一種多反應釜并聯工作的大型廚余機的設計方案

摘 ?要：隨著環保理念的提出，人們對于各類垃圾處理工作的重視程度越來越高。其中廚余垃圾由于具有較高的可回收再利用價值，更受到人們的高度關注。傳統垃圾廚余機在產量上存在一定的局限性，以下本文主要結合某65T餐廚垃圾工程機供貨項目設計實例，對一種多反應釜并聯工作的大型廚余機的設備設計技術展開了分析。該廚余機可以支持單次大體量廚余垃圾的處理，并且具有較強的環保性能，符合當前行業技術發展趨勢。具體主要圍繞多反應釜并聯、變頻電機和烘干機三個方面對該大型廚余機設計方法進行了探討，分別給出了可靠的設備設計方案，并對設計方案優化和效益情況進行了分析，希望能夠為類似項目設計提供參考。

關鍵詞：多反應釜;并聯工作;大型廚余機;設計方案

廚余垃圾作為一種有機垃圾，經恰當處理后，能夠轉化為可回收利用資源，提高其利用率。隨著人們生活水平的提高，廚余垃圾的產生量呈現日益增加的趨勢，由此，廚余垃圾處理機器設計逐漸傾向于大型化。但是相比較于傳統的小型廚余機而言，大型廚余機無論在機械使用還是結構設計方面，存在較大差異。因此，大型廚余機設計存在一定挑戰。

1 項目概況

某65T餐廚垃圾工程機供貨項目，該項目屬于一項大型廚余機設計，項目工期為60天，項目價值共計780萬左右，資金投入較高，對于設計成果要求也較為嚴格。經過前期設計調研發現，本項目主要存在以下幾方面難點問題：首先，所設計機器的日廚余垃圾處理量高達65T以上，這在以往的同類產品當中，并沒有過多的設計參考案例，屬于突破性挑戰之一。其次，考慮到實際廚余垃圾處理過程中的負荷量不確定性因素，很有可能會出超負荷運行狀況，如何保證機器使用過程中的安全性是另一個需要重點考量的問題。再者，大型廚余機的使用必然會產生大量的電力能源損耗，如何在保證設備功能的基礎上，進一步實現能源節約，使之符合當前環保發展需求，同樣至關重要。

2 設計方案

2.1 多反應釜并聯設計

反應釜是一種提供給物質進行化學或物理反應的容器，在廚余垃圾處理過程當中，所使用的工藝機器一般多為單反應釜裝置，功能較為單一，日處理產量也存在一定限制。基于本次項目設計需求，傳統反應釜裝置設計方法并不是十分適用[1]。因此，經過多番理論研究以及試驗分析，本次設計最終采用了多反應釜并聯設計方案。相比較于單一反應釜或者多反應釜串連設計方式而言，多反應釜并聯設計可以在同等情況下成倍增加產量并能保證產品的轉化率一致，從而降低機器使用成本，提高收益率。為了提高反應釜的控制精度，本次項目深入融合了信息技術，采用自動化控制系統，原有的處理機器程序不適用并聯運行，所以項目設計中還針對原反應器的儀表等進行了適當的程序改造。所使用的反應釜數量為7臺，每臺反應釜產量參數為12.7T，同時并聯作業可以滿足65T產量需求。

2.2 變頻電機設計

變頻器的基本原理是將原來直接通入定子繞組的工頻交流電先行通入變頻器，在變頻器內部通過電子變流技術將工頻交流電進行整流后再進行逆變，使其輸出的交流電為頻率變化可以控制的，然后江這樣的交流電再通入定子繞組內，通過變頻器改變頻率，可以使電機的轉速下降，同時還能保證其輸出適當的轉矩。轉速的改變可以由操作人員根負載的需要隨時進行調整，其調整的依據是電機輸出的轉矩能達到拖動負載的需求，能夠有效滿足拖動負載的需要，依據負載輸出功率，這樣可以有效降低回路電流和輸出功率值，既不會造成浪費又不會出現出力不夠的情況，是一種節能高效的調速方式。

該類電機的優勢在于以下幾點：其一，可以頻繁啟動和制動，不會造成明顯的設備損耗，能夠有效延長設備使用壽命;其二，可以承受較大的電壓沖擊，從最小設備運行速度變到最大運行速度的過程中，不需要進行檔位調節，能夠最大程度保障設備功能調整效率;其三，變頻電機使用過程中產生的震動聲音較小，不會造成明顯的噪音污染[2]。本項目當中，由于預設計的廚余垃圾處理機為大型設備系統，所以對于電力系統功率提供要求較高，在實際處理過程中，受到多方面因素影響，比如投料人員不專業等，有可能向反應釜中加入的廚余垃圾會超量，造成機器負荷過重。如果采取傳統的電機， 不僅會產生較高的電力能源消耗，增加廚余垃圾處理成本，而且還有可能是因為機器超負荷工作導致出現嚴重的設備運行安全事故。而且采用的多臺反應釜并聯工作模式，更需要大量的電量支持，同時也有可能電力使用需求連續發生變化。基于此，本次設計過程中采用了變頻電機裝置，以達到節點節能目標。

2.3 烘干機設計

本項目中原有的廚余機設備物料烘干工藝主要采用的傳統導熱油循環技術，該種烘干技術的作用原理是通過換熱器或加熱板給帶水的物料加熱干燥，或者通過熱油系統吸收塔脫除的尾氣，同時加入甲醇作為混合燃料，為裝置提供熱源。其優勢在于可以在低壓的情況下達到高溫加熱效果，從而實現物料烘干目的。但是該工藝技術的應用需要消耗大量的導熱油，對于小型廚余垃圾處理工作而言，成本和產出可以達到相對平衡的狀態，但是對于大型廚余機而言，則會極大地增加成本[3]。而且導熱油系統運行過程中會存在較多的安全風險，比如導熱油系統運行過程中當壓力表、溫度表損壞，表針指示不準，設備及管道超溫、超壓或設備、管道堵塞、腐蝕損壞，超過設備管道承受能力時，可能會發生爆裂引起物理性爆炸事故;再比如，導熱油系統內的導熱油管道堵塞、導熱油泵停運等會使導熱油局部過熱，油管強度降低，會發生導熱油泄漏，可能引發火災事故;另外，導熱油和管線中殘留水分極易引起突沸，有可能導致導熱油從高位槽溢出，引發火災、燙傷事故;或者導熱油等高溫介質管道和設備無保溫隔熱措施或保溫隔熱措施失效，人體接觸時，也有發生高溫燙傷的危險。

在這種多重因素考慮下，本項目設計過程中將傳統導熱油循環系統改為了烘干機裝置，主要烘干原理如下：通過風機吹入大量的風，通過加熱棒加熱風，大量的熱風穿過物料，形成烘干物料的效果，烘干后的物料再經過反應釜發酵產出有機肥料。這種改良工藝不僅對原有的廚余垃圾物料烘干技術進行了有效改善，提高了廚余垃圾處理的安全性與可靠性，而且該設計方案對于公司來說也是一項技術創新，對公司日后同類項目的機器設備設計開發，又增加了具有實際參考意義的設計案例，具有非常強的實際項目產出價值[4]。

2.4 設計優化和效益分析

本次項目最終取得了值得肯定的效果，經過后期上線運行測試證明，該多反應釜并聯工作的大型廚余機功能完善、運行流暢，單日產量大幅提升，且最后廚余物料幾乎沒有產生額外垃圾，大部分轉化為有機肥料，剩余的油脂和污水則經過二次處理后而言進入了循環利用階段。但是在實際運行過程中也發現了產量空間的控制難度較大，基于此，本次設計最后進行了一定改動，預留了產量空余空間，加上原有的產量空間，共設計有80T的空余量，進一步提升了機器性能。餐廚垃圾成為人人頭痛的大問題，本次項目所研發的廚余機能有效的減少政府處理廢棄物的壓力，同時也能通過該項目所研發的產品進行盈利，與其他企業或單位達到合作共贏的結果。這對于促進廚余垃圾處理進一步向著環保方向發展也作出了巨大貢獻，具有很強的社會意義[5]。

3 結束語

本次針對大連65T餐廚垃圾工程機供貨項目所研發的多反應釜并聯工作的大型廚余機最后獲得了投資方的高度認可，項目成績突出。通過本次設計積累了大量關于多反應釜并聯工作的大型廚余機設計的理論和實踐經驗，設計方案日后的應用空間巨大，無論對于公司發展而言還是對于環保事業而言，都具有十分積極的促進作用，值得被廣泛推廣應用。

參考文獻

[1] 苑明華， 李德祥， 巫世財，等. 一種廚余垃圾處理系統及廚余機：， CN208712497U[P]. 2019.

[2] 華明. 一種餐廚廚余垃圾回收破碎機：.

[3] 劉鐸， 劉馭東. 一種廚余垃圾油脂化反應釜：， CN210875319U[P]. 2020.

[4] 郭淑青， 董向元， 劉景梅，等. 一種廚余廢物的有效利用方法：， CN110860275A[P]. 2020.

[5] 趙應松. 一種工作效率高的反應釜容器：， CN212819835U[P]. 2021.