动物尸体气化焚烧炉研制

浙江省嵊州市科灵机械有限公司 马科林

浙江理工大学机械工程学院 李 革

对生猪而言，从小猪生下来到最后出栏，死亡率是10%左右；家禽正常发病死亡率8%—10%。因此，全国每天产生畜禽动物尸体的数量非常大。国内外动物尸体的处理方法主要有高温化制炼油脂、直接填埋、高温蒸煮消毒后填埋、堆肥和直接焚烧。尽管目前的动物尸体处理设备种类繁多，但是往往存在着动物尸体无害化处理不彻底，存在病菌传播安全隐患。

动物尸体是有机物质，常温下腐败发臭，高温下助燃气化、变成灰肥。利用动物尸体的这一特点，本文研发了动物尸体气化焚烧炉，利用尸体自身的能量，加速烧尽畜禽动物尸体，缩短焚烧处理时间，可一次性把500 公斤重的动物尸体在4 小时内化为灰烬，焚烧过程无色无味，对外排放的高温烟气不会对环境造成二次污染。

一、动物尸体气化焚烧炉的结构

动物尸体气化焚烧炉主要由气化炉体、点火装置、气化器喷火口的点火装置、带防爆功能炉盖装置、电器自动化控制系统、高温焚烧炉使用的动物尸体切碎装置（也称为轧碎装置）等六大关键部分组成，如图1 所示。

图1 动物尸体气化焚烧炉结构简图

气化炉体采用圆柱形炉体结构，顶部安装动物尸体切碎装置10，动物尸体用吊机直接吊入切碎装置中，切碎后掉入炉中。动物尸体切碎装置上部有密封顶盖4，燃料（块煤）经升运机提升至储煤箱后，由炉体上部侧壁四根均衡配置的输送管定时定量与被切碎的动物尸体交替输入，炉内的物料（切碎的病死猪和煤块）装到定量后，顶盖和块煤输送管口随即盖严密封；炉体底部安装有气化器的点火装置7，初期用电加热点燃煤块，点燃后，点火装置熄灭并迅速冷却和保护；煤块燃烧后把动物尸体烘烤至冒烟流油直至气化成可燃气体。可燃气体从炉膛上部的输气管道2 流向喷火口8，经喷火口点火装置点燃后，火把样火焰从喷火口剧烈喷射，喷射出来的热气可用于烧水、煮饲料。炉体一侧设有多个进风口1，燃烧气化所需要的空气由高压调速风机强制送风，通过调速来控制不同的产气量。高浓度可燃气体通过配风机配风混合后，供气化器喷火口（燃烧器）燃尽，燃烧过程所产生的尘粒强制吸入水过滤除尘及空气净化装置进行处理，动物尸体气化焚烧炉内衬有耐火材料的炉膛，隔热，耐高温。

二、气化器的点火装置

炉内底部的气化发生器点火装置7 是动物尸体气化焚烧炉的关键装置之一，如何将含水率很高物料（冰冻的病死猪尸体和煤块）点燃，且在点燃后炉膛温度很高的情况下，点火装置不被烧毁是解决该装置的核心所在，该技术已获国家发明专利。

气化器点火装置由大功率电热絲管、耐火板、隔热板、绝缘板、风室和烟火温度探测器等组成。针对含水率很高的物料，采用大功率电热絲管进行加热点火，煤在点燃过程中（一般10—15 分钟），产生高温缺氧情况并释放出大量可燃气体开始燃烧，由于炉膛内极聚高温，大功率电热絲管极易被烧毁、熔化。为确保气化器点火装置的安全，采用了配风冷却的方法，即气化器点火装置对物料进行加热点火后，由配风机向气化器点火装置中的风室强制送风，对大功率电热絲管进行冷却、同时对炉内也充入氧分助燃。直到整个气化焚烧工作结束，配风机向气化器点火装置中的风室强制送风才会停止。

三、气化器喷火口的点火装置

气化器喷火口是将焚烧炉内物料产生成的可燃气体在此完全燃烧尽。因为焚烧炉内物料产生的可燃气体浓度和温度都相对较低，而且含水汽较多，用一般的明火无法点燃，无法保证完全燃烧，易产生有害气体，污染环境。针对以述问题，本文创新设计了汽化器喷火口的点火装置（如图2 所示）。

图2 气化器喷火口的点火装置简图

其主要包括点火热管1、加热电热管2、送风小管3、风室5、燃气管7、输气管等。多个时间继电器分别和点火热管、加热电热管以及风机电连接，燃气管是一个两头通、中间有圆筒状膨大的输气管道，在膨大的圆筒部分容纳了二道电热管和风室，风室顶上固定着多支送风小管，围绕着送风小管设置了二道电热管，间隔一定距离。通过建立加热、送风、输氧、点火等一系列系统控制手段，形成气化器喷火口的点火装置。该装置有双层电热絲管，在对焚烧炉内物料产生的可燃气体加热的同时进行点燃。在气化器喷火口的上端增加了一个二次燃烧室，确保燃烧完全，避免有害气体外泄。

本文对燃烧条件进行了诸多因素的分析和优化设计，建立了加热、送风、输氧、点火等一系列系统控制模型，通过使用加热电热絲管、点火电热絲管、二次燃烧室、燃气管、输气管、时间断电器、风机等等的合理布局与配合运用，达到在点火燃烧过程中无色、无味、无烟的目的。

四、高温焚烧炉使用的切碎装置

设置高温焚烧炉切碎装置是为避免病死猪在分解过程中对工作环境造成二次污染及病菌的传播，保证工作环境干净、卫生。

传统的动物尸体分解、切碎过程一般是在处理厂所的固定点分解，切碎后再运送到动物尸体气化焚烧炉前投入炉内，这样一来极易造成工作环境的二次污染及病菌传播，而且，切碎装置每次使用后都必须作消毒处理，工作繁琐。

本文创新设计了与高温焚烧炉一体的尸体切碎装置（如图3 所示）。该装置配置在焚烧炉顶盖的下面，主要包括轧辊1、切刀块2、水箱、密封装置、底座10。轧辊1上安装了数个切刀块2，切刀块参差排列、互相对应，当轧辊旋转时，反向旋转的两组切刀块就会从动物尸体上扒下肉块来，落入下方的焚烧炉堂内；每根轧辊的端部都有注水孔，另一端轴向设置了出水孔，冷却水可以从轧辊内部流过，用冷却水强制冷却，确保切碎装置机体及滚轴部件表面温度在350℃左右，避免高温对切碎装置的滚轴及刀体产生表面退火、变形。作业时，图1上的顶盖4 打开，将动物尸体用吊机投入切碎装置10 中，经切碎后落入炉内。当炉内的物料（轧碎的病死猪和煤块）装到定量后，随即将顶盖4 盖严，物料在炉内燃烧的同时，也对切碎装置进行了高温消毒。

图3 焚烧炉切碎机装置简图

针对动物尸体气化焚烧后产生的气体和尘粒难以处理的问题，本文采用水过滤空气净化装置对气化焚烧过程中产生的气体和尘粒进行过滤和净化。为解决燃料（块煤）的定时定量均布投入，块煤经升运机提升至储煤箱后，可由炉体上部侧壁四根均衡配置的输送管定时定量均布投入炉内。为方便用户操作使用，减少人工劳动时间，减轻劳动强度，减少与动物尸体的接触机会，我们研制了动物尸体气化焚烧炉自动化控制系统。自动化控制系统主要由控制器、电路板等组成，通过程序设定，自动完成对煤和动物尸体的轧碎加入、气化焚烧炉的点火、气化器喷火口燃烧装置的点火、水降温系统和水过滤空气净化装置的运行、炉内定时供风输气、报警等全过程控制。

本文设计的动物焚尸炉把传统的焚烧炉和切碎装置合二为一，是对动物尸体气化焚烧炉的重大改进。

五、主要性能指标

序号 名称 指标1小时处理量 ≥125 kg/h 2 百公斤被焚烧动物尸体耗电量 ≤30 kW·h/100kg 3 百公斤被焚烧动物尸体耗煤量 ≤48 kg 煤/100kg 4点火时间 ≤20 min 5设备噪声 ≤85dB（A）

六、结论

本文研制的动物尸体焚烧炉占地面积小，无害化处理成本低，适用于各类大小畜禽定点屠宰场、大小畜禽养殖场的病害动物尸体的无害化集中处理。该设备通过相对密封的高温气化装置，将动物尸体在高温缺氧的条件下气化成可燃气体而完全燃烧，解决了处理成本高的问题，避免了尸体在焚烧过程对大气环境的污染，做到真正无害化处理。经过上百次的动物尸体焚烧试验和可靠性考核，已被焚烧处理的病死猪达6.5 万多公斤。作为根据动物尸体特性研发的一种安全、环保的无害化处理设备，具有一次性投资少，占地面积小，使用成本低等优势，市场前景广阔。