CN105983565B - 用于餐厨垃圾加热水解设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于餐厨垃圾加热水解设备，反应仓包括主体和连接在主体两端的端盖，主体前部设有进料口、后部斜上方设有出料口，出浆管连接在出料口处；搅拌驱动机构包括搅拌电机和传动主轴，传动主轴的两端穿过端盖和密封座并通过轴承支承在各自的轴承座上，搅拌电机的输出端与传动主轴连接；搅拌执行机构包括间隔连接在传动主轴上的螺旋叶片和搅拌桨叶，螺旋叶片分别设置在主体的进料口处、中部及出料口处，蒸汽加热机构包括相连接的蒸汽加热管及多个布气管和蒸汽喷嘴，蒸汽喷嘴沿主体的长度方向间隔设置在主体上。本发明结构合理、紧凑，维护方便，主体内部不易结垢，能耗低，能充分将餐厨垃圾固相或粗浆料中可降解有机质和油脂液态。

Description

用于餐厨垃圾加热水解设备

技术领域

本发明涉及一种用于餐厨垃圾加热水解设备，属于垃圾处理技术领域。

背景技术

餐厨垃圾是指居民在食品加工以及饮食消费的食物残余，具有水分、油脂、有机物以及盐分含量高的特点，极易腐烂变质，传播病菌，散发恶臭。

目前，国内外餐厨垃圾的处理技术主要包括填埋、焚烧、堆肥、物理破碎、饲料化和厌氧消化处理技术。由于餐厨垃圾中除了淀粉类、动物脂肪类、食物纤维类等有机物质含量高外，还富含氮、磷、钾、钙等元素，具有营养全面的特点，具有极高的利用价值。厌氧消化处理技术具有能耗低、回收沼气等清洁能源和减少环境影响等优点，是目前最先进的餐厨垃圾处理技术。

为了后续工艺能充分利用餐厨垃圾中的有机物产生沼气，同时回收油脂，在餐厨垃圾的处理工艺中设置处理工艺，需尽可能的将餐厨垃圾中的有机质转化到液相中，充分利用餐厨垃圾中的易降解有机物厌氧产沼，同时也要考虑尽可能多的回收餐厨垃圾中的油脂。目前一些水解工艺只对餐厨垃圾进料斗下方接收的沥水进行油脂作业，这样处理的缺点是，一方面，相当多的油脂是与固相混合的，沥水中只有很少一部分，尤其是动物脂肪。另一方面，不能高效的回收餐厨垃圾中的油脂，不但会造成资源的浪费，还会影响后续设备的稳定运行，特别会影响后续的固液分离设备及厌氧消化反应的进行。

现有较先进的罐式加热设备，可以承受高压，使浆料可以加热到更高的温度，能提高水解效率的同时，却易造成固相附着于罐体硬化结垢现象，给清理及检修造成困难。其次，罐式加热往往采用分批处理，需要另外的缓存装置，占地空间大，而中国式餐厨垃圾成分比较复杂，含有大量玻璃、贝壳、砂石等研磨性物料，在加热后由于液相溶解度升高，流动性变好，研磨性物料易沉积于罐体底部，造成容积的减小而降低其工作效率，若用泵抽取，则会造成泵严重磨损。

再则，由于餐厨浆料含水率基本在80～90％左右，呈密实浆料状，所以罐式加热用于餐厨浆料的加热还存在两个难以解决的缺点，1、采用夹套式换热加热餐厨浆料，则加热效率太低、能耗大，并且带来罐壁的严重结垢问题；2、而采用向罐内直通蒸汽的方式加热餐厨浆料，则由于浆料的含水高、密实状的特性以及罐式加热较弱的搅拌影响，很容易出现蒸汽穿过浆料层而出现短路的情况，造成罐内频繁虚压，带来加热难以控制、热损失大等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构合理、紧凑，维护方便，主体内部不易结垢，能降低能耗，能充分将餐厨垃圾固相或粗浆料中可降解有机质和油脂液态的用于餐厨垃圾加热水解设备。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：包括反应仓、搅拌驱动机构以及搅拌执行机构和蒸汽加热机构，

所述反应仓包括具有一个中空的主体和连接在主体两端的端盖，主体前部设有进料口、后部的斜上方设有出料口，出浆管连接在出料口处，主体或/和出浆管在出料口处安装有温度传感器；

所述的搅拌驱动机构包括具有减速器的搅拌电机和传动主轴，具有密封机构的密封座安装在各自的端盖上，各密封座的外侧与轴承座连接，搅拌电机安装在其中一个轴承座上，传动主轴的两端穿过端盖和密封座并通过轴承支承在各自的轴承座上，搅拌电机的输出端与传动主轴连接；

所述的搅拌执行机构包括连接在传动主轴上的螺旋叶片和搅拌桨叶，螺旋叶片为间隔设置在传动主轴上的第一螺旋叶片、第二螺旋叶片和第三螺旋叶片，且螺旋叶片的外周与主体内壁的下部相接，第一螺旋叶片设置在主体的进料口处、第二螺旋叶片设置在主体的中部、第三螺旋叶片设置在主体的出料口处，所述第三螺旋叶片由两旋向相反的螺旋叶片构成，且出料口位于两旋向相反螺旋叶片之间，传动主轴在第一螺旋叶片与第二螺旋叶片之间及第二螺旋叶片与第三螺旋叶片之间安装有多个间隔设置的搅拌桨叶，且各搅拌桨叶沿传动主轴的圆周方向相错设置，搅拌桨叶的桨叶与传动主轴的截面之间的夹角在5°～45°；

所述的蒸汽加热机构包括蒸汽加热管及多个布气管和多个蒸汽喷嘴，所述的蒸汽喷嘴沿主体的长度方向间隔设置在主体上，且各蒸汽喷嘴通过设置在外部自各的布气管与蒸汽加热管连接。

其中：还具底座，的主体安装在底座上，底座上安装有可拆卸的罩壳，所述的罩壳由罩在主体处的主罩壳和罩在轴承座上的副罩壳构成。

所述的搅拌桨叶为推进式桨叶。

所述的搅拌桨叶包括带有连接轴的桨叶、固定套和紧固件，所述的固定套包括上半套和下半套，下半套上设有对桨叶角度进行定位的凹槽，所述的上半套和下半套设置在传动主轴上，桨叶上的连接轴穿过下半套以及传动主轴和上半套并用紧固件连接，且桨叶与传动主轴截面之间的夹角在10°～35°。

所述的主体位于出料口的下部设有应急口，应急口通过应急管与出浆管连接相通，且应急管上安装有应急阀门。

所述主体在长度方向的两侧设有蒸汽喷嘴，且两侧的蒸汽喷嘴交错间隔布置，各蒸汽喷嘴出口处位于主体中心轴线的下部，蒸汽喷嘴的中心轴线与水平面之间夹角呈20°～70°。

所述主体前部两相邻蒸汽喷嘴之间的间距在200～400mm，主体后部两相邻各蒸汽喷嘴之间的间距在600～1000mm。

所述主体在进料口处设有缓冲料斗。

所述的出料口的中心线与水平面之间的夹角在30°～60°。

本发明的反应仓采用主体以及连接在主体两端的端盖以形成卧式结构，端盖通过密封座与轴承座连接，具有较好的维护性能。本发明主体出料口位于斜上部，使出料口为类似溢流式结构，一方面可以使主体腔体内有足够的高温餐厨浆料停留空间，保证内部反应的水解温度，另一方面使浆料在主体腔体内具有一定的深度，而增加浆料与蒸汽的接触时间，充分提高水解效率。本发明搅拌执行机构包括连接在传动主轴上的螺旋叶片和搅拌桨叶，将两种不同功能的螺旋叶片和搅拌桨叶间隔设置，推进作用较强的螺旋叶片分别设置在主体的进料口、出料口以及主体的中部，通过螺旋叶片能起到输送浆料、分隔加热区并阻隔蒸汽作用，利用搅拌桨叶推进作用相对螺旋叶片较弱，使浆料能在加热区域具有较长的停留时间，通过搅拌桨叶对浆料翻动搅拌，使浆料与蒸汽快速混合、均匀受热。本发明由于螺旋叶片和搅拌桨叶是间隔设置，在同一转速下得到不同的浆料移动速度，结构合理、紧凑，能达到简化设备结构的目的。本发明由于螺旋叶片的外周与主体内壁的下部相接而能起到支承作用，在保护搅拌桨叶的同时，对传动主轴及轴承的强度要求降低，使得传动系统得以轻量化，也由于螺旋叶片的定位作用，使得设备的装配及后期检修更加方便。本发明在主体上设有多个蒸汽喷嘴，采用蒸汽喷入方式对浆料进行加热，由于多个螺旋叶片能解决蒸汽穿过浆料层而出现短路的问题，保证蒸汽被充分利用，使水解反应温度能控制在60～100℃，再在强力搅拌叶片的作用，使浆料充分与蒸汽接触，降低能耗，提高水解加热效率，提高餐厨垃圾固相中的有机物液态化效率及油脂溶出效果，处理后的固渣受到蒸煮软化，亲水性有机质及油脂易于分离出去，有利于资源回收及整体工艺实施。本发明螺旋叶片及搅拌桨叶分布在整个轴长上，且螺旋叶片接近与主体内腔的直径，不会造成主体内壁的结垢和焦化，在保证处理效率的同时，后期检修及清理比较方便。本发明主体采用卧式结构，在特殊布置的叶片和蒸汽的作用下，能重点处理难于水解的固相浆料，能进行连续式处理，物料停留时间短，水解效率高。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明用于餐厨垃圾加热水解设备去掉主副罩壳后的结构示意图。

图2是本发明用于餐厨垃圾加热水解设备蒸汽加热机构的结构图。

图3是本发明用于餐厨垃圾加热水解设备的横向截面结构图。

图4是图1的A向结构示意图。

图5是本发明的搅拌桨叶的结构示意图。

其中：1—轴承座，2—密封座，3—端盖，4—第一螺旋叶片，5—缓冲料斗，6—主体，6-1—进料口，6-2—出料口，7—传动主轴，8—搅拌桨叶，8-1—紧固件，8-2—上半套，8-3—下半套，8-4—凹槽，8-5—桨叶，9—第二螺旋叶片，10—蒸汽加热管，11—蒸汽喷嘴，12—第三螺旋叶片，12-1—正向螺旋叶片，12-2—反向螺旋叶片，13—搅拌电机，14—底座，15—出浆管，16—副罩壳，17—主罩壳，18—布气管，19—温度传感器，20—应急管，21—应急阀门。

具体实施方式

见图1～4所示，本发明用于餐厨垃圾加热水解设备包括反应仓、搅拌驱动机构以及搅拌执行机构和蒸汽加热机构。

见图1～5所示，本发明的反应仓包括具有一个中空的主体6和连接在主体6两端的端盖3，端盖3通过紧固件连接在主体6的两端，使本发明的反应仓呈中空的卧式结构。见图1～4所示，本发明的主体6前部设有进料口6-1、后部的斜上方设有出料口6-2，且出浆管15连接在出料口6-2处，主体6或/和出浆管15位于出料口6-2处安装有温度传感器19，本发明的进料口6-1用于餐厨垃圾固相浆料的进入，主体6在进料口6-1处设有缓冲料斗5，可以解决给料量不均匀的问题。见图1～4所示，本发明出料口6-2位于主体6的斜上方，使出料口6-2为溢流式结构，该出料口6-2的中心线与水平面之间的夹角在30°～60°，由于出料口6-2设置在主体6上部位置，浆料在搅拌执行机构的推动下越过最高位置后才能从出料口6-2排出，故使浆料在主体6内具有一定的深度而能增加与蒸汽的接触时间，同时也可以使主体6内有足够的高温餐厨浆料停留，保证内部的水解反应温度。本发明通过设置在主体6或/和出浆管15上的温度传感器19来监测出料出口处浆料的温度，方便控制蒸汽通量以将浆料的温度控制在60～100℃之间，达到最佳的水解反应。

见图1～4所示，本发明在主体6位于出料口6-2的下部设有应急口，应急口通过应急管20与出浆管15连接相通，应急管20上安装有应急阀门21，当主体6内浆料受到加热搅拌粘度下降，当一些陶瓷、砂石以及金属等大密度颗粒物则不能完全随浆料从出料口6-2排出时，少量沉积在主体6底部的颗粒物在搅拌执行机构的作用下最终沉积在应急口处，通过控制应急阀门21定期排除积砂到后道的设备内；本发明还可控制应急阀门21在紧急情况下排空主体6内的浆料。

见图1～4所示，本发明搅拌驱动机构包括具有减速器的搅拌电机13和传动主轴7，具有密封机构的密封座2安装在各自的端盖3上，密封机构可采用现有的机械密封或迷宫机构，各密封座2的外侧与轴承座1连接，搅拌电机13安装在其中一个轴承座1上，传动主轴7的两端穿过端盖3、密封座2并通过轴承支承在各自的轴承座1上，通过密封机构对传动主轴7进行密封，改善工作环境，搅拌电机13的输出端与传动主轴7连接，使本发明的设备具有较好的维护性能。

见图1～4所示，本发明的搅拌执行机构包括连接在传动主轴7上的螺旋叶片和搅拌桨叶8，本发明的螺旋叶片为间隔设置在传动主轴7上的第一螺旋叶片4、第二螺旋叶片9和第三螺旋叶片12，且螺旋叶片的外周与主体6内壁的下部相接，该螺旋叶片接近与主体6内腔的直径，第一螺旋叶片4设置在主体6的进料口6-1处、第二螺旋叶片9设置在主体6的中部、第三螺旋叶片12设置在主体6的出料口6-2处，第三螺旋叶片12由两旋向相反的螺旋叶片构成，且出料口6-2位于两旋向相反螺旋叶片之间，见图1、3所示，本发明的第三螺旋叶片12由正向螺旋叶片12-1和反向螺旋叶片12-2，方便出料，本发明由于各螺旋叶片与主体6内壁下部相接，将主体6的腔体分为两个功能区域，可通过上述的各螺旋叶片对蒸汽起到截留作用，防止蒸汽击穿浆料后由进出料口6-2短路逸出，同时由于各螺旋叶片与主体6内壁下部相接，在传动主轴7发生轻微挠曲变形时由于与主体6的腔体内壁相接，在主体6内壁其自身的特殊涂层及浆料润滑作用下，而能起到支承作用，有效防止自重或搅拌桨叶8与主体6内的硬质惰性物卡碰时，造成的传动主轴7过度挠曲变形而损坏设备，在保护搅拌桨叶8的同时，对传动主轴7及轴承的强度要求降低，使得传动系统得以轻量化，使得装配及后期检修更加方便。本发明采用间隔设置的螺旋叶片，还能对餐厨垃圾浆料中流动性较差的固相起推进作用时，防止由于浆料滞留、压实造成的设备堵死的现象。

见图1～3所示，本发明传动主轴7在第一螺旋叶片4与第二螺旋叶片9之间及第二螺旋叶片9与第三螺旋叶片12之间安装有多个间隔设置的搅拌桨叶8，各搅拌桨叶8沿传动主轴7的圆周方向相错设置，搅拌桨叶8的桨叶8-5与传动主轴7的截面之间的夹角α在5°～45°，搅拌桨叶8在搅拌时还能附带推进作用，以保证浆料在一定的推进速度下充分与蒸汽混合，本发明将不同功能的螺旋叶片与搅拌桨叶8交错分布于主体6的腔体内部，使螺旋叶片及搅拌桨叶8分布在整个传动主轴的长度上，当餐厨垃圾浆料从进料口6-1进入到主体6内，由于浆料的流动性较差，通过螺旋叶片和搅拌桨叶8的旋转带动浆料起到搅拌推进的运动，本发明的螺旋叶片推进速度控制0.1～0.5m/s，而搅拌桨叶8转动速度控制在40～200r/min，在搅拌桨叶8的作用下，通入的蒸汽能充分与浆料接触达到水解加热温度，而提高浆料水解加热效率，提高餐厨垃圾固相中的有机物液态化效率及油脂溶出效果，降低能耗，同时由于有机质分离彻底，将有利于后序的固液分离、油水分离工序。

见图1、3和5所示，本发明搅拌桨叶8为推进式桨叶结构，该搅拌桨叶8包括带有连接轴的桨叶8-5、固定套和紧固件8-1，该固定套包括上半套8-2和下半套8-3，下半套8-3上设有对桨叶8-5角度进行定位的凹槽8-4，上半套8-2和下半套8-3设置在传动主轴7上，桨叶8-5上的连接轴穿过下半套8-3以及传动主轴7和上半套8-2并用紧固件8-1连接，该紧固件可采用锁紧螺母，并将桨叶8-5定位于下半套的凹槽8-4内且桨叶8-5与传动主轴7截面之间的夹角α在10°～35°，如该夹角α在20°或30°等，使本发明的搅拌桨叶8拆装更换方便，且搅拌桨叶8可根据不同规格设备确定数量和尺寸并按圆周排布均匀的分布在传动主轴7上。

见图1～4所示，本发明的蒸汽加热机构包括蒸汽加热管10及多个布气管18和蒸汽喷嘴11，蒸汽喷嘴11沿主体6的长度方向间隔设置在主体6上，各蒸汽喷嘴11通过设置在外部自各的布气管18与蒸汽加热管10连接，布气管18可采用软管，本发明主体6沿长度方向的两侧设有蒸汽喷嘴11，两侧的蒸汽喷嘴11交错间隔布置，加之蒸汽喷射加热区域相互错开，避免重叠，各蒸汽喷嘴11出口位于主体6中心轴线的下部，蒸汽喷嘴11的中心轴线与水平面的夹角呈20°～70°，如该夹角在30°～60°，由于蒸汽以特定角度斜向上穿过物料进入与浆料充分接触而迅速作用，减少了短路现象，在搅拌桨叶8的作用下，能够使蒸汽能充分与浆料混合，而均匀加热浆料，同时也防止停止工作时浆液倒流造成的堵塞现象，且布气管18设置外部，便于更换。本发明主体6前部的两相邻蒸汽喷嘴11之间的间距在200～400mm，如在250～350mm，可均布设置，或不均布设置，主体6后部两相邻各蒸汽喷嘴11之间的间距在600～1000mm，如在700～900mm，也可可均布设置，或不均布设置，使本发明主体6前部功能区域的蒸汽喷嘴11布置较密，以加热低温浆料的初步加热作用，而后部功能区域布置较疏，在搅拌过程中对初步加热后的物料继续升温至所需水解温度，蒸汽与浆料接触范围大，提高加热效率。

见图1～4所示，本发明还具有底座14，主体6安装在底座14上，底座14上安装有可拆卸的罩壳，该罩壳由罩主体6上的主罩壳17和罩在一个轴承座1上的副罩壳16构成，由于罩壳全部可拆卸，便于设备的维护。

Claims (9)

1.一种用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：包括反应仓、搅拌驱动机构以及搅拌执行机构和蒸汽加热机构，

所述反应仓包括具有一个中空的主体(6)和连接在主体(6)两端的端盖(3)，主体(6)前部设有进料口(6-1)、后部的斜上方设有出料口(6-2)，出浆管(15)连接在出料口(6-2)处，主体(6)或/和出浆管(15)在出料口(6-2)处安装有温度传感器(19)；

所述的搅拌驱动机构包括具有减速器的搅拌电机(13)和传动主轴(7)，具有密封机构的密封座(2)安装在各自的端盖(3)上，各密封座(2)的外侧与轴承座(1)连接，搅拌电机(13)安装在其中一个轴承座(1)上，传动主轴(7)的两端穿过端盖(3)和密封座(2)并通过轴承支承在各自的轴承座(1)上，搅拌电机(13)的输出端与传动主轴(7)连接；

所述的搅拌执行机构包括连接在传动主轴(7)上的螺旋叶片和搅拌桨叶(8)，螺旋叶片为间隔设置在传动主轴(7)上的第一螺旋叶片(4)、第二螺旋叶片(9)和第三螺旋叶片(12)，且螺旋叶片的外周与主体(6)内壁的下部相接，第一螺旋叶片(4)设置在主体(6)的进料口(6-1)处、第二螺旋叶片(9)设置在主体(6)的中部、第三螺旋叶片(12)设置在主体(6)的出料口(6-2)处，所述第三螺旋叶片(12)由两旋向相反的螺旋叶片构成，且出料口(6-2)位于两旋向相反螺旋叶片之间，传动主轴(7)在第一螺旋叶片(4)与第二螺旋叶片(9)之间及第二螺旋叶片(9)与第三螺旋叶片(12)之间安装有多个间隔设置的搅拌桨叶(8)，且各搅拌桨叶(8)沿传动主轴(7)的圆周方向相错设置，搅拌桨叶(8)的桨叶(8-5)与传动主轴(7)的截面之间的夹角在5°～45°；

所述的蒸汽加热机构包括蒸汽加热管(10)及多个布气管(18)和多个蒸汽喷嘴(11)，所述的蒸汽喷嘴(11)沿主体(6)的长度方向间隔设置在主体(6)上，且各蒸汽喷嘴(11)通过设置在外部各自 的布气管(18)与蒸汽加热管(10)连接。

2.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：还具底座(14)，主体(6)安装在底座(14)上，底座(14)上安装有可拆卸的罩壳，所述的罩壳由罩在主体(6)处的主罩壳(17)和罩在轴承座(1)上的副罩壳(16)构成。

3.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：所述的搅拌桨叶(8)为推进式桨叶。

4.根据权利要求3所述的用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：所述的搅拌桨叶(8)包括带有连接轴的桨叶(8-5)、固定套和紧固件(8-1)，所述的固定套包括上半套(8-2)和下半套(8-3)，下半套(8-3)上设有对桨叶(8-5)角度进行定位的凹槽(8-4)，所述的上半套(8-2)和下半套(8-3)设置在传动主轴(7)上，桨叶(8-5)上的连接轴穿过下半套(8-3)以及传动主轴(7)和上半套(8-2)并用紧固件(8-1)连接，且桨叶(8-5)与传动主轴(7)截面之间的夹角在10°～35°。

5.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：所述的主体(6)位于出料口(6-2)的下部设有应急口，应急口通过应急管(20)与出浆管(15)连接相通，且应急管(20)上安装有应急阀门(21)。

6.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：所述主体(6)在长度方向的两侧设有蒸汽喷嘴(11)，且两侧的蒸汽喷嘴(11)交错间隔布置，各蒸汽喷嘴(11)出口处位于主体(6)中心轴线的下部，蒸汽喷嘴(11)的中心轴线与水平面之间夹角呈20°～70°。

7.根据权利要求1或6所述的用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：所述主体(6)前部两相邻蒸汽喷嘴(11)之间的间距在200～400mm，主体(6)后部两相邻蒸汽喷嘴(11)之间的间距在600～1000mm。

8.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：所述主体(6)在进料口(6-1)处设有缓冲料斗(5)。

9.根据权利要求1所述的用于餐厨垃圾加热水解设备，其特征在于：所述的出料口(6-2)的中心线与水平面之间的夹角在30°～60°。