Устройства для утилизации и переработки помета

Целью разработок ресурсосберегающих технологий и средств со спирально-винтовыми рабочими органами, используемых в птицеводстве, является снижение затрат труда и металоэнергоёмкости в таких технологических процессах как перемещение, транспортировка, обезвоживание, прессование, сушка птичьего помета.

Многие существующее линии и оборудование, используемые в технологических линиях птицеводческих предприятий, отработали свой ресурс и являются в основном неработоспособными. Их замена требует огромных материальных затрат.

Некоторые процессы, используемые в технологических линиях при выращивании птицы (в частности, удаление и переработка птичьего помета), не механизированы и металоэнергоемки. Местами до сих пор используется ручной труд работников.

К одним из перспективных технических решений для обеспечения комплексно-механизированного технологического процесса уборки птичьего помета относятся погрузчики-насосы со спирально-винтовыми насосно-транспортирующими рабочими органами.

Основными преимуществами подобных рабочих органов являются простота их конструктивного исполнения и технология изготовления, возможность перемещения жидких материалов со сравнительно крупными органическими включениями, жидкостей с большой вязкостью и плотностью, возможность регулирования производительности в соответствии с принятыми технологиями уборки и др.

Однако массовое применение спирально-винтовых насосов сдерживается из-за недостаточно полной изученности целого ряда вопросов, касающихся нахождения наиболее оптимальных конструктивных и режимных параметров работы подобных насосных устройств с учетом принятых на практике и перспективных технологий уборки птичьего помета.

Разработанное нами устройство спирально-винтового насоса-транспортера для удаления и выгрузки в транспортные средства птичьего помета из птицеводческих комплексов представлено на рисунке 1.

Рис. 1 - Установка для удаления птичьего помета: 1 - электродвигатель, 2 - клиноременная передача, 3 - кожух полиэтиленовый, 4 - пружина, 5 - заборное устройство, 6 - выгрузной патрубок

Устройство состоит из рамки, электродвигателя подшипникового устройства, клиноременной передачи, узла крепления пружины, вращающейся пружины (с шагом, примерно равным его диаметру), полиэтиленового кожуха, заборного устройства и выгрузного патрубка. Изменяя диаметр пружины, шаг пружины, частоту вращения, можно достигнуть производительности в пределах 2…20 т/ч, при высоте подъема до 10 м.

Технологический процесс происходит следующим образом. Птичий помет из дна ямы захватывается винтовой поверхностью пружины и, вращаясь, перемещается вверх, в сторону выгрузного патрубка, попадая в транспортное средство. Жидкость может перемещается внутри кожуха, как в сторону от привода, так и к приводу. При технологических особенностях привод рабочей пружины во вращательном движении может осуществляться и в середине трассы (посредством приводного устройства специальной конструкции).

Рис. 2 - Процесс выгрузки помёта, смешанного с органическими включениями (перья, отходы откорма, скорлупа)

Основным преимуществом насосного устройства спирально-винтового типа является его простота конструкции и соответственно дешевизна, универсальность, а также возможность транспортирования любых жидких и полужидких материалов с посторонними включениями.

Предварительные экспериментальные исследования устройства для удаления птичьего помета доказали работоспособность подобных насосных устройств.

Сравнительный анализ технико-экономических показателей существующих насосов показывает, что насосы со спирально-винтовыми рабочими органами для перекачки жидкостей с органическими включениями являются перспективными.

Для обезвоживания жидкого птичьего помёта в целях дальнейшей его переработки нами разработано устройство для процесса обезвоживания жидкого птичьего помета, представленное на рисунке 3.

Рис. 3 - Установка для обезвоживания птичьего помета: 1 - корпус, 2 - спирально-винтовой рабочий орган, 3 - загрузочный бункер, 4 - привод, 5 – выгрузной патрубок, 6 - стакан, 7 - кожух, 8 - сливной патрубок

Устройство содержит соосно установленный в перфорированным корпусе рабочий орган с уменьшающимся шагом навивки, загрузочный бункер. Привод отличается тем, что внутри корпуса, соосно ему, установлен стакан, выполненный в виде пустотелого цилиндра. На концевой части корпуса установлен выгрузной патрубок. С наружной стороны перфорированной части корпуса установлен кожух, снабженный сливным патрубком. При этом нижняя часть кожуха выполнена с наклоном в сторону сливного патрубка, а рабочий орган выполнен в виде спирального винта, который установлен в зазоре между стаканом и корпусом.

Выбором размера отверстия перфорированного корпуса можно регулировать максимальный диаметр взвешенных частиц в жидкой фракции от 0,25 до 1 мм. При установке перворированного корпуса с отверстием 0,25-0,5 мм жидкая фракция не расслаивается, не образует осадка и корки. Влажность твердой фракции регулируется специальным устройством и составляет 60-67%.

Внедряемый способ обезвоживания и разработанный обезвоживатель птичьего помета со спирально-винтовым рабочим органом разработаны учеными Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии имени П.А. Столыпина и защищены патентом на полезную модель.

Технологический процесс происходит следующим образом. Жидкий птичий помет влажностью до 88% самотеком или с помощью спирально-винтового насоса–транспортера подается в приемный бункер обезвоживателя птичьего помета. Захваченная витками гибкого спирального винта, навитого вокруг полой пластмассовой трубы, фекальная масса, продвигаясь внутрь цилиндрического перфорированного корпуса, теряет свободную воду. Связанная с твердыми частицами вода отделяется на последних витках спирального винта и сливается в патрубок для слива жидкой фракции. Твердая обезвоженная масса птичьего помета продвигается витками спирального винта, которые дополнительно соскабливают с внутренней поверхности перфорированного корпуса отставшую массу твердого птичьего помета.

Производительность установки и степень обезвоживания зависят от частоты вращения проволочного винта, диаметра и шага винта, зазора между полым валом и перфорированным рабочим цилиндром.

Существующие технологии сушки помёта характеризуются технической сложностью организации данного процесса, а установки для сушки помёта энергозатратны и обладают высокой неравномерностью сушки. С целью устранения указанного явления нами предложено устройство для сушки птичьего помёта (рисунок 4).

Рис. 4 – Устройство для сушки птичьего помёта

Устройство работает следующим образом: от электродвигателя 9 посредством передачи 10 приводят во вращение транспортирующий орган 5. Включают вентилятор 6 и нагревательные элементы 8. Затем подают птичий помет в загрузочный бункер 2, откуда он поступает в кольцевой зазор между кожухом 1 и перфорированным стаканом 4, где захватывается винтовой поверхностью вращающегося транспортирующего органа 5 и по внешней поверхности перфорированного стакана 4 перемещается к выгрузному окну 3.

Нагретый воздух проходит через внутреннюю полость и перфорацию стакана 4, поступает в кольцевой зазор между кожухом 1 и перфорированным стаканом 4. В кольцевом зазоре, проходя через слой помета, нагретый воздух отбирает у него излишки влаги и выходит наружу через загрузочный бункер 2 и выгрузное окно 3. В процессе работы устройства воздух также нагревает перфорированный стакан 4. Контактируя с нагретой поверхностью перфорированного стакана 4, помет также нагревается и теряет излишки влаги, которые в виде пара удаляются через загрузочный бункер 2 и выгрузное окно 3 потоком воздуха, создаваемым вентилятором 6. Сухой помет удаляется из устройства через выгрузное окно 3.

Установленный в кожухе со стороны загрузочного бункера концентрично перфорированный стакан, перфорация которого расположена между загрузочным бункером и выгрузным окном, наличие в воздуховоде нагревательных элементов, а также соединение воздуховода с внутренней полостью стакана в торцевой части кожуха перед загрузочным бункером создают условия для эффективного продувания потока нагретого воздуха через высушиваемый материал, снижая удельную энергоемкость и способствуя равномерной сушке сырья. Покрытие внешней поверхности кожуха слоем теплоизолирующего материала позволяет снизить отдачу теплоты в окружающую среду, уменьшая затраты энергии на сушку материала.

Установка транспортирующего органа в зазоре между кожухом и перфорированным стаканом позволяет достичь постоянства температурного поля вследствие относительно небольшой величины зазора между кожухом и перфорированным стаканом, что также улучшает качество готового продукта. Улучшение качества готового продукта достигается и при расположении привода транспортирующего органа со стороны выгрузного окна, что способствует равномерному движению материала от загрузочного бункера к выгрузному окну.

Устройство можно применять как автономно, так и в составе технологических линий для переработки помета. Оно позволяет снизить удельную энергоемкость процесса сушки помета и улучшить качество готового продукта.

Завершающим процессом в представленной технологической линии является процесс транспортировки сухого птичьего помета. Для данного процесса разработан спирально-винтовой транспортер для сыпучих материалов, представленный на рисунке 5.

Рис. 5 - Спирально-винтовой транспортер для сыпучих материалов

Устройства со спирально-винтовыми рабочими органами могут изготовляться на базе птицеводческих предприятий. Стоимость спирального винта, энергозатраты, металлоемкость в разы меньше аналогов приобретаемого оборудования.

Рис. 6 - Фрагмент загрузки помета с древесными опилками после двухкратного припуска (влажность 40%)

Таким образом, проблемы процессов удаления и переработки птичьего помёта можно решить с помощью устройств со спирально-винтовыми рабочими органами.