立式糞肥發酵罐尾氣廢熱回收利用及凈化除臭嫁接改造技術

辛守帥，張寶珣，劉宗正，楊世紅，劉迎春

（青島市畜牧獸醫研究所，山東 青島 266100）

立式糞肥發酵罐在有氧的情況下通過微生物有氧發酵和有氧碳化降解糞肥有機質產生熱量，通過蒸發的方法排出糞肥中的水分和降解糞肥有機質產生的水分、氨氣、硫化氫和二氧化碳等物質，以混合水蒸氣的方式排出發酵罐體，達到糞肥無害化降解、干燥及肥料化的目的。該技術的特點是罐體封閉、占地面積少及自動化程度高，主要缺點是能耗較大，低溫環境下必須利用輔助加熱系統。罐體內含有大量水蒸氣、氨、硫化氫和二氧化碳等物質的高溫尾氣（65°C左右）源源不斷排出，大部分直接排入大氣或者通過各種除臭設備處理，成本高、耗能大、噪音高，嚴重影響周邊環境。同時罐體發酵碳化糞肥需要大量熱能，利用鍋爐或電加熱供熱不但需要大量的人力、物力和財力，還有可能污染環境。

本技術通過對尾氣管路嫁接改造，通過熱交換器不僅回收尾氣大量的熱能返回發酵罐再利用，提高發酵罐內溫度，同時提高糞肥處理效率，通過熱交換器的冷凝作用，回收尾氣中的氨和硫化氫等物質除臭并肥料化利用，減少大氣污染。

1 原理

立式糞肥發酵罐產生的尾氣溫度一般在60～65℃之間，以高溫廢氣的形式排到室外，造成環境污染并產生較大的噪音。

本技術就是通過嫁接改造尾氣排氣管路與熱交換器相連接，形成尾氣排放通路：高溫高濕的尾氣自上而下通過熱交換器，其內能通過尾氣熱交換列管傳遞到熱交換器的水中，使排出的高溫尾氣通過熱交換器自上而下逐漸降溫，并從熱交換器底部排到室外，達到熱交換器水自下而上逐漸加溫的目的；熱交換器頂部加溫后的新風出口與鼓風機連接形成新風通路：新風自下而上通過熱交換器，其水中的內能通過新風熱交換列管逐漸傳遞到新風中，使進入的新風自下而上逐漸加溫，從熱交換器頂部加溫后新風出口進入連接的高壓風機給發酵罐糞肥供氧，熱交換器出來較高溫度的新風疊加高速高壓鼓風機進一步壓縮，產生更高溫度的新風，輸送到糞肥發酵罐中。以上過程周而復始，提高發酵罐內溫度，縮短糞肥處理時間，提高糞肥處理效率，節約能源。由于熱交換器的冷凝作用，使冷凝尾氣中的氨氣和硫化氫等物質肥料化利用；風機與熱交換器串聯，熱交換器起到了消音器的作用，進而大幅度降低高速風機產生的噪音。

2 獨立單立式糞肥發酵罐熱交換器嫁接流程

獨立單立式糞肥發酵罐熱交換器嫁接流程，見圖1。

圖1 獨立單立式糞肥發酵罐熱交換器嫁接流程圖

3 熱交換器的制作

以100 m3單罐立式糞肥發酵罐 （高度8.5 m左右）為例熱交換器的制作，見圖2、圖3。

圖2 單罐立式糞肥發酵罐熱交換器示意圖

圖3 熱交換器橫斷面示意圖

3.1 制作材料

選擇或制作一根內徑500～550 mm、壁厚2～3 mm、長度6.5 m左右的鍍鋅鐵管（最好是不銹鋼管）作為熱交換器外壁；兩個直徑略大于熱交換器直徑的熱交換液封堵，厚度5 mm左右；兩個直徑略大于熱交換器直徑的尾氣和新風隔離封堵，厚度1.2 mm左右；一個直徑大于熱交換器直徑200 mm的底座；一個直徑略大于熱交換器直徑尾氣室上封蓋；長度6 m左右、直徑50 mm、管壁厚度1.2～1.5 mm 304不銹鋼換熱管20根；外徑200 mm PVC連接管約20 m及相應的連接配件；外徑25 mm噴淋管約10 m，噴淋頭一個及相應管件；外徑200 mm與熱交換器外壁相應材料的法蘭4個（進出風口）；量程0～100°C溫度傳感器及顯示控制器1套；其他如水箱、冷凝液排出管和冷凝液收集儲存管等配件若干。

3.2 制作參數

尾氣上氣室高度300 mm左右，尾氣下氣液分離室高度400 mm左右，上下新風氣室高度300 mm左右，冷凝液排出口在尾氣下氣液分離室底部，直徑50 mm左右（便于清理）；尾氣熱交換管長度600 mm左右，新風熱交換管長度540 mm左右；熱交換器氣液上下封蓋及尾氣、新風上下隔離封開口直徑與熱交換管相適應，開口布局按附圖2，熱交換管按照附圖2所示進行制作焊接；上下各氣室進出口按照附圖3相應的位置大小進行開口焊接；其他按照附圖2進行安裝焊接等。

3.3 試壓

把熱交換器灌滿水，通水試壓對有滲漏的地方進行補焊，試壓成功后把兩端堵頭焊接密封或者法蘭密封。

3.4 保溫

把整個熱交換器外壁附加厚度大于50 mm高密度聚氨酯保溫層進行保溫處理。

4 設備的嫁接安裝

熱交換器直立安裝在底座平臺上并固定牢固，上部可與發酵罐連接固定確保安全；發酵罐尾氣通過排風機用PVC管道與熱交換器尾氣入口相連，并做保溫處理；熱交換器新風出口用PVC管道與增壓風機相連，并作保溫處理；熱交換器尾氣排出口通過PVC管道相連，高于發酵罐排入大氣；熱交換器新風進口最好與空氣過濾器相連，這樣能夠更好地保護增壓泵；冷凝液排放口與液體糞肥收集罐相連；其他熱交換液加注、噴淋管道及傳感器等安裝連接。

5 應用效果

本熱交換器高溫尾氣通過熱交換管自上而下溫度逐漸降低，新風通過熱交換管自下而上溫度逐漸增高，新風通過熱交換出口溫度接近尾氣入口溫度，熱回收效率相對新風入口溫度超過80%。換熱后的新風再通過加壓風機進一步提高入發酵罐吹風溫度，可去掉發酵罐加熱設施，降低能耗，提高糞肥處理效率。

本熱交換器具有冷凝尾氣的作用，可將尾氣中的氨氣和硫化氫氣體通過冷凝的方法變成碳酸銨及硫酸銨等以液體形式分流出來，肥料化利用，減少大氣污染。風機的噪音通過熱交換器中水的吸收可比原來降低80%以上。

6 注意事項

通過本熱交換器大幅度提高發酵罐溫度，預防發酵罐溫度超溫，可通過加大投料和增加放料的方法解決。冬季溫度較低時，如果設備停用，要放凈熱交換器內的水，以防凍結損壞熱交換器。可添加防凍液預防。