一种多反应釜并联工作的大型厨余机的设计方案

摘  要：随着环保理念的提出，人们对于各类垃圾处理工作的重视程度越来越高。其中厨余垃圾由于具有较高的可回收再利用价值，更受到人们的高度关注。传统垃圾厨余机在产量上存在一定的局限性，以下本文主要结合某65T餐厨垃圾工程机供货项目设计实例，对一种多反应釜并联工作的大型厨余机的设备设计技术展开了分析。该厨余机可以支持单次大体量厨余垃圾的处理，并且具有较强的环保性能，符合当前行业技术发展趋势。具体主要围绕多反应釜并联、变频电机和烘干机三个方面对该大型厨余机设计方法进行了探讨，分别给出了可靠的设备设计方案，并对设计方案优化和效益情况进行了分析，希望能够为类似项目设计提供参考。

关键词：多反应釜;并联工作;大型厨余机;设计方案

厨余垃圾作为一种有机垃圾，经恰当处理后，能够转化为可回收利用资源，提高其利用率。随着人们生活水平的提高，厨余垃圾的产生量呈现日益增加的趋势，由此，厨余垃圾处理机器设计逐渐倾向于大型化。但是相比较于传统的小型厨余机而言，大型厨余机无论在机械使用还是结构设计方面，存在较大差异。因此，大型厨余机设计存在一定挑战。

1 项目概况

某65T餐厨垃圾工程机供货项目，该项目属于一项大型厨余机设计，项目工期为60天，项目价值共计780万左右，资金投入较高，对于设计成果要求也较为严格。经过前期设计调研发现，本项目主要存在以下几方面难点问题：首先，所设计机器的日厨余垃圾处理量高达65T以上，这在以往的同类产品当中，并没有过多的设计参考案例，属于突破性挑战之一。其次，考虑到实际厨余垃圾处理过程中的负荷量不确定性因素，很有可能会出超负荷运行状况，如何保证机器使用过程中的安全性是另一个需要重点考量的问题。再者，大型厨余机的使用必然会产生大量的电力能源损耗，如何在保证设备功能的基础上，进一步实现能源节约，使之符合当前环保发展需求，同样至关重要。

2 设计方案

2.1 多反应釜并联设计

反应釜是一种提供给物质进行化学或物理反应的容器，在厨余垃圾处理过程当中，所使用的工艺机器一般多为单反应釜装置，功能较为单一，日处理产量也存在一定限制。基于本次项目设计需求，传统反应釜装置设计方法并不是十分适用[1]。因此，经过多番理论研究以及试验分析，本次设计最终采用了多反应釜并联设计方案。相比较于单一反应釜或者多反应釜串连设计方式而言，多反应釜并联设计可以在同等情况下成倍增加产量并能保证产品的转化率一致，从而降低机器使用成本，提高收益率。为了提高反应釜的控制精度，本次项目深入融合了信息技术，采用自动化控制系统，原有的处理机器程序不适用并联运行，所以项目设计中还针对原反应器的仪表等进行了适当的程序改造。所使用的反应釜数量为7台，每台反应釜产量参数为12.7T，同时并联作业可以满足65T产量需求。

2.2 变频电机设计

变频器的基本原理是将原来直接通入定子绕组的工频交流电先行通入变频器，在变频器内部通过电子变流技术将工频交流电进行整流后再进行逆变，使其输出的交流电为频率变化可以控制的，然后江这样的交流电再通入定子绕组内，通过变频器改变频率，可以使电机的转速下降，同时还能保证其输出适当的转矩。转速的改变可以由操作人员根负载的需要随时进行调整，其调整的依据是电机输出的转矩能达到拖动负载的需求，能够有效满足拖动负载的需要，依据负载输出功率，这样可以有效降低回路电流和输出功率值，既不会造成浪费又不会出现出力不够的情况，是一种节能高效的调速方式。

该类电机的优势在于以下几点：其一，可以频繁启动和制动，不会造成明显的设备损耗，能够有效延长设备使用寿命;其二，可以承受较大的电压冲击，从最小设备运行速度变到最大运行速度的过程中，不需要进行档位调节，能够最大程度保障设备功能调整效率;其三，变频电机使用过程中产生的震动声音较小，不会造成明显的噪音污染[2]。本项目当中，由于预设计的厨余垃圾处理机为大型设备系统，所以对于电力系统功率提供要求较高，在实际处理过程中，受到多方面因素影响，比如投料人员不专业等，有可能向反应釜中加入的厨余垃圾会超量，造成机器负荷过重。如果采取传统的电机， 不仅会产生较高的电力能源消耗，增加厨余垃圾处理成本，而且还有可能是因为机器超负荷工作导致出现严重的设备运行安全事故。而且采用的多台反应釜并联工作模式，更需要大量的电量支持，同时也有可能电力使用需求连续发生变化。基于此，本次设计过程中采用了变频电机装置，以达到节点节能目标。

2.3 烘干机设计

本项目中原有的厨余机设备物料烘干工艺主要采用的传统导热油循环技术，该种烘干技术的作用原理是通过换热器或加热板给带水的物料加热干燥，或者通过热油系统吸收塔脱除的尾气，同时加入甲醇作为混合燃料，为装置提供热源。其优势在于可以在低压的情况下达到高温加热效果，从而实现物料烘干目的。但是该工艺技术的应用需要消耗大量的导热油，对于小型厨余垃圾处理工作而言，成本和产出可以达到相对平衡的状态，但是对于大型厨余机而言，则会极大地增加成本[3]。而且导热油系统运行过程中会存在较多的安全风险，比如导热油系统运行过程中当压力表、温度表损坏，表针指示不准，设备及管道超温、超压或设备、管道堵塞、腐蚀损坏，超过设备管道承受能力时，可能会发生爆裂引起物理性爆炸事故;再比如，导热油系统内的导热油管道堵塞、导热油泵停运等会使导热油局部过热，油管强度降低，会发生导热油泄漏，可能引发火灾事故;另外，导热油和管线中残留水分极易引起突沸，有可能导致导热油从高位槽溢出，引发火灾、烫伤事故;或者导热油等高温介质管道和设备无保温隔热措施或保温隔热措施失效，人体接触时，也有发生高温烫伤的危险。

在这种多重因素考虑下，本项目设计过程中将传统导热油循环系统改为了烘干机装置，主要烘干原理如下：通过风机吹入大量的风，通过加热棒加热风，大量的热风穿过物料，形成烘干物料的效果，烘干后的物料再经过反应釜发酵产出有机肥料。这种改良工艺不仅对原有的厨余垃圾物料烘干技术进行了有效改善，提高了厨余垃圾处理的安全性与可靠性，而且该设計方案对于公司来说也是一项技术创新，对公司日后同类项目的机器设备设计开发，又增加了具有实际参考意义的设计案例，具有非常强的实际项目产出价值[4]。

2.4 设计优化和效益分析

本次项目最终取得了值得肯定的效果，经过后期上线运行测试证明，该多反应釜并联工作的大型厨余机功能完善、运行流畅，单日产量大幅提升，且最后厨余物料几乎没有产生额外垃圾，大部分转化为有机肥料，剩余的油脂和污水则经过二次处理后而言进入了循环利用阶段。但是在实际运行过程中也发现了产量空间的控制难度较大，基于此，本次设计最后进行了一定改动，预留了产量空余空间，加上原有的产量空间，共设计有80T的空余量，进一步提升了机器性能。餐厨垃圾成为人人头痛的大问题，本次项目所研发的厨余机能有效的减少政府处理废弃物的压力，同时也能通过该项目所研发的产品进行盈利，与其他企业或单位达到合作共赢的结果。这对于促进厨余垃圾处理进一步向着环保方向发展也作出了巨大贡献，具有很强的社会意义[5]。

3 结束语

本次针对大连65T餐厨垃圾工程机供货项目所研发的多反应釜并联工作的大型厨余机最后获得了投资方的高度认可，项目成绩突出。通过本次设计积累了大量关于多反应釜并联工作的大型厨余机设计的理论和实践经验，设计方案日后的应用空间巨大，无论对于公司发展而言还是对于环保事业而言，都具有十分积极的促进作用，值得被广泛推广应用。

参考文献

[1] 苑明华， 李德祥， 巫世财，等. 一种厨余垃圾处理系统及厨余机：， CN208712497U[P]. 2019.

[2] 华明. 一种餐厨厨余垃圾回收破碎机：.

[3] 刘铎， 刘驭东. 一种厨余垃圾油脂化反应釜：， CN210875319U[P]. 2020.

[4] 郭淑青， 董向元， 刘景梅，等. 一种厨余废物的有效利用方法：， CN110860275A[P]. 2020.

[5] 赵应松. 一种工作效率高的反应釜容器：， CN212819835U[P]. 2021.