低温协同微波粉碎灭菌设备转让专利
申请号 : CN201910304058.8
文献号 : CN110013907B
文献日 : 2021-02-19
发明人 : 张化福 , 杨俊玲 , 张振涛 , 张钰 , 越云凯 , 张骥
申请人 : 中国科学院理化技术研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,包括低温粉碎灭菌系统、微波灭菌系统,所述低温粉碎灭菌系统包括粉碎灭菌子系统和低温子系统,所述低温子系统向所述粉碎灭菌子系统提供低温环境,待处理物料在所述粉碎灭菌子系统的低温环境中破碎再进入所述微波灭菌系统,待处理物料在所述微波灭菌系统中输送并微波灭菌;
所述粉碎灭菌子系统包括预冷器、粉碎机和分离器,所述预冷器的低温流体出口、粉碎机和分离器依次连接,所述低温子系统包括冷源发生器和低温回收器,所述低温回收器连接所述预冷器,所述冷源发生器连接所述粉碎机,所述冷源发生器向所述粉碎机输送低温液态流体,所述低温液态流体在所述粉碎机内气化形成低温气态流体,所述低温气态流体与待处理物料进入所述分离器并分离,所述分离器连接所述低温回收器,低温气态流体流入所述低温回收器,所述低温回收器连接所述预冷器和/或所述冷源发生器的低温流体进口;所述微波灭菌系统包括加湿器、微波发生器、输送机,所述分离器连接所述加湿器,所述加湿器连接所述输送机,所述微波发生器设于所述输送机上。
2.根据权利要求1所述的低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,所述分离器的低温流体出口上连接有过滤器和循环风机,所述循环风机连接所述低温回收器。
3.根据权利要求2所述的低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,所述分离器内设有旋风分离装置,所述粉碎机内的待处理物料切向进入所述分离器,所述分离器的底部设有锥体的低温流体出口,沿锥体的圆截面方向布置若干个环形管道,沿所述环形管道的周向开设若干个低温流体出口,所述低温流体出口沿所述环形管道的下方开设;
所述过滤器包括丝网过滤组件和/或折流板过滤组件;所述加湿器内设有旋转喷头,所述旋转喷头等距分布。
4.根据权利要求1所述的低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,所述低温回收器包括氮气缓冲罐、空气缓冲罐、氧气缓冲罐,所述冷源发生器包括液氮机、液空机、液氧机,所述粉碎机的温度调节范围为0 -200℃。
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5.根据权利要求1所述的低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,待处理物料在所述加湿器内调温调湿后进入所述输送机,待处理物料在所述输送机内微波灭菌并移动输送,所述输送机设为螺旋输送机。
6.根据权利要求1所述的低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,所述微波发生器设于所述输送机外侧,所述微波发生器与所述输送机的外壁之间设有间隙,所述间隙设为3-
10cm,所述微波发生器的工作频率设为915或者2450MHz,所述输送机的外壁设为非导电材料。
7.根据权利要求2至6中任意一项所述的低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,还包括尾气处理系统,所述尾气处理系统包括引风机过滤器、冷凝器、除味器和引风机,所述引风机过滤器连接所述输送机的尾气出口,所述引风机过滤器、冷凝器、除味器和引风机依次连接,所述除味器还连接所述加湿器的尾气出口。
8.根据权利要求7所述的低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,所述预冷器设于所述粉碎机上方,所述粉碎机的安装位置不低于所述分离器;所述分离器、所述加湿器与所述输送机,自上而下依次连接,所述输送机设于最底层;在所述分离器的低温流体出口上连接有过滤器和循环风机的情况下,所述过滤器、所述循环风机与所述分离器通过管道相连,所述过滤器、所述循环风机的安装位置不低于所述分离器出口;
所述冷源发生器也设于最底层;所述加湿器上连接有储水罐,所述储水罐的水源经水泵增压后进入所述加湿器,水泵安装位置低于所述储水罐的水源液面;所述加湿器上设有至少两个放空口,至少一个所述放空口与环境连通,至少一个所述放空口与所述引风机连通;
所述引风机过滤器与所述输送机连接,所述引风机过滤器的安装位置不低于所述输送机的尾气出口,所述引风机过滤器与所述冷凝器相连接,所述引风机过滤器的安装位置高于所述冷凝器;
所述除味器的安装高度不低于所述冷凝器的安装高度,所述引风机的安装高度应不低于所述除味器安装高度。
9.根据权利要求7所述的低温协同微波粉碎灭菌设备,其特征在于,还包括控制系统,所述粉碎机上连接有粉碎机温度传感器,所述分离器上连接有分离器温度传感器,所述加湿器上连接有加湿器温度传感器和加湿器湿度传感器;
所述粉碎机温度传感器、所述分离器温度传感器、所述加湿器温度传感器和所述加湿器湿度传感器均连接到所述控制系统;
所述预冷器的低温流体出口与所述分离器之间设有低温流体循环调节阀,所述冷源发生器与所述粉碎机之间设有低温流体调节阀,所述加湿器的进水口设有加湿调节阀,所述加湿器与所述除味器之间设有引风回温调节阀;
所述低温流体循环调节阀、所述低温流体调节阀、所述加湿调节阀、所述引风回温调节阀均连接到所述控制系统。
说明书 :
低温协同微波粉碎灭菌设备
技术领域
背景技术
泛,携带有大量的细菌与病毒,如果不加以妥善处理,就可能造成社会疾病的产生。大型医
疗机构和一些小型医疗单位在预防、医疗工作中都会产生大量的医疗废弃物。除了医疗机
构产生废弃物,很多的制药厂也会产生大量的医疗废弃物,主要有带有病毒的和细菌的药
渣和一些制药的半成品比如细菌渣、各种抗生素药渣、废弃的活性炭硫酸渣等。
有感染性和毒性的废弃物。2009 年中国的医疗垃圾产量为107. 46 万吨,同比增长12.
04%,到2017 年中国医疗垃圾年产量为199. 03 万吨,同比增长率为3. 15%。
具有污染性,还具有极强的放射性,若不能妥当处理,则会对环境资源造成污染,影响影响
人体健康。随着我国人民健康意识的提高和社会医疗条件的提升,人均医疗资源占有量显
著增加,如何处理医疗废弃物品成为一个需要引起相关部门和社会广泛重视的问题。
格一般是2.5元/kg,一些医疗机构为了逃避处置费用,会将一部分医疗废弃物自行处理,比
如直接丢到生活垃圾桶或者当做废品卖掉。
产生二噁英等剧毒性致癌物质)易造成二次污染,进一步处理需要设置尾气处理设施,增加
成本;高温热解法则在高温热解过程会产生一定的焦油,易堵塞热解炉的管道,增加对管道
进行清洗的难题;磁化裂解法,处理设施难度高,设备复杂,成本较高。
发明内容
物处理处理方法存在容易造成二次污染、处理成本高、处理过程产生的焦油等容易损坏设
备,设备维护难度、成本高。
灭菌系统、微波灭菌系统,所述低温粉碎灭菌系统包括粉碎灭菌子系统和低温子系统,所述
低温子系统向所述粉碎灭菌子系统提供低温环境,待处理物料在所述粉碎灭菌子系统的低
温环境中破碎再进入所述微波灭菌系统,待处理物料在所述微波灭菌系统中输送并微波灭
菌;
所述粉碎灭菌子系统包括预冷器、粉碎机和分离器,所述预冷器、粉碎机和分离器依次
连接,所述低温子系统包括冷源发生器和低温回收器,所述低温回收器连接所述预冷器,所
述冷源发生器连接所述粉碎机,所述微波灭菌系统包括加湿器、微波发生器、输送机,所述
分离器连接所述加湿器,所述加湿器连接所述输送机,所述微波发生器设于所述输送机上。
并分离,所述分离器连接所述低温回收器,低温气态流体流入所述低温回收器,所述低温回
收器连接所述预冷器和/或所述冷源发生器的低温流体进口。
圆截面方向布置若干个环形管道,沿所述环形管道的周向开设若干个低温流体出口,所述
低温流体出口沿所述环形管道的下方开设;
所述过滤器包括丝网过滤组件和/或折流板过滤组件;所述加湿器内设有旋转喷头,所
述旋转喷头等距分布。
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200℃。
率设为915或者2450MHz,所述输送机的外壁设为非导电材料。
引风机过滤器、冷凝器、除味器和引风机依次连接,所述除味器还连接所述加湿器的尾气出
口。
所述分离器、所述加湿器与所述输送机,自上而下依次连接,所述输送机设于最底层;
所述过滤器、所述循环风机与所述分离器通过管道相连,所述过滤器、所述循环风机的安装
位置不低于所述分离器出口;
所述冷源发生器也设于最底层;所述加湿器上连接有储水罐,所述储水罐的水源经水
泵增压后进入所述加湿器,水泵安装位置低于所述储水罐的水源液面;所述加湿器上设有
至少两个放空口,至少一个所述放空口与环境连通,至少一个所述放空口与所述引风机连
通;
所述引风机过滤器与所述输送机连接,所述引风机过滤器的安装位置不低于所述输送
机尾气出口,所述引风机过滤器与所述冷凝器相连接,所述引风机过滤器的安装位置高于
所述冷凝器;
所述除味器的安装高度不低于所述冷凝器的安装高度,所述引风机的安装高度应不低
于所述除味器安装高度。
和加湿器湿度传感器;
所述粉碎机温度传感器、所述分离器温度传感器、所述加湿器温度传感器和所述加湿
器湿度传感器均连接到所述控制系统;
所述预冷器的低温流体出口与所述分离器之间设有低温流体循环调节阀,所述冷源发
生器与所述粉碎机之间设有低温流体调节阀,所述加湿器的进水口设有加湿调节阀,所述
加湿器与所述除味器之间设有引风回温调节阀;
所述低温流体循环调节阀、所述低温流体调节阀、所述加湿调节阀、所述引风回温调节
阀均连接到所述控制系统。
(1)采用低温粉碎协同微波灭菌技术,对医疗废弃物进行低温粉碎灭菌+微波二次灭菌
技术,充分利用低温更容易粉碎与低温灭菌效果好的优点,同时结合微波辅助灭菌,实现粉
碎处置与灭菌联合作用,最终实现对医疗废弃物的无害化、资源化的处置;
(2)采用低温流体破碎协同微波灭菌技术,采用低温灭菌与微波辅助灭菌的双重作用,
彻底灭菌,实现医疗废弃物的无害化;
(3)利用低温流体的特性,对医疗废弃物进行粉碎操作,降低物料的体积占比,将医疗
废弃物规整化,作为其他医疗物品的原材料,实现对医疗废弃物的资源化,变废为宝;
(4)低温流体起到了粉碎和灭菌的双重利用,采用了循环回收低温流体的冷量,节约了
处理过程能耗,处理过程无废气废水排放,无二次污染,实现节能环保双重作用;
(5)增设了控制系统,对物料低温粉碎过程、物料冷量回收过程,加湿预处理过程,物料
回温过程等关键参数进行监测和控制,实现了装置的自动化操作,大大减少了人工操作和
干预;
(6)还具有粉碎性能好、灭菌效果强、节能、环保等优点,可广泛引应用于中药生产实践
对中药材的粉碎和灭菌,起到保质和灭菌功效,还适用于废旧轮胎、热熔胶、尼龙、可可、大豆等材料的粉碎。
附图说明
图3为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的一优选实施例的安装结构示意图;
图4为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的粉碎机的一优选实施例的结构示意图;
图5为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的微波发生器的一优选实施例的结构示意
图;
图6为本发明低温协同微波粉碎灭菌设备的输送机的一优选实施例的结构示意图;
图中,1-预冷器;2-粉碎机温度传感器;3-粉碎机;4-分离器;5-低温流体循环调节阀;
6-加湿器;7-储水罐;8-加湿调节阀;9-引风回温调节阀;10-引风机;11-除味器;12-提升机;13-冷源发生器;14-低温流体调节阀;15-过滤器;16-分离器温度传感器;17-加湿器温度传感器;18-加湿器湿度传感器;19-微波发生器;20-冷凝器;21-低温回收器;22-循环风机;23-输送机;24-引风机过滤器。
具体实施方式
问题,降低医疗垃圾处理成本、提高设备的使用寿命、减少设备维护费用。
成后进入微波灭菌系统,在微波环境中进行灭菌处理,通过微波对待处理物料中的细菌、病
菌等进行破坏,达到灭菌的目的,完成待处理物料的粉碎、灭菌过程。
统,待处理物料在微波灭菌系统中输送并微波灭菌。
使待处理物料在预冷器1中进行预冷降温,待处理物料预冷降温完成后进入粉碎机3,冷源
发生器13连接粉碎机3,冷源发生器13向粉碎机3提供冷源,使待处理物料在粉碎机3内进行
深度降温,有助于待处理物料在粉碎机3内进行破碎。粉碎机3连接分离器4,粉碎机3内粉碎
完成的待处理物料以及低温流体进入分离器4进行分离,低温流体回流到低温子系统,粉碎
后的待处理物料进入微波灭菌系统。微波灭菌系统包括加湿器6、微波发生器19、输送机23,分离器4连接加湿器6,分离器4内的待处理物料进入加湿器6,待处理物料在加湿器6内调温
调湿,加湿器6连接输送机23,待处理物料进入输送机23,在输送机23内移动,微波发生器19设于输送机23上,待处理物料移动过程中进行微波灭菌。
待处理物料,再进行微波灭菌,尺寸较小的待处理物料在微波灭菌处理过程中的接触面积
增大,灭菌处理更加充分,提高除菌效率以及处理过程的安全性。
入加湿器6进行调温调湿,再进入输送机23进行输送和灭菌。其中,预冷器1的预冷降温过程
与粉碎机3的深度降温过程,可以选用不同温度的同种低温流体,还可以选用不同的温度的
不同低温流体。
内形成低温环境。在粉碎机3内气化后的低温气态流体与待处理物料混合进入分离器4,低
温气态流体与待处理物料在分离器4内进行分离,一部分低温气态流体流向预冷器1进行预
冷降低,一份低温气态流体流向冷源发生器13,经过冷源发生器13加工处理后再次进入粉
碎机3以提供低温环境。
13的低温流体进口,低温回收器21向预冷器1和/或冷源发生器13提供低温气态流体,用于
预冷器1的预冷降温和/或冷源发生器13产生低温液态流体。
入低温回收器21进行缓存,低温回收器21连接预冷器1和/或冷源发生器13的低温流体进
口,低温回收器21再将低温气态流体送入预冷器1进行冷量的充分利用,或者低温回收器21
将低温气态流体送入冷源发生器13进行循环利用。低温气态流体在预冷器1与冷源发生器
13之间的流动通过阀门调控。
发生器13,低温回收器21内的低温气态流体直接进入预冷器1进行冷量的二次利用。
循环利用。
气态流体吸收低温待处理物料冷量后排出分离器4,进入过滤器15去除杂质,再进入循环风
机22,经增压后进入低温回收器21缓存,然后进入预冷器1与待处理物料进行冷量交换,在
预冷器1内换热后的循环低温气态流体再进入分离器4,低温气态流体与低温待处理物料进
行冷量交换,低温气态流体吸收低温待处理物料的冷量,完成低温流体循环,从而回收了从
粉碎机3排出的冷量,实现节能。
冷效果,预冷的物料在进入粉碎机3中,进行深冷破碎,待处理物料降温至设定温度,实现低温粉碎,防止物料粉碎过程发热而变质,同时提高待处理物料的硬度、脆性等,利用粉碎机3进行破碎。
板,物料靠重力作用打开挡板,实现进料,无待处理物料进入时,挡板靠弹簧等张力装置实
现自封闭,与外界隔绝,防止内部循环的低温流体外漏;预冷器1的低温流体进口位置应低
于低温流体出口位置,预冷器1的低温流体进口位置处应设置单相阀,避免低温流体倒流。
件303连接,由上部变频电机301驱动上旋转琅琊锤306转动;下部变频电机302和下旋转琅
琊锤307通过下端部轴承组件304连接,由下部变频电机301驱动下旋转琅琊锤306转动;通
过上旋转琅琊锤306和上旋转琅琊锤307的旋转啮合,实现对物料的粉碎;粉碎机3的粉碎温
度控制在环境温度~-190℃范围,一般控制在0 -190℃。
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机22将低温气态流体送入低温回收器21或冷源发生器13。过滤器15用于去除低温气态流体
中的杂质,循环风机22用于促进流体循环。
环形管道的周向开设若干个低温流体出口,低温流体出口沿环形管道的下方开设,有助于
待处理物料与低温气态流体的充分分离。
道,沿环形管道圆周方向均匀开设8-16个低温气态流体出口,保证低温气态流体均匀进入
分离器4腔体,低温气态流体出口从环形管下方开设,孔径为10-25mm。
温氧气、低温空气等,低温回收器21包括氮气缓冲罐、空气缓冲罐、氧气缓冲罐,二次利用氮气、氧气、空气的冷量。低温流体优选为液氮,冷源发生器13优选为液氮机,低温回收器21优选为氮气缓冲罐。
23设为螺旋输送机。
2311。其中,螺旋输送机从下向上倾斜安装,待处理物料从下向上输送,支腿2308用于支撑
壳体2306,壳体2306内设有螺旋输送片2307,支腿2308至少包括两个,支腿2308的高度不
同,壳体2306的长度方向的两端分别设置物料进口2305、物料出口2309,物料进口2305的高
度低于物料出口2309的高度。电机2301、减速机2302、轴承组件2304安装在螺旋输送机的高
度位置较低的一端,轴端盖2311设于高度位置较高的一端,同时高度位置较高的一端壳体
2306上还开设有尾气排出口2310。
后的物料进入输送机23,在输送过程中接收微波发生器19的微波处理后,经输送机23出口
排出,对物料进行二次杀菌,提高灭菌效果,保持有效成分。微波发生器19利用微波能量对
待处理物料中的细菌等破碎,起到杀菌的作用。同时加湿器6对待处理物料进行加温增湿,
待处理物料中的水分吸收微波热量而蒸发,减小微波热量对待处理物料的影响,防止待处
理物料温度过高。
导电材料。
作用,把恒定电场中获得的能量转化成微波能,并从微波能输出器1904发射出,微波发生器
19的工作频段优选为915 MHz。
部旋转喷头,水泵的扬程应为30-50米。加湿器6上设有至少两个放空口,至少一个放空口与
环境连通,至少一个放空口与引风机10连通。优选的,加湿器6顶部设置两个放空口,两个放空口之间距离应尽可能大,其中一个与大气相连,另一个接入尾气处理系统的引风机10入
口,确保加湿器6内空气流通,实现加湿器6内物料回温、增湿。
味器11和引风机10依次连接,除味器11还连接加湿器6的尾气出口。
风机10排出,微波处理过程产生的尾气,经冷凝出去水分和颗粒性杂质,经除味器11去除不
可冷凝的异味气体。
味器11采用喷淋水吸收或者颗粒活性炭吸附。
3、分离器4之间流动;
分离器4、加湿器6与输送机23,自上而下依次连接,输送机23设于最底层,便于待处理
物料顺利进入输送机23,防止物料卡塞,减小输送动力;过滤器15、循环风机22与分离器4通过管道相连,过滤器15、循环风机22的安装位置不低于分离器4出口;
冷源发生器13也设于最底层,便于操作控制;加湿器6上连接有储水罐7,储水罐7的水
源经水泵增压后进入加湿器6,水泵安装位置应低于储水罐7的水源液面,保证加湿器6内水
源供给的稳定性;
引风机过滤器24与输送机23连接,引风机过滤器24的安装位置不低于输送机23尾气出
口,引风机过滤器24与冷凝器20相连接,引风机过滤器24的安装位置高于冷凝器20;
除味器11的安装高度不低于冷凝器20的安装高度,引风机10的安装高度应不低于除味
器11安装高度,便于除味器11内气体流动。
温度传感器2、分离器温度传感器16、加湿器温度传感器17和加湿器湿度传感器18均连接到
控制系统;
预冷器1的低温流体出口与分离器4之间设有低温流体循环调节阀5,冷源发生器13与
粉碎机3之间设有低温流体调节阀14,加湿器6的进水口设有加湿调节阀8,加湿器6与除味
器11之间设有引风回温调节阀9;低温流体循环调节阀5、低温流体调节阀14、加湿调节阀8、引风回温调节阀9均连接到控制系统。
彼此协同配合,提高了装置的可靠性。
制系统计算并发出指令,增大低温流体调节阀14的开度,当粉碎机3温度低于设定值时,由
控制系统计算并发出指令,减小低温流体调节阀14的开度,保障粉碎机3的工作温度维持在
设定水平。
系统计算并发出指令,减小低温流体循环调节阀5的开度,当分离器4温度低于设定值时,由
控制系统计算并发出指令,增大低温流体循环调节阀5的开度,保障分离器4的物料温度维
持在设定水平。
制系统计算并发出指令,减小引风回温调节阀9的开度,当加湿器6温度低于设定值时,由控
制系统计算并发出指令,增大引风回温调节阀9的开度,保障加湿器6的物料温度维持在设
定水平。
统计算并发出指令,减小加湿调节阀8的开度,当加湿器6湿度低于设定值时,由控制系统计
算并发出指令,增大加湿调节阀8的开度,保障加湿器6的物料湿度维持在设定水平。
且低温流体的冷量循环利用,微波灭菌系统利用微波能量对待处理物料中的细菌进行破
坏,并配合尾气处理系统进行尾气处理,达到环保排放的要求。在完成粉碎和灭菌的同时,
采用低温子系统回收系统冷量,实现节能,采用尾气处理系统处理异味气体,实现环保,最
终保障系统的稳定运行。
本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中的具体含义。