粪尿立体加热碳化方法及设备与流程

本发明涉及环保设备领域，即粪尿立体加热碳化方法及设备。

背景技术：

1、在现有技术中，通过电加热对人粪尿进行无害化处理是一种厕所（或马桶）的新形式。它具有无需水源、废物体积小、不含微生物（尤其是致病菌和病毒）等很多优点。

2、但是，粪便和尿液混合物的成分极其复杂，常含有多种表面活性成分，如胆酸盐、蛋白质等。在进行单独的底部加热时，液体汽化产生的气泡借助表面活性物质的作用会形成大量泡沫。这些泡沫很难消除，常对厕所（或马桶）的后续操作以及清洁带来不小的麻烦。

3、通过对粪尿混合物碳化处理过程中产生泡沫的机理进行分析判断，通过反复试验，并考虑到节能减排，最终确定了一种新的立体加热碳化方法，即一种粪尿立体加热碳化方法及设备。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述不足而提供一种粪尿碳化效果好的粪尿立体加热碳化方法及设备。

2、本发明的技术方案是：粪尿立体加热碳化方法，其特征在于采用上下同时加热的方式对粪尿混合物进行碳化处理。

3、上述方案中，还包括：

4、所述的方法是将粪尿混合物置于可电磁加热的容器内，以底部电磁加热和顶部光波加热的立体加热方式进行碳化处理。

5、底部电磁加热功率为1000-5000w；顶部光波加热功率为500-3000w。

6、底部电磁加热功率为3000w；顶部光波加热功率为1000w。

7、粪尿立体加热碳化方法的设备，其特征在于包括粪尿混合物碳化室，碳化室底部有电加热器，碳化室上部有光波加热器。

8、上述设备方案中，还包括：

9、电加热器为电磁加热器。

10、电加热器功率为3000w；光波加热器功率为1000w。

11、该方法采用电磁加热和光波加热进行组合。在解决了单独的底部加热易导致粪尿混合物产生泡沫的问题的同时，还意外的获得了节约电能和降低碳排放的效果。

12、一般情况下，采用电驱动消除泡沫无疑会产生能耗，从而造成整个系统的耗电量增加。但是，我们通过综合考虑和优化设计，发现底部电磁加热结合顶部光波加热的立体加热模式在获得相同碳化效果的情况下并没有增加能耗。而且，在底部电磁加热的基础上，采用加配顶部光波加热的方式，即达到了消除泡沫的效果，又没有增加整个系统的耗电量，甚至还使得整个系统的耗电量有所降低，并且还获得了整体上的降低二氧化碳排放的效果。

13、采用单独的底部电磁加热进行粪尿混合物碳化处理时，电磁线圈产生的高频交变磁场使底部金属产生交变电流（即涡流），涡流使金属产热。电磁加热的产热速度很快，能量转化率也很高，底部金属的温度可以在短时间内达到600-700摄氏度的高温。但这主要是一种热传导的加热方式，只有接触到金属表面才能获得足够的热量传递。随着粪尿混合物逐渐被碳化，碳化物对热传导起到阻碍作用，导致后期的碳化效率显著降低。为了充分碳化全部粪尿混合物，采用单独的底部加热碳化方法时，不得不选择较长的加热碳化时间，从而常导致底部过热，易产生过多的二氧化碳和一氧化碳气体，既增加了耗电量，也增加了碳排放量。

14、从消除泡沫、降低能耗、降低碳排放三个方面综合考虑，我们选择了底部电磁加热结合顶部光波加热的立体加热碳化方法对粪尿混合物进行碳化处理。通过研究，我们发现底部加热粪尿混合物时产生的泡沫主要由水和表面活性物质组成。这些泡沫会并随着加热的进行不断向上溢出。我们在顶部设置的光波加热装置产生的远红外线光波具有辐射加热的效果，具有一定的穿透力，且加热速度快。在光波的照射下，泡沫中的水分被迅速蒸发，表面活性物质也被分解，从而泡沫破裂。这是在顶部设置光波加热的主要的消除泡沫功能。

15、本发明的特点除了具有泡沫消除功能外，还具有意想不到的降低能耗和降低碳排放的功能。兼具消除泡沫、降低能耗和降低碳排放三项功能，正是本发明的主要创新之处。

16、单独的底部加热碳化方法由于热传导速度慢和碳化物对热传导的阻滞作用，粪尿混合物的碳化存在不均匀性。即：下部碳化速度快、碳化充分，甚至过度碳化；上部碳化速度慢，碳化不充分。因此，为了使粪尿混合物全部充分碳化，单独的底部加热碳化方法往往将要一些能量消耗在底部物质的过度碳化上。在这种过度碳化过程中还会释放二氧化碳和一氧化碳气体，造成过度的碳排放。在为了获得消除泡沫效果的各种尝试中，我们发现顶部加装光波加热装置，可以在消除泡沫的同时，利用光波的具有一定穿透力的辐射加热特点，使粪尿混合物上部物质获得补充加热碳化的效果，弥补单独的底部加热造成的碳化不均匀缺陷。底部电磁加热结合顶部光波加热，可以使粪尿混合物的碳化更均匀，缩短单独底部电磁加热的时间，也降低单独底部电磁加热造成的底部过度碳化的发生，更可以降低因底部过度碳化而造成的过多的碳排放。

17、底部电磁加热结合顶部光波加热的立体加热方式在任何加热方法中都未见报道。在传统认知中，光波的加热穿透力并不强，只适合于表面加热，多与微波加热结合使用而达到表面和内部均充分加热的效果（多数为食品加热，起到外焦里嫩的效果）。在本发明中，光波是作为辅助手段配合底部电磁加热的。利用了光波在泡沫中的穿透力强于在液态或半固态物质中的穿透力，在消除泡沫的同时对粪尿混合物的上层进行浅层加热碳化。通过本发明的设计，使看似加热效果并不理想的光波加热方式，获得了意想不到的消泡、降低整体碳化能耗和整体碳排放的意想不到的三重效果。

18、根据粪尿立体加热碳化方法，我们设计了相应的以光波加热器、碳化室（加热釜）和电磁加热器为主要部件的处理设备。

19、该粪尿立体加热碳化方法，在实施过程中是将粪尿混合物置于加热釜内，加热釜底部为可电磁加热的金属材质。开启加热釜底部的电磁加热器和顶部的光波加热器，使加热釜内的粪尿混合物全部碳化。

20、本发明的优点是：1、底部的电磁加热是粪尿混合物碳化过程的主要热源，顶部的光波加热是补充热源。二者配合，共同起到碳化作用，会意想不到的同时具有消除碳化过程中的泡沫、降低能耗、减少碳排放的三重效果。2、具有节能高效特点。

21、下面将结合实施例及附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

技术特征：

1.粪尿立体加热碳化方法，其特征在于采用上下同时加热的方式对粪尿混合物进行碳化处理。

2.按照权利要求1所述的粪尿立体加热碳化方法，其特征在于是将粪尿混合物置于可电磁加热的容器内，以底部电磁加热和顶部光波加热的立体加热方式进行碳化处理。

3.按照权利要求1或2所述的粪尿立体加热碳化方法，其特征在于底部电磁加热功率为1000-5000w；顶部光波加热功率为500-3000w。

4.按照权利要求3所述的粪尿立体加热碳化方法，其特征在于底部电磁加热功率为3000w；顶部光波加热功率为1000w。

5.一种使用权利要求1或2所述粪尿立体加热碳化方法的设备，其特征在于包括粪尿混合物碳化室（2），碳化室（2）底部有电加热器（1），碳化室（2）上部有光波加热器（3）。

6.按照权利要求5所述粪尿立体加热碳化方法的设备，其特征在于电加热器（1）为电磁加热器。

7.按照权利要求6所述粪尿立体加热碳化方法的设备，其特征在于电加热器（1）功率为3000w；光波加热器（3）功率为1000w。

技术总结本发明涉及环保设备领域，即粪尿立体加热碳化方法及设备。采用上下同时加热的方式对粪尿混合物进行碳化处理。包括粪尿混合物碳化室，碳化室底部有电加热器，碳化室上部有光波加热器。底部的电磁加热是粪尿混合物碳化过程的主要热源，顶部的光波加热是补充热源。二者配合，共同起到碳化作用，会意想不到的同时具有消除碳化过程中的泡沫、降低能耗、减少碳排放的三重效果。具有节能高效特点。技术研发人员：车鑫,常沛江受保护的技术使用者：车鑫技术研发日：技术公布日：2024/1/22