Техническое описание системы высокотемпературной жидкой ферментации органических отходов с использованием интеллектуальных технологий

Организация по разработке и производству : Исследовательский центр инженерного оборудования «Фуди Юань» (Хэнань) Co., Ltd.

Область применения Настоящая инструкция распространяется на весь ассортимент высокотемпературных систем жидкостного термического сбраживания органических отходов, разработанных, произведённых и реализуемых компанией «Фуди Юань» на основе собственных научно-исследовательских разработок; она охватывает технические параметры оборудования, принципы его конструкции, технологический процесс, логику управления, нормативы по выбору типоразмера, монтаж и пусконаладочные работы, а также эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт — то есть все аспекты технического описания. Данная инструкция предназначена для использования при проектировании объектов, закупке оборудования, выполнении монтажных работ на месте, эксплуатации и техническом обслуживании, а также при проведении технической приемки.

1. Обзор оборудования

Настоящая интеллектуальная система высокотемпературного жидкофазного сбраживания органических отходов — это комплексное высокоэффективное оборудование, разработанное научно-исследовательским центром компании «Фуди Юань» на основе многолетнего опыта в области разработки экологического оборудования и с учётом ключевых проблем отрасли по переработке органических твёрдых отходов. Основное назначение системы — обработка различных видов органических отходов, таких как навоз сельскохозяйственных животных и птицы, кухонные отходы, растительные остатки, отходы овощеводства, муниципальные осадки сточных вод и отходы животноводства, — при этом решены типичные для традиционных технологий проблемы: длительный период деградации, недостаточная степень обезвреживания, низкий уровень интеллектуализации, высокие энергозатраты и вторичное загрязнение.

Система основана на Технология высокотемпературной аэробной жидкой ферментации В основе — интеграция шести ключевых систем: полностью автоматизированной предварительной обработки сырья, термостатической герметичной ферментации, интеллектуального замкнутого управления, разделения твёрдой и жидкой фаз, очистки продукта и утилизации остаточного тепла; весь процесс осуществляется в герметичном автоматическом режиме, что позволяет реализовать комплексную обработку органических отходов с целью их сокращения, обезвреживания и переработки в полезные ресурсы; все технические показатели превосходят аналогичные отечественные продукты и соответствуют требованиям «Органических удобрений» ( Нью-Йорк 525-2021 ), «Стандарты выбросов зловонных загрязняющих веществ» ( ГБ 14554-93 ), «Стандарты выбросов загрязняющих веществ в отрасли разведения сельскохозяйственных животных и птицы» ( ГБ 18596-2001 ) и другие национальные и отраслевые стандарты, которые могут быть широко применены в таких объектах, как крупномасштабные животноводческие хозяйства, станции по переработке кухонных отходов, экологические сельскохозяйственные парки, централизованные станции по обработке органических твёрдых отходов в посёлках и деревнях, а также предприятия по производству органических удобрений.

Корпус оборудования изготовлен из пищевого материала. 304 Изготовлено из нержавеющей стали, имеет модульную интегрированную конструкцию, занимает небольшую площадь, легко монтируется, обладает низкими эксплуатационными расходами и стабильной работой; производится по индивидуальному заказу с учётом требований пользователя к объёму переработки, одновременно удовлетворяя потребности как малых и средних децентрализованных систем обработки, так и крупных масштабных централизованных решений.

2. Основная структура и состав системы

2.1 Общее модульное разделение системы

2.2 Технологическая структура ключевого ферментационного блока

Основной ферментационный резервуар является ключевым компонентом системы; он выполнен в вертикальной герметичной конструкции с зазорным теплоизоляционным кожухом, что обеспечивает одновременно теплоизоляцию, коррозионную стойкость и устойчивость к давлению. Конкретные конструктивные параметры приведены ниже:

1. Основная часть резервуара : Принять 304 Цельнозварная конструкция из нержавеющей стали, тщательная полировка внутренней поверхности с достижением заданной шероховатости. ≤Ra0,8 , отсутствие мёртвых зон и остатков материала, устойчивость к коррозии и высоким температурам, лёгкость очистки, расчётное давление корпуса резервуара 0-0.15MPa , обладает устойчивостью к давлению и деформации;

2. Система перемешивания : Вертикальный взрывозащищённый электродвигатель в верхней части, совмещённый с двухслойным винтовым лопастным колесом; лопасти изготовлены из коррозионностойкого сплава, скорость вращения 0-60r/min Бесступенчатая регулировка позволяет обеспечить всестороннее и равномерное перемешивание материала в резервуаре, предотвращая его осаждение и расслоение и гарантируя полный контакт микроорганизмов с материалом.

3. Система контроля температуры : Конструкция с зазорным нагревом при постоянной температуре, поддерживающая переключение между двумя режимами — электрическим нагревом и паровым нагревом, использует ПИД Точное управление температурой, точность регулирования температуры ±1℃ , может стабильно поддерживаться 55–65°C Высокотемпературная среда ферментации в сочетании с высокоплотным теплоизоляционным слоем обеспечивает уровень потерь тепла ниже 10%；

4. Компоненты мониторинга и безопасности : Встроенные в корпус резервуара датчики температуры и давления, pH Датчики уровня, электроды измерения растворённого кислорода и датчики уровня материала обеспечивают оперативный сбор параметров всего технологического процесса; в комплекте предусмотрены полностью автоматические предохранительные клапаны и устройства сигнализации превышения давления, что гарантирует безопасную эксплуатацию резервуара.

3. Технологический процесс и ключевые технические параметры

3.1 Полный технологический процесс

Система использует полностью автоматизированный замкнутый технологический процесс, не требующий частого ручного вмешательства; технологический цикл выглядит следующим образом:

Сбор сырья → Разрезание и дробление (размер частиц ≤20mm ) → Сито и удаление примесей → Соотношение углерода и азота / Регулирование влажности ( С/Н=20-30:1 , содержание влаги 60–70% ) → Герметичная транспортировка → Высокотемпературное стабильное брожение ( 55–65°C ， 7-10 День) → Твердо-жидкостное разделение → Переработка жидких органических удобрений / Переработка твёрдых органических удобрений → Складирование продукции

Поступающее в ходе ферментации тепло утилизируется и направляется в модуль предварительной обработки для подогрева сырья; образующиеся в незначительных количествах неприятные запахи после дегазации и очистки выводятся в атмосферу в соответствии с нормативами; конденсатные сточные воды回收 и повторно используются, при этом на протяжении всего процесса отсутствует вторичное загрязнение.

3.2 Основные технические параметры и показатели

4. Передовость и преимущества ключевых технологий

4.1 Преимущества технологии высокотемпературной жидкой ферментации

По сравнению с традиционным компостированием и обычными процессами анаэробного брожения данная система высокотемпературной аэробной жидкой ферментации обладает прорывными преимуществами: во‑первых, Эффективное разложение Высокотемпературная среда значительно активирует жизнедеятельность специализированных термоустойчивых микроорганизмов, что сокращает продолжительность ферментационного цикла по сравнению с традиционными технологиями. 60% Выше — повышение эффективности обработки. 3 В разы — суточный объём обработки значительно увеличился; во-вторых, Полная безвредность , продолжать 55℃ Вышеуказанные условия постоянной температуры позволяют полностью уничтожить такие вредные организмы, как кишечная палочка, сальмонелла, яйца паразитов и семена сорных растений, обеспечивая соответствие нормам безвредности. 100% , предотвратить распространение патогенных микроорганизмов; в-третьих, Продукция высокого качества , жидкостное закрытое брожение уменьшает испарение и потерю органического вещества, сохраняя питательные вещества продукта в полном объёме; его можно непосредственно перерабатывать в высококачественное жидкое органическое удобрение и биологическое микробиологическое удобрение, что обеспечивает гораздо более высокую добавленную стоимость по сравнению с традиционными компостными продуктами; в-четвёртых, Отсутствие распространения неприятного запаха Весь процесс ферментации осуществляется в герметичной системе с использованием системы очистки запахов, что полностью устраняет проблему неприятных запахов, вызывающих дискомфорт у населения, характерную для традиционных методов обработки.

4.2 Передовость интеллектуальной системы управления

Система оснащена разработанной компанией «Фуди Юань» ПЛК Интеллектуальная система управления, обеспечивающая цифровое управление на всех этапах процесса: используется промышленный сенсорный экран с удобным и интуитивно понятным интерфейсом взаимодействия человека и машины; с помощью многопараметрических датчиков в режиме реального времени осуществляется сбор данных о температуре, давлении, pH , данные о растворённом кислороде, уровне загрузки и т. п., опираясь на ПИД Закрытый цикл алгоритма обеспечивает автоматическую регулировку скорости вращения мешалки, мощности нагрева, расхода воздуха и скорости подачи сырья — без необходимости ручного контроля; оснащён функциями автоматического оповещения при превышении температуры, давления, перегрузке и недостатке материала; поддерживает автоматическое отключение при возникновении неисправностей, удалённое изменение параметров, хранение и отслеживание данных, а также экспорт производственных отчётов; может быть интегрирован с корпоративной платформой Интернета вещей, что позволяет осуществлять удалённый мониторинг и управление эксплуатацией, существенно снижая затраты на ручное обслуживание и повышая стабильность работы.

4.3 Преимущества энергосбережения и интеграции

Оборудование выполнено по модульной интегрированной схеме: после монтажа на месте оно сразу готово к эксплуатации, что обеспечивает короткий срок строительства и небольшую занимаемую площадь; в комплекте предусмотрена система утилизации余热, позволяющая回收 теплоты, выделяющейся в процессе ферментации, для предварительного подогрева сырья, что снижает энергозатраты на нагрев и уменьшает удельные энергозатраты на переработку единицы материала по сравнению с аналогичными продуктами. 20% ; Конденсат и промывочная вода — утилизация и повторное использование, коэффициент использования водных ресурсов превышает 90% ; В качестве ключевых компонентов используются энергосберегающие электродвигатели, что обеспечивает низкое энергопотребление в процессе эксплуатации и значительно снижает совокупные эксплуатационные расходы по сравнению с традиционным оборудованием для обработки.

5. Объяснение принципов электрического управления

5.1 Контрольная ядерная архитектура

Электрическое управление данной системой осуществляется с помощью ПЛК Программируемый логический контроллер + Промышленный сенсорный экран Двухъядерная архитектура, стандарт электроснабжения — трёхфазная четырёхпроводная система. 380V/50Hz , комплектуется отдельным распределительным шкафом, оснащённым многократной электробезопасной защитой — защитой от перегрузки, короткого замыкания, утечки тока и нарушения заземления; общая система управления характеризуется стабильностью и надёжностью и адаптирована к различным промышленным условиям эксплуатации.

5.2 Логика и принципы управления

1. Этап сбора сигнала : Различные датчики измеряют температуру, давление, уровень жидкости, pH Дождаться преобразования аналогового сигнала в электрический сигнал и его передачи к ПЛК Контроллер, осуществляющий сбор и преобразование данных в режиме реального времени;

2. Логический операционный этап ： ПЛК Встроенные предустановленные программы ферментационного процесса осуществляют вычислительный анализ поступающих сигналов, сопоставляют их с заданными технологическими параметрами и автоматически формируют управляющие команды.

3. Выполнение регулирующего этапа ： ПЛК Команды передаются на исполнительные элементы — контакторы, частотные преобразователи, реле и др. — для управления включением/выключением, регулированием скорости и мощности таких устройств, как мешалки, нагревательные установки, транспортные насосы и клапаны, что обеспечивает точное регулирование параметров.

4. Этапы безопасности и сигнализации : При превышении заданных пороговых значений параметров система управления немедленно включает звуковую и световую сигнализацию, одновременно отключая питание соответствующего оборудования, что обеспечивает безопасность оборудования и персонала;

5. Удалённый коммуникационный этап : Через Ethernet, 4G Модуль, обеспечивающий подключение системы управления к облачной платформе и мобильным устройствам, с поддержкой удалённого мониторинга, настройки параметров и диагностики неисправностей.

5.3 Особенности электрического управления

Система управления оснащена ручным режимом. / Полностью автоматический двухрежимный режим: ручной режим используется для наладки оборудования и устранения неисправностей; полностью автоматический режим — для штатной производственной эксплуатации. Параметры можно гибко изменять и настраивать в зависимости от вида сырья, что обеспечивает адаптацию к различным требованиям по переработке органических отходов. Электрические компоненты выполнены из продукции ведущих брендов промышленного класса, обладают высокой помехоустойчивостью, длительным сроком службы и крайне низкой вероятностью отказов.

6. Таблица выбора оборудования (стандартизированный выбор)

Примечание к выбору : В зависимости от категории исходного сырья, условий размещения и требований к обработке можно изготовить нестандартные модели, многокамерные параллельные агрегаты, а также сопутствующее оборудование для последующей глубокой переработки.

7. Спецификации по монтажу, наладке и эксплуатации

7.1 Основные требования к установке

Установка оборудования требует устройства бетонного жёсткого фундамента с необходимой несущей способностью. ≥5т/ м², отклонение по ровности ≤3 мм/м ; Оборудование на месте 380V Промышленное электропитание, источник водоснабжения — при наружной установке необходимо соорудить простой навес от дождя; в окрестностях отсутствуют сильно коррозионные газы и сильные электромагнитные помехи, температура окружающей среды 0–40℃ , относительная влажность ≤85%。

7.2 Процесс отладки

1. После установки оборудования и подключения трубопроводов и электрических цепей проводится общее испытание на герметичность; коэффициент утечки ≤0,05 МПа/ч ；

2. Холостой пробный пуск: запуск оборудования всех модулей и его непрерывная работа. 4h , проверить состояние работы электродвигателя, мешалки и блока управления;

3. Настройка с загрузкой материала: ввод в эксплуатацию 50% Загружать сырьё, эксплуатировать установку в соответствии с технологическими параметрами и осуществлять мониторинг всех показателей;

4. Приёмка на полной нагрузке: непрерывно 72h При работе на полной мощности, после достижения всех нормативных показателей проводится пусконаладка и сдача объекта.

7.3 Ежедневное эксплуатационное обслуживание

8. Диагностика и устранение неисправностей

9. Технические услуги и перспективы

Компания «Фуди Юань Инжиниринг Эквипмент (Хэнань)» Ltd. предоставляет комплексные технологические услуги по всему циклу — от индивидуального проектирования и изготовления оборудования до его монтажа на объекте, пусконаладочных работ и обучения персонала, послепродажного сервисного обслуживания и технического up-грейда — а также обеспечивает пожизное снабжение запасными частями и техническое сопровождение.