CN103990640A - 一种相变蓄热型厨余垃圾智能高温快速发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变蓄热型厨余垃圾智能高温快速发酵装置，包括发酵舱和若干块蓄热板；所述蓄热板紧贴所述发酵舱围绕在所述发酵舱的外壁；所述蓄热板内填充有石蜡。本发酵装置所用的蓄热材料蓄热能量密度高，可以大大简化辅助加热系统，并且为发酵物料提供更长时间以及更稳定的辅助加热，同时也简化了为发酵物料辅助加热的操作流程。蓄热材料可以根据舱体不同区域的热能需求，进行灵活分布，安装更加简便。

Description

一种相变蓄热型厨余垃圾智能高温快速发酵装置

技术领域

本发明涉及一种垃圾发酵装置，尤其是涉及一种相变蓄热型厨余垃圾智能高温快速发酵装置。

背景技术

厨余垃圾高温发酵过程中，通常是使用太阳能等热源为堆放厨余垃圾的舱体提供辅助加热，创造有利于提升微生物活动能力的适宜高温环境，以达到快速发酵，缩短发酵周期的目的。目前主要使用的辅助加热方式，是通过水来蓄热，再将金属材质的水管，环绕或平铺于圆筒型发酵舱体内壁或外壁上，为舱体提供热量进行辅助加热。

但是，通过水来蓄热的辅助加热的方式，存在以下问题：第一，水是显热蓄热，能量密度小，需要较大的供水量和面积较大的太阳能集热板芯，才能达到额定蓄热要求，造成厨余垃圾发酵系统总体结构相对庞大，需要较大的占地面积，需要良好的日照条件，影响了其应用的方便性和灵活性。第二，为了能给舱内的嗜热发酵菌提供55℃左右的适宜温度环境，通常需要把热水加热到80℃左右，才能实现热水从外部水箱输送到发酵舱的加热水管后，仍有55℃以上的温度。在实际应用中，经常出现进水水温偏低而没有起到辅助加热效果，或者水温过高而导致灭活发酵菌种等情况，水温控制有一定的困难。第三，加热水管容易出现漏水问题，尤其是内置盘管方式，水管与发酵物料在高温高湿环境下长期接触，容易腐蚀漏水，从而影响舱体内部的发酵情况并可能使发酵设备的电气系统出现电路故障，造成安全隐患。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种相变蓄热型厨余垃圾智能高温快速发酵装置，解决传统辅助加热材料能量密度低，体积大，温度难以控制等问题，以更好的实现厨余垃圾高温快速发酵。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种相变蓄热型厨余垃圾智能高温快速发酵装置，包括发酵舱和若干块蓄热板；所述蓄热板紧贴所述发酵舱围绕在所述发酵舱的外壁；所述蓄热板内填充有石蜡。

无机相变材料如结晶水合盐、熔融盐等，也可作为相变蓄热材料，热导率比较大，但实际应用过程中，容易出现过冷和相分离的问题，不能长期使用，因此本发明选用有机相变材料石蜡。石蜡没有过冷现象、熔化时蒸汽压低、化学稳定性较好。碳链短的石蜡熔点较低，本发明通过对比筛选，选用碳链合适的石蜡或调节其混合比，实现其相变温度在60℃左右，同时，在石蜡中添加质量百分比含量3～5％的金属铝粉，提升其热导性。

所述蓄热板由导热性能较好的铝材制成。

蓄热板外型比较小巧，分布灵活，可根据不同发酵时间堆料的热量要求，于舱体外壁安装不同数量的蓄热板。例如发酵初期需要热量较多，该区域的蓄热板密度就较高，而在发酵后期的区域，蓄热板密度就较低，蓄热板非线性的分布，有利于节约材料，又能加快发酵进程，提升发酵速度。

与显热蓄热的水相比，石蜡以相变的形式蓄热，属于潜热蓄热，其潜热较大，为150～250J/g，其相变时的蓄热性能要远高于水的一般显热蓄热，而且石蜡的相变温度在60℃左右，符合厨余垃圾高温发酵环境温度的要求，不会出现过高或过低温度情况。利用石蜡作为辅助加热材料，能有效地为发酵物料提供更长时间以及更稳定的辅助加热环境。

每块蓄热板内均安装温度传感器和加热丝。温度传感器和加热丝伸入蓄热板内的石蜡中。温度传感器和加热丝连接至温控器。根据温度传感器反馈的实时信息，温控器即可根据预先设定的温度数值对蓄热板的加热状态进行调控，将蓄热板内石蜡的温度控制在设定的范围内。当蓄热板内的石蜡温度低于预设的最低温度时，温控器将启动加热装置对石蜡进行加热，当石蜡升温大于预设的最高温度时，温控器将停止加热装置工作。

为了节省成本，本发酵装置可在夜间电网电力充足和谷价电价，或发酵物料需要热能时，以电加热的方式为蓄热材料进行加热。实施时，可设定电谷期内第一个1小时至电谷期内最后一个1小时的时间段为强制加热时间，此时，当蓄热板内的石蜡不高于预设的强制加热温度时，温控器将启动加热装置对石蜡进行加热，当石蜡升温大于预设的最高温度时，温控器将停止加热装置工作。

本发明公开的相变蓄热型厨余垃圾智能高温快速发酵装置，与现有的技术相比，具有如下优点：一、本发酵装置所用的蓄热材料蓄热能量密度高，可以大大简化辅助加热系统，并且为发酵物料提供更长时间以及更稳定的辅助加热，同时也简化了为发酵物料辅助加热的操作流程。二、利用相变材料石蜡作为辅助加热材料，加热温度基本稳定在60℃左右，符合厨余垃圾高温发酵的温度需求；三、蓄热材料可以根据舱体不同区域的热能需求，进行灵活分布，安装更加简便；四、可以通过智能控制，充分利用电力充裕电价低谷时进行加热，也能够准确的根据舱内温度，控制相变材料吸放热。

附图说明

图1是本发明实施例中发酵舱的示意图；

图2是本发明实施例中蓄热板的结构示意图；

图3是本发明实施例中智能电加热控制流程图。

附图标记说明：1-发酵舱；2-蓄热板；3-温控器；11-进料口；12-出料口；21-蓄热板外壳；22-石蜡；23-电加热丝；24-温度传感器

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

如图1所示，发酵舱1上预设有进料口11和出料口12，用于放入和取出厨余垃圾。

如图2蓄热板2由导热性能良好的铝材制成，包括蓄热板外壳21。蓄热板外壳21内填充有石蜡22。石蜡22中可按照质量百分比3～5％添加铝粉。将石蜡22封存在蓄热板外壳21内，能有效防止石蜡22在使用过程中泄露，从而延长蓄热板2的使用寿命。在蓄热板外壳21上还安装有温度传感器24和电加热丝23。温度传感器24和电加热丝23从蓄热板外壳21延伸至石蜡22内，对石蜡22进行加热的同时实时反馈石蜡22的温度状态。

蓄热板2以单块板的形式分布在发酵舱1的外壁上，多块蓄热板2的电加热装置之间用线路相互连接，统一连接至温控器3，由温控器3进行智能加热控制。在发酵舱1的外壁上布置好蓄热板2后，在发酵舱1的外壁围绕保温棉用于保温。

蓄热板2外形长*宽*厚为400*400mm*20mm，分布灵活，可根据不同发酵时间堆料的热量要求，于舱体外壁安装不同数量的蓄热板。蓄热板2内部可设有进一步提升导热性能的金属翅板，金属翅板设计可采用现有技术。

为了节省成本，本发酵装置可在夜间电网电力充足和谷价电价，或发酵物料需要热能时，以电加热的方式为蓄热材料进行加热。本实施例中，设定电谷期内第一个1小时至电谷期内最后一个1小时的时间段为强制加热时间。

本实施例的工作流程如下：如图3所示，启动电加热丝23对蓄热板2内的石蜡22进行加热，并通过温度传感器24对石蜡22的温度进行实时监控，将石蜡的温度控制范围设定在50～70℃之间。当温度传感器24监测到石蜡22的温度低于50℃时，温控器3启动电加热丝23对石蜡22进行加热。当温度传感器24监测到石蜡22的温度高于70℃时，温控器3停止电加热丝23工作。当到达强制加热时间，温度传感器24监测到石蜡22的温度不高于50℃时，温控器3启动电加热丝23对石蜡22进行加热，当温度传感器24监测到石蜡22的温度高于70℃时，温控器3停止电加热丝23工作。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种相变蓄热型厨余垃圾发酵装置，包括发酵舱，其特征是：还包括若干块蓄热板；所述蓄热板紧贴所述发酵舱围绕在所述发酵舱的外壁；所述蓄热板内填充有石蜡。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热型厨余垃圾发酵装置，其特征是：所述蓄热板材料为铝材。

3.根据权利要求1所述的相变蓄热型厨余垃圾发酵装置，其特征是：所述石蜡的相变温度为60℃左右。

4.根据权利要求1或2所述的相变蓄热型厨余垃圾发酵装置，其特征是：所述石蜡内还添加有金属粉，所述金属粉选自铝粉，含量范围为质量百分比3～5％。

5.根据权利要求1所述的相变蓄热型厨余垃圾发酵装置，其特征是：所述蓄热板的内部安装有金属翅板。

6.根据权利要求1或4所述的相变蓄热型厨余垃圾发酵装置，其特征是：每块蓄热板内均安装温度传感器和加热丝，温度传感器和加热丝伸入蓄热板内的石蜡中，温度传感器和加热丝连接至温控器。