動物尸體氣化焚燒爐研制

浙江省嵊州市科靈機械有限公司 馬科林

浙江理工大學機械工程學院 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)生畜禽動物尸體的數(shù)量非常大。國內外動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。盡管目前的動物尸體處理設備種類繁多，但是往往存在著動物尸體無害化處理不徹底，存在病菌傳播安全隱患。

動物尸體是有機物質，常溫下腐敗發(fā)臭，高溫下助燃氣化、變成灰肥。利用動物尸體的這一特點，本文研發(fā)了動物尸體氣化焚燒爐，利用尸體自身的能量，加速燒盡畜禽動物尸體，縮短焚燒處理時間，可一次性把500 公斤重的動物尸體在4 小時內化為灰燼，焚燒過程無色無味，對外排放的高溫煙氣不會對環(huán)境造成二次污染。

一、動物尸體氣化焚燒爐的結構

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

圖1 動物尸體氣化焚燒爐結構簡圖

氣化爐體采用圓柱形爐體結構，頂部安裝動物尸體切碎裝置10，動物尸體用吊機直接吊入切碎裝置中，切碎后掉入爐中。動物尸體切碎裝置上部有密封頂蓋4，燃料（塊煤）經(jīng)升運機提升至儲煤箱后，由爐體上部側壁四根均衡配置的輸送管定時定量與被切碎的動物尸體交替輸入，爐內的物料（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密封；爐體底部安裝有氣化器的點火裝置7，初期用電加熱點燃煤塊，點燃后，點火裝置熄滅并迅速冷卻和保護；煤塊燃燒后把動物尸體烘烤至冒煙流油直至氣化成可燃氣體?？扇細怏w從爐膛上部的輸氣管道2 流向噴火口8，經(jīng)噴火口點火裝置點燃后，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。爐體一側設有多個進風口1，燃燒氣化所需要的空氣由高壓調速風機強制送風，通過調速來控制不同的產(chǎn)氣量。高濃度可燃氣體通過配風機配風混合后，供氣化器噴火口（燃燒器）燃盡，燃燒過程所產(chǎn)生的塵粒強制吸入水過濾除塵及空氣凈化裝置進行處理，動物尸體氣化焚燒爐內襯有耐火材料的爐膛，隔熱，耐高溫。

二、氣化器的點火裝置

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

氣化器點火裝置由大功率電熱絲管、耐火板、隔熱板、絕緣板、風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行加熱點火，煤在點燃過程中（一般10—15 分鐘），產(chǎn)生高溫缺氧情況并釋放出大量可燃氣體開始燃燒，由于爐膛內極聚高溫，大功率電熱絲管極易被燒毀、熔化。為確保氣化器點火裝置的安全，采用了配風冷卻的方法，即氣化器點火裝置對物料進行加熱點火后，由配風機向氣化器點火裝置中的風室強制送風，對大功率電熱絲管進行冷卻、同時對爐內也充入氧分助燃。直到整個氣化焚燒工作結束，配風機向氣化器點火裝置中的風室強制送風才會停止。

三、氣化器噴火口的點火裝置

氣化器噴火口是將焚燒爐內物料產(chǎn)生成的可燃氣體在此完全燃燒盡。因為焚燒爐內物料產(chǎn)生的可燃氣體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)新設計了汽化器噴火口的點火裝置（如圖2 所示）。

圖2 氣化器噴火口的點火裝置簡圖

其主要包括點火熱管1、加熱電熱管2、送風小管3、風室5、燃氣管7、輸氣管等。多個時間繼電器分別和點火熱管、加熱電熱管以及風機電連接，燃氣管是一個兩頭通、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室，風室頂上固定著多支送風小管，圍繞著送風小管設置了二道電熱管，間隔一定距離。通過建立加熱、送風、輸氧、點火等一系列系統(tǒng)控制手段，形成氣化器噴火口的點火裝置。該裝置有雙層電熱絲管，在對焚燒爐內物料產(chǎn)生的可燃氣體加熱的同時進行點燃。在氣化器噴火口的上端增加了一個二次燃燒室，確保燃燒完全，避免有害氣體外泄。

本文對燃燒條件進行了諸多因素的分析和優(yōu)化設計，建立了加熱、送風、輸氧、點火等一系列系統(tǒng)控制模型，通過使用加熱電熱絲管、點火電熱絲管、二次燃燒室、燃氣管、輸氣管、時間斷電器、風機等等的合理布局與配合運用，達到在點火燃燒過程中無色、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)的動物尸體分解、切碎過程一般是在處理廠所的固定點分解，切碎后再運送到動物尸體氣化焚燒爐前投入爐內，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)新設計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)個切刀塊2，切刀塊參差排列、互相對應，當軋輥旋轉時，反向旋轉的兩組切刀塊就會從動物尸體上扒下肉塊來，落入下方的焚燒爐堂內；每根軋輥的端部都有注水孔，另一端軸向設置了出水孔，冷卻水可以從軋輥內部流過，用冷卻水強制冷卻，確保切碎裝置機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，圖1上的頂蓋4 打開，將動物尸體用吊機投入切碎裝置10 中，經(jīng)切碎后落入爐內。當爐內的物料（軋碎的病死豬和煤塊）裝到定量后，隨即將頂蓋4 蓋嚴，物料在爐內燃燒的同時，也對切碎裝置進行了高溫消毒。

圖3 焚燒爐切碎機裝置簡圖

針對動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)生的氣體和塵粒進行過濾和凈化。為解決燃料（塊煤）的定時定量均布投入，塊煤經(jīng)升運機提升至儲煤箱后，可由爐體上部側壁四根均衡配置的輸送管定時定量均布投入爐內。為方便用戶操作使用，減少人工勞動時間，減輕勞動強度，減少與動物尸體的接觸機會，我們研制了動物尸體氣化焚燒爐自動化控制系統(tǒng)。自動化控制系統(tǒng)主要由控制器、電路板等組成，通過程序設定，自動完成對煤和動物尸體的軋碎加入、氣化焚燒爐的點火、氣化器噴火口燃燒裝置的點火、水降溫系統(tǒng)和水過濾空氣凈化裝置的運行、爐內定時供風輸氣、報警等全過程控制。

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

五、主要性能指標

序號 名稱 指標1小時處理量 ≥125 kg/h 2 百公斤被焚燒動物尸體耗電量 ≤30 kW·h/100kg 3 百公斤被焚燒動物尸體耗煤量 ≤48 kg 煤/100kg 4點火時間 ≤20 min 5設備噪聲 ≤85dB（A）

六、結論

本文研制的動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屠宰場、大小畜禽養(yǎng)殖場的病害動物尸體的無害化集中處理。該設備通過相對密封的高溫氣化裝置，將動物尸體在高溫缺氧的條件下氣化成可燃氣體而完全燃燒，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)過上百次的動物尸體焚燒試驗和可靠性考核，已被焚燒處理的病死豬達6.5 萬多公斤。作為根據(jù)動物尸體特性研發(fā)的一種安全、環(huán)保的無害化處理設備，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。