浙江省嵊州市科靈機(jī)械有限公司 馬科林

浙江理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 李 革

對生豬而言，從小豬生下來到最后出欄，死亡率是10%左右；家禽正常發(fā)病死亡率8%—10%。因此，全國每天產(chǎn)生畜禽動(dòng)物尸體的數(shù)量非常大。國內(nèi)外動(dòng)物尸體的處理方法主要有高溫化制煉油脂、直接填埋、高溫蒸煮消毒后填埋、堆肥和直接焚燒。盡管目前的動(dòng)物尸體處理設(shè)備種類繁多，但是往往存在著動(dòng)物尸體無害化處理不徹底，存在病菌傳播安全隱患。

動(dòng)物尸體是有機(jī)物質(zhì)，常溫下腐敗發(fā)臭，高溫下助燃?xì)饣?、變成灰肥。利用?dòng)物尸體的這一特點(diǎn)，本文研發(fā)了動(dòng)物尸體氣化焚燒爐，利用尸體自身的能量，加速燒盡畜禽動(dòng)物尸體，縮短焚燒處理時(shí)間，可一次性把500 公斤重的動(dòng)物尸體在4 小時(shí)內(nèi)化為灰燼，焚燒過程無色無味，對外排放的高溫?zé)煔獠粫Νh(huán)境造成二次污染。

一、動(dòng)物尸體氣化焚燒爐的結(jié)構(gòu)

動(dòng)物尸體氣化焚燒爐主要由氣化爐體、點(diǎn)火裝置、氣化器噴火口的點(diǎn)火裝置、帶防爆功能爐蓋裝置、電器自動(dòng)化控制系統(tǒng)、高溫焚燒爐使用的動(dòng)物尸體切碎裝置（也稱為軋碎裝置）等六大關(guān)鍵部分組成，如圖1 所示。

圖1 動(dòng)物尸體氣化焚燒爐結(jié)構(gòu)簡圖

氣化爐體采用圓柱形爐體結(jié)構(gòu)，頂部安裝動(dòng)物尸體切碎裝置10，動(dòng)物尸體用吊機(jī)直接吊入切碎裝置中，切碎后掉入爐中。動(dòng)物尸體切碎裝置上部有密封頂蓋4，燃料（塊煤）經(jīng)升運(yùn)機(jī)提升至儲煤箱后，由爐體上部側(cè)壁四根均衡配置的輸送管定時(shí)定量與被切碎的動(dòng)物尸體交替輸入，爐內(nèi)的物料（切碎的病死豬和煤塊）裝到定量后，頂蓋和塊煤輸送管口隨即蓋嚴(yán)密封；爐體底部安裝有氣化器的點(diǎn)火裝置7，初期用電加熱點(diǎn)燃煤塊，點(diǎn)燃后，點(diǎn)火裝置熄滅并迅速冷卻和保護(hù)；煤塊燃燒后把動(dòng)物尸體烘烤至冒煙流油直至氣化成可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w從爐膛上部的輸氣管道2 流向噴火口8，經(jīng)噴火口點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃后，火把樣火焰從噴火口劇烈噴射，噴射出來的熱氣可用于燒水、煮飼料。爐體一側(cè)設(shè)有多個(gè)進(jìn)風(fēng)口1，燃燒氣化所需要的空氣由高壓調(diào)速風(fēng)機(jī)強(qiáng)制送風(fēng)，通過調(diào)速來控制不同的產(chǎn)氣量。高濃度可燃?xì)怏w通過配風(fēng)機(jī)配風(fēng)混合后，供氣化器噴火口（燃燒器）燃盡，燃燒過程所產(chǎn)生的塵粒強(qiáng)制吸入水過濾除塵及空氣凈化裝置進(jìn)行處理，動(dòng)物尸體氣化焚燒爐內(nèi)襯有耐火材料的爐膛，隔熱，耐高溫。

二、氣化器的點(diǎn)火裝置

爐內(nèi)底部的氣化發(fā)生器點(diǎn)火裝置7 是動(dòng)物尸體氣化焚燒爐的關(guān)鍵裝置之一，如何將含水率很高物料（冰凍的病死豬尸體和煤塊）點(diǎn)燃，且在點(diǎn)燃后爐膛溫度很高的情況下，點(diǎn)火裝置不被燒毀是解決該裝置的核心所在，該技術(shù)已獲國家發(fā)明專利。

氣化器點(diǎn)火裝置由大功率電熱絲管、耐火板、隔熱板、絕緣板、風(fēng)室和煙火溫度探測器等組成。針對含水率很高的物料，采用大功率電熱絲管進(jìn)行加熱點(diǎn)火，煤在點(diǎn)燃過程中（一般10—15 分鐘），產(chǎn)生高溫缺氧情況并釋放出大量可燃?xì)怏w開始燃燒，由于爐膛內(nèi)極聚高溫，大功率電熱絲管極易被燒毀、熔化。為確保氣化器點(diǎn)火裝置的安全，采用了配風(fēng)冷卻的方法，即氣化器點(diǎn)火裝置對物料進(jìn)行加熱點(diǎn)火后，由配風(fēng)機(jī)向氣化器點(diǎn)火裝置中的風(fēng)室強(qiáng)制送風(fēng)，對大功率電熱絲管進(jìn)行冷卻、同時(shí)對爐內(nèi)也充入氧分助燃。直到整個(gè)氣化焚燒工作結(jié)束，配風(fēng)機(jī)向氣化器點(diǎn)火裝置中的風(fēng)室強(qiáng)制送風(fēng)才會停止。

三、氣化器噴火口的點(diǎn)火裝置

氣化器噴火口是將焚燒爐內(nèi)物料產(chǎn)生成的可燃?xì)怏w在此完全燃燒盡。因?yàn)榉贌隣t內(nèi)物料產(chǎn)生的可燃?xì)怏w濃度和溫度都相對較低，而且含水汽較多，用一般的明火無法點(diǎn)燃，無法保證完全燃燒，易產(chǎn)生有害氣體，污染環(huán)境。針對以述問題，本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)了汽化器噴火口的點(diǎn)火裝置（如圖2 所示）。

圖2 氣化器噴火口的點(diǎn)火裝置簡圖

其主要包括點(diǎn)火熱管1、加熱電熱管2、送風(fēng)小管3、風(fēng)室5、燃?xì)夤?、輸氣管等。多個(gè)時(shí)間繼電器分別和點(diǎn)火熱管、加熱電熱管以及風(fēng)機(jī)電連接，燃?xì)夤苁且粋€(gè)兩頭通、中間有圓筒狀膨大的輸氣管道，在膨大的圓筒部分容納了二道電熱管和風(fēng)室，風(fēng)室頂上固定著多支送風(fēng)小管，圍繞著送風(fēng)小管設(shè)置了二道電熱管，間隔一定距離。通過建立加熱、送風(fēng)、輸氧、點(diǎn)火等一系列系統(tǒng)控制手段，形成氣化器噴火口的點(diǎn)火裝置。該裝置有雙層電熱絲管，在對焚燒爐內(nèi)物料產(chǎn)生的可燃?xì)怏w加熱的同時(shí)進(jìn)行點(diǎn)燃。在氣化器噴火口的上端增加了一個(gè)二次燃燒室，確保燃燒完全，避免有害氣體外泄。

本文對燃燒條件進(jìn)行了諸多因素的分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立了加熱、送風(fēng)、輸氧、點(diǎn)火等一系列系統(tǒng)控制模型，通過使用加熱電熱絲管、點(diǎn)火電熱絲管、二次燃燒室、燃?xì)夤?、輸氣管、時(shí)間斷電器、風(fēng)機(jī)等等的合理布局與配合運(yùn)用，達(dá)到在點(diǎn)火燃燒過程中無色、無味、無煙的目的。

四、高溫焚燒爐使用的切碎裝置

設(shè)置高溫焚燒爐切碎裝置是為避免病死豬在分解過程中對工作環(huán)境造成二次污染及病菌的傳播，保證工作環(huán)境干凈、衛(wèi)生。

傳統(tǒng)的動(dòng)物尸體分解、切碎過程一般是在處理廠所的固定點(diǎn)分解，切碎后再運(yùn)送到動(dòng)物尸體氣化焚燒爐前投入爐內(nèi)，這樣一來極易造成工作環(huán)境的二次污染及病菌傳播，而且，切碎裝置每次使用后都必須作消毒處理，工作繁瑣。

本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)了與高溫焚燒爐一體的尸體切碎裝置（如圖3 所示）。該裝置配置在焚燒爐頂蓋的下面，主要包括軋輥1、切刀塊2、水箱、密封裝置、底座10。軋輥1上安裝了數(shù)個(gè)切刀塊2，切刀塊參差排列、互相對應(yīng)，當(dāng)軋輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，反向旋轉(zhuǎn)的兩組切刀塊就會從動(dòng)物尸體上扒下肉塊來，落入下方的焚燒爐堂內(nèi)；每根軋輥的端部都有注水孔，另一端軸向設(shè)置了出水孔，冷卻水可以從軋輥內(nèi)部流過，用冷卻水強(qiáng)制冷卻，確保切碎裝置機(jī)體及滾軸部件表面溫度在350℃左右，避免高溫對切碎裝置的滾軸及刀體產(chǎn)生表面退火、變形。作業(yè)時(shí)，圖1上的頂蓋4 打開，將動(dòng)物尸體用吊機(jī)投入切碎裝置10 中，經(jīng)切碎后落入爐內(nèi)。當(dāng)爐內(nèi)的物料（軋碎的病死豬和煤塊）裝到定量后，隨即將頂蓋4 蓋嚴(yán)，物料在爐內(nèi)燃燒的同時(shí)，也對切碎裝置進(jìn)行了高溫消毒。

圖3 焚燒爐切碎機(jī)裝置簡圖

針對動(dòng)物尸體氣化焚燒后產(chǎn)生的氣體和塵粒難以處理的問題，本文采用水過濾空氣凈化裝置對氣化焚燒過程中產(chǎn)生的氣體和塵粒進(jìn)行過濾和凈化。為解決燃料（塊煤）的定時(shí)定量均布投入，塊煤經(jīng)升運(yùn)機(jī)提升至儲煤箱后，可由爐體上部側(cè)壁四根均衡配置的輸送管定時(shí)定量均布投入爐內(nèi)。為方便用戶操作使用，減少人工勞動(dòng)時(shí)間，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少與動(dòng)物尸體的接觸機(jī)會，我們研制了動(dòng)物尸體氣化焚燒爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由控制器、電路板等組成，通過程序設(shè)定，自動(dòng)完成對煤和動(dòng)物尸體的軋碎加入、氣化焚燒爐的點(diǎn)火、氣化器噴火口燃燒裝置的點(diǎn)火、水降溫系統(tǒng)和水過濾空氣凈化裝置的運(yùn)行、爐內(nèi)定時(shí)供風(fēng)輸氣、報(bào)警等全過程控制。

本文設(shè)計(jì)的動(dòng)物焚尸爐把傳統(tǒng)的焚燒爐和切碎裝置合二為一，是對動(dòng)物尸體氣化焚燒爐的重大改進(jìn)。

五、主要性能指標(biāo)

序號 名稱 指標(biāo)1小時(shí)處理量 ≥125 kg/h 2 百公斤被焚燒動(dòng)物尸體耗電量 ≤30 kW·h/100kg 3 百公斤被焚燒動(dòng)物尸體耗煤量 ≤48 kg 煤/100kg 4點(diǎn)火時(shí)間 ≤20 min 5設(shè)備噪聲 ≤85dB（A）

六、結(jié)論

本文研制的動(dòng)物尸體焚燒爐占地面積小，無害化處理成本低，適用于各類大小畜禽定點(diǎn)屠宰場、大小畜禽養(yǎng)殖場的病害動(dòng)物尸體的無害化集中處理。該設(shè)備通過相對密封的高溫氣化裝置，將動(dòng)物尸體在高溫缺氧的條件下氣化成可燃?xì)怏w而完全燃燒，解決了處理成本高的問題，避免了尸體在焚燒過程對大氣環(huán)境的污染，做到真正無害化處理。經(jīng)過上百次的動(dòng)物尸體焚燒試驗(yàn)和可靠性考核，已被焚燒處理的病死豬達(dá)6.5 萬多公斤。作為根據(jù)動(dòng)物尸體特性研發(fā)的一種安全、環(huán)保的無害化處理設(shè)備，具有一次性投資少，占地面積小，使用成本低等優(yōu)勢，市場前景廣闊。