒、包裝以及銷售系統(tǒng)[1]。

1 烘干設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

烘干設(shè)備由進(jìn)料裝置、上筒體及導(dǎo)料葉片、下筒體及導(dǎo)料葉片、出料裝置、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、熱風(fēng)爐、余熱利用裝置、預(yù)熱混風(fēng)裝置以及機(jī)架組成，如圖1所示[2]。

機(jī)架上安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)加熱脫水部和恒溫脫水部，且恒溫脫水部位于加熱脫水部的下方。機(jī)架上安裝有用于帶動(dòng)加熱脫水部轉(zhuǎn)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于帶動(dòng)恒溫脫水部轉(zhuǎn)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。加熱脫水部的一端安裝有上筒進(jìn)料部，另一端安裝有上筒導(dǎo)料部。恒溫脫水部的一端安裝有下筒進(jìn)料部，且位于上筒導(dǎo)料部的下方。它的進(jìn)料口與上筒導(dǎo)料部的出料口相接。恒溫脫水部的一端安裝有出料部，其進(jìn)料口與恒溫脫水部的出料口相接。上筒導(dǎo)料部上連接有加熱脫水的熱源部，上筒進(jìn)料部上連接有用于回收余熱利用部。下筒進(jìn)料部上連接有用于收集恒溫脫水部內(nèi)的尾氣，并將收集的尾氣通入熱源部的尾氣收集部[3]。

2 烘干設(shè)備的工作原理

初始物料由加熱脫水部的進(jìn)料螺旋輸送至上筒體內(nèi)，從右至左依次經(jīng)過上筒快速導(dǎo)料段、預(yù)熱蒸發(fā)段和微量碳化段，被筒體內(nèi)壁上的多個(gè)抄料板抄起下落形成料幕。原始物料與熱源部產(chǎn)生的高熱空氣經(jīng)預(yù)熱處理后，與尾氣收集的風(fēng)機(jī)形成了負(fù)壓熱氣流，并利用負(fù)壓熱氣流進(jìn)行充分熱交換，將物料中的水分蒸發(fā)帶走。物料行進(jìn)方向與熱風(fēng)氣流方向相反。以上工作采用了逆向交叉換熱蒸發(fā)原理。

初始物料經(jīng)過上筒逆風(fēng)推進(jìn)至高溫?zé)犸L(fēng)產(chǎn)生段附近，被逐步強(qiáng)制加熱脫水，后經(jīng)由上筒導(dǎo)料部的導(dǎo)料螺旋進(jìn)入下筒進(jìn)行恒溫蒸發(fā)，進(jìn)一步脫去多余水分，最后從下筒出料部經(jīng)由出料螺旋排出并輸送至下道工序設(shè)備中。

圖1 烘干設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

物料干燥過程中產(chǎn)生的余熱通過余熱回收部經(jīng)過換熱器進(jìn)行熱交換。充分交換后的新鮮熱空氣進(jìn)入下筒恒溫蒸發(fā)部進(jìn)行預(yù)熱再利用，以降低熱損耗。下筒尾氣回收部將帶有余熱的濕焓熱空氣，在混風(fēng)箱中進(jìn)行風(fēng)量補(bǔ)充和閃蒸脫水后，經(jīng)引風(fēng)抽入熱風(fēng)爐以接受燒嘴產(chǎn)生的高溫火焰的加熱。濕焓熱空氣在熱風(fēng)爐中進(jìn)行充分混合加熱并滅焰后形成高熱空氣，高熱空氣再次進(jìn)入上筒進(jìn)行初始物料的干燥，如此周而復(fù)始以達(dá)到節(jié)能干燥的目的[3]。

3 烘干設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

烘干設(shè)備的工藝參數(shù)，如表1所示。烘干設(shè)備所處位置的氣象資料表，如表2所示。烘干設(shè)備參數(shù)的確定，如表3所示。

表1 烘干設(shè)備的工藝參數(shù)

表2 烘干設(shè)備所處位置的氣象資料表

表3 確定的烘干設(shè)備參數(shù)

4 烘干設(shè)備簡化模型的計(jì)算

本文依據(jù)《干燥設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》《熱管節(jié)能減排換熱器設(shè)計(jì)與應(yīng)用》《轉(zhuǎn)筒干燥機(jī)》相關(guān)理論知識(shí)設(shè)計(jì)計(jì)算。利用能量守恒原理，系統(tǒng)中熱量和風(fēng)量能夠相對(duì)平衡，以最經(jīng)濟(jì)的能源投入和消耗，最大限度地使設(shè)備發(fā)揮效益。烘干設(shè)備簡化模型的計(jì)算，如圖2所示[2,4]。圖2中各參數(shù)符號(hào)及單位說明，如表4所示。

5 結(jié)論

（1）該設(shè)備利用可再生沼氣作為燃料對(duì)空氣進(jìn)行加熱，完成了對(duì)餐廚垃圾的脫水、殺菌、微量碳化以及干燥。通過氣-氣熱管換熱器對(duì)尾氣進(jìn)行循環(huán)利用，可有效降低沼氣的使用量，相比單筒直排式烘干機(jī)可節(jié)約40%～50%的沼氣使用量，從而滿足垃圾處理廠沼氣的自給量。此外，剩余沼氣可以用來發(fā)電和供暖等，以實(shí)現(xiàn)多種經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

圖2 簡化模型的計(jì)算

表2 圖4中各參數(shù)符號(hào)及單位說明

（2）該設(shè)備采用無軸螺旋給料機(jī)，確保了復(fù)雜多樣物質(zhì)結(jié)構(gòu)的餐廚垃圾的連續(xù)均勻給料，減少了餐廚垃圾中夾雜其他無機(jī)材料所造成的卡堵現(xiàn)象，降低了由于堵塞產(chǎn)生的檢修和人工費(fèi)用，大大降低了運(yùn)行成本。

（3）該設(shè)備在全密閉的設(shè)備腔體內(nèi)完成餐廚殘?jiān)母稍?，后?jīng)冷凝池生物除臭，不會(huì)污染環(huán)境。此外，冷凝水中含有大量的有機(jī)質(zhì)成分，可以作為下道工序制作液態(tài)有機(jī)肥的理想原料，符合國家的環(huán)保政策和要求。

（4）該設(shè)備能將餐廚垃圾直接進(jìn)行集中處理，減少了存放時(shí)間，緩解了因腐敗發(fā)臭而招致蚊蠅的現(xiàn)象，優(yōu)化了衛(wèi)生環(huán)境，減少了運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸過程中二次污染的可能，并實(shí)現(xiàn)了源頭處理和就地利用。肥料轉(zhuǎn)化率為餐廚垃圾固態(tài)物總量的70%～90%。

（5）餐廚垃圾經(jīng)該烘干設(shè)備加工后，所有的病菌被400～800℃的高溫所消滅，并可達(dá)到有益菌重新接種前的最佳溫度和濕度。

（6）該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，比傳統(tǒng)同產(chǎn)能的干燥設(shè)備占地面積減少了50%，且操作方便。