本發明屬于生物處理領域，具體涉及一種基于碳化熱解技術的豬糞綜合利用方法。
背景技術：
生豬養殖業規模化、集約化的發展導致豬糞便大量集中產生。據估算2011年全國鮮豬糞量約為9.22億噸。而且這一數字還將逐年遞增。大量排放的豬糞便，不但會釋放惡臭液體、固體和氣體，同時還攜帶病原微生物，抗生素和重金屬等物質，未經處理或處理不達標排放至環境中會引發多種環境問題。
豬糞便處理利用最大的問題是它們含水量很高、氣味難聞，處理過程中氨態氮容易大量揮發損失，無害化、資源化和綜合利用畜禽糞便處理利用的基本方向。目前，國內主要有如下兩種豬糞便處理方法：（1）堆肥還田。自然堆放或通過消毒后直接還田，但該方法占用場地大、容納有限，且豬糞便施用太多會導致耕地負荷糞便過載，造成土壤污染和作物減產。（2）沼氣處理。利用沼氣池處理豬糞占用場地大且沼渣處理較難。基于現代技術的豬糞便新型處理技術主要有生化處理技術和熱化學處理技術兩大類。對畜禽糞便采用生化處理方式，如沼氣工程、燃料乙醇，這類處理方式有處理效率低、容易造成二次污染、存在技術瓶頸等問題。熱化學處理技術通常高溫進行，較少存在這些問題，通過熱化學處理，豬糞便可快速轉化為高品質的生物質燃料，熱效率高，不會對環境造成二次污染，是當前較為理想的豬糞便處理模式，具有良好的實用性和廣闊的應用前景。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種豬糞便可持續資源化循環處理和利用的模式。豬糞熱解碳化工藝系統有著高效節能的顯著優勢，是一種對環境較好的熱解爐型。同往復式排爐和流化床熱解爐相比，它具有熱解效率高、適應性較強、煙塵原始排放濃度低、nox等排放量少、能耗低，熱灼減量低等特點。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
該工藝主要由豬糞多級烘干、豬糞碳化熱解和煙氣處理三部分組成，如圖1。
(1)豬糞多級烘干
豬糞由運輸車輸送到豬糞貯坑，首先進行計量，然后再由運輸帶傳至豬糞烘干機熱解爐，經雙輥給料機入熱解爐,均勻、松散地布撒在熱解爐爐排上。在熱解爐內豬糞自上而下經過一級烘干機干燥、二級烘干機干燥。
（2）豬糞碳化熱解
豬糞經過一級、二級烘干機干燥后，進行碳化熱解氣化，使其中有機可燃成份高溫碳化成高燃值碳化顆粒，無機不可燃組分則在高溫下燒結形成穩定的固態殘渣，用來生產免燒型建材產品（如廣場地面磚、路緣石等）；熱解爐正常運行時，主爐膛溫度控制在750～900℃，二燃室溫度控制在860～1150℃，避免因溫度過高而產生較多氮氧化物，同時將豬糞熱解后產生煙氣溫度控制在850～1000且在爐內停留時間在2-15秒，以促使可能存在的二噁英類（pcdds/pcdfs）有害物質充分分解；
豬糞碳化熱解后的滲濾液通過豬糞貯存底部的通道匯集到污水井，由污水泵抽出加壓噴灑到熱源主爐脫水、熱解處理，以免造成滲濾液污水對環境的二次污染；由于本系統采用的是半干法煙氣凈化方式，因此，整個生產過程中無廢水排放。
（3）煙氣處理
豬糞多級烘干過程中經排煙口排出的溫度在840-860℃高溫煙氣通過除塵器和脫硫塔、消煙塔、冷凝器，使煙氣溫度迅速降低至190-210℃，以避免二噁英類（pcdds/pcdfs）有害物質的低溫再合成，煙氣經上述凈化系統處理后可確保達標排放。
豬糞碳化熱解步驟中所產的煙氣經除塵器，然后經過焦油提取和木醋提取后，進入冷凝器液化，再次進入碳化熱解爐的副爐進行二次燃燒，剩余廢氣循環進入二級烘干機，重復封閉無害化處理，使有毒有害的物質徹底得到分解。
豬糞在一級烘干機經80℃～90℃高溫烘干45～60分鐘除去大部分水分，二級烘干機烘干的溫度為105～110℃，烘干時間為30～40分鐘，豬糞含水量降至1%以下。
焦油提取方法:170℃前的餾分為輕油;170～210℃的餾分主要為酚油；210～230℃的餾分主要為萘油；230～300℃的餾分主要為洗油；280～360℃的餾分主要為一蒽油；二蒽油餾分初餾點為310℃，餾出50％時為400℃；再將各餾分混合得到焦油；木醋提取是將煙氣隔絕空氣加熱至350-400℃，餾出成分冷卻收集即得木醋。
為防止豬糞在貯存過程中產生的腐臭氣等有害氣體外逸污染環境，除對豬糞貯存作業點采取全封閉措施外，同時將這些空間的空氣抽出作為助燃空氣進入熱解爐，使這些空間形成負壓，從而杜絕臭氣外逸。
本發明的優點在于：
（1）熱解氣化爐對豬糞適應性，豬糞投入熱解前只需進行烘干脫水，不必配備完整豬糞預處理系統，對豬糞實現了“三化”處理。
（2）熱解氣化爐完全利用豬糞自身熱值熱解，能直接燃燒不低于1000kcal/kg、含水率≤50%的豬糞，對豬糞含水率適用范圍極廣。
（3）熱解氣化技術與火床爐燃燒原理有機結合，熱效率高，余熱利用充分。優良的保溫技術確保豬糞在高溫熱解中形成碳化顆粒，同時產生的高溫煙氣（≥850℃），通過脫硫，除塵和冷凝可利用回收。
（4）環保工藝完善，煙氣治理手段成熟。豬糞在爐內干燥熱解、高溫熱解氣化和對煙氣的再次熱解氣化（出口煙氣＞850℃）、延長煙氣在爐內停滯時間（兩秒以上），整個熱解過程中能有效抑制pcdds/pcdfs類有害物質的產生，通過對高溫煙氣的急冷降溫有效的避免“二噁英”的再合成、脫硫塔、消煙塔吸附、冷凝器液化等主要措施都投入到了工藝線上，可確保達到現行國家煙塵排放標準。
（5）豬糞經本套熱解爐高溫熱解氣化后形成的碳化顆粒灼熱減率<3%，碳化顆粒具有較高的活性（可做活性炭材料），是優良的吸附劑，也可以用作產生高能值熱源的原料。
（6）減容效果好，消毒、除臭徹底，處理效率高。
（7）整套工藝生產過程中無污水產生，可實現污水零排放。
（9）建設投資及投運后豬糞處理成本優勢明顯。這些優勢來源于該熱解系統結構緊湊、工藝簡便、附屬設施精簡、自動化程度高、主要設備國產化等特點，熱解氣化廠占地面積小。
附圖說明
圖1豬糞碳化制粒工藝流程圖。
具體實施方式
實施例1
該工藝主要由豬糞多級烘干、豬糞碳化熱解和煙氣處理三部分組成，如圖1。
(1)豬糞多級烘干
豬糞由運輸車輸送到豬糞貯坑，首先進行計量，然后再由運輸帶傳至豬糞烘干機熱解爐，經雙輥給料機入熱解爐,以及均勻、松散地布撒在熱解爐爐排上。在熱解爐內豬糞自上而下經過一級烘干機干燥、二級烘干機干燥。豬糞在一級烘干機經90℃高溫烘干50分鐘除去大部分水分，二級烘干機烘干的溫度為110℃，烘干時間為40分鐘，豬糞含水量降至1%以下。
（2）豬糞碳化熱解
豬糞經過一級、二級烘干機干燥后，進行碳化熱解氣化，使其中有機可燃成份高溫碳化成高燃值碳化顆粒，無機不可燃組分則在高溫下燒結形成穩定的固態殘渣，用來生產免燒型建材產品（如廣場地面磚、路緣石等）；熱解爐正常運行時，主爐膛溫度控制在850℃，二燃室溫度控制在1000℃，避免因溫度過高而產生較多氮氧化物，同時將豬糞熱解后產生煙氣溫度控制在900℃且在爐內停留時間在5秒，以促使可能存在的二噁英類（pcdds/pcdfs）有害物質充分分解；
豬糞的滲濾液通過豬糞貯存底部的通道匯集到污水井，由污水泵抽出加壓噴灑到熱源主爐脫水、熱解處理，以免造成滲濾液污水對環境的二次污染；由于本系統采用的是半干法煙氣凈化方式，因此，整個生產過程中無廢水排放。
（3）煙氣處理
豬糞多級烘干過程中經排煙口排出的溫度在850℃高溫煙氣通過除塵器和脫硫塔、消煙塔、冷凝器，使煙氣溫度迅速降低至200℃，以避免二噁英類（pcdds/pcdfs）有害物質的低溫再合成，煙氣經上述凈化系統處理后可確保達標排放。
豬糞碳化熱解步驟中所產的揮發性混合氣體經除塵器進入焦油提取裝置和木醋提取裝置提取后，進入冷凝器液化，再次進入碳化熱解副爐進行二次燃燒，剩余廢氣循環進入二級烘干機，重復封閉無害化處理，使有毒有害的物質徹底得到分解。
焦油提取方法:170℃前的餾分為輕油;170～210℃的餾分主要為酚油；210～230℃的餾分主要為萘油；230～300℃的餾分主要為洗油；280～360℃的餾分主要為一蒽油；二蒽油餾分初餾點為310℃，餾出50％時為400℃；再將各餾分混合得到焦油；木醋提取是將煙氣隔絕空氣加熱至400℃，餾出成分冷卻收集即得木醋。
實施例2
該工藝主要由豬糞多級烘干、豬糞碳化熱解和煙氣處理三部分組成，如圖1。
(1)豬糞多級烘干
豬糞由運輸車輸送到豬糞貯坑，首先進行計量，然后再由運輸帶傳至豬糞烘干機熱解爐，經雙輥給料機入熱解爐,以及均勻、松散地布撒在熱解爐爐排上。在熱解爐內豬糞自上而下經過一級烘干機干燥、二級烘干機干燥。豬糞在一級烘干機經80℃高溫烘干45分鐘除去大部分水分，二級烘干機烘干的溫度為105℃，烘干時間為30分鐘，豬糞含水量降至1%以下。
（2）豬糞碳化熱解
豬糞經過一級、二級烘干機干燥后，進行碳化熱解氣化，使其中有機可燃成份高溫碳化成高燃值碳化顆粒，無機不可燃組分則在高溫下燒結形成穩定的固態殘渣，用來生產免燒型建材產品（如廣場地面磚、路緣石等）；熱解爐正常運行時，主爐膛溫度控制在900℃，二燃室溫度控制在1150℃，避免因溫度過高而產生較多氮氧化物，同時將豬糞熱解后產生煙氣溫度控制在850℃且在爐內停留時間在15秒，以促使可能存在的二噁英類（pcdds/pcdfs）有害物質充分分解；
豬糞的滲濾液通過豬糞貯存底部的通道匯集到污水井，由污水泵抽出加壓噴灑到熱源主爐脫水、熱解處理，以免造成滲濾液污水對環境的二次污染；由于本系統采用的是半干法煙氣凈化方式，因此，整個生產過程中無廢水排放。
（3）煙氣處理
豬糞多級烘干過程中經排煙口排出的溫度在845℃高溫煙氣通過除塵器和脫硫塔、消煙塔、冷凝器，使煙氣溫度迅速降低至190℃，以避免二噁英類（pcdds/pcdfs）有害物質的低溫再合成，煙氣經上述凈化系統處理后可確保達標排放。
豬糞碳化熱解步驟中所產的煙氣經除塵器進入焦油提取裝置和木醋提取裝置提取后，進入冷凝器液化，再次進入碳化熱解爐的副爐進行二次燃燒，剩余廢氣循環進入二級烘干機，重復封閉無害化處理，使有毒有害的物質徹底得到分解。
焦油提取方法:170℃前的餾分為輕油;170～210℃的餾分主要為酚油；210～230℃的餾分主要為萘油；230～300℃的餾分主要為洗油；280～360℃的餾分主要為一蒽油；二蒽油餾分初餾點為310℃，餾出50％時為400℃；再將各餾分混合得到焦油；木醋提取是將煙氣隔絕空氣加熱至350℃，餾出成分冷卻收集即得木醋。
實施例3
豬糞便為福州近郊某生豬養殖場提供。經自然風干至含水率約45%左右，由運輸車輸送到豬糞貯坑，稱取約1000噸豬糞，分批次由運輸帶傳至豬糞烘干機熱解爐，經雙輥給料機入熱解爐,均勻、松散地布撒在熱解爐爐排上。在熱解爐內豬糞自上而下進行一級烘干干燥、二級烘干干燥。所產生的高溫煙氣（845℃）經排煙口排出，通過除塵器、脫硫塔和消煙塔，進入冷凝器，使煙氣溫度迅速降低至200℃，可達標排放到大氣中。烘干的糞便進入碳化熱解系統，主爐膛溫度控制在900℃，二燃室溫度控制在1000℃，得到高燃值碳化顆粒和固態殘渣，豬糞熱解后產生的煙氣溫度控制在950℃且在爐內停留10秒，揮發性混合氣體再經除塵器進入焦油提取裝置和木醋提取裝置提取后，進入冷凝器液化，再次進入碳化熱解副爐進行二次燃燒，剩余廢氣循環進入二級烘干機，重復封閉無害化處理。達標排放到大氣中。
上述整個生產過程中無廢水產生。煙氣經凈化系統處理后可達標排放到大氣中。
表1污染物排放指標要求
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。