CN105985902A - 一种内循环式干式厌氧反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及干式发酵的反应设备，具体地说是一种内循环式干式厌氧反应装置，包括进料机构、提升机构、排放阀、出料机构及发酵罐，提升机构包括提升动力源、提升杆、提升螺旋片及搅拌筒，搅拌筒安装在发酵罐内，提升杆由搅拌筒内穿过，下端转动安装在发酵罐的底部，上端与安装在发酵罐上的提升动力源相连、通过提升动力源驱动旋转，提升杆上安装有随其旋转的提升螺旋片；进料机构及出料机构分别位于发酵罐的上下两端，搅拌筒的顶端与进料机构相连通，出料机构通过排放阀与发酵罐的底部相连。本发明可将新、旧物料在搅拌筒顶端完全混合，在发酵罐内部实现物料混合、循环，还可直接起到物料搅拌和新旧料分配均匀的作用，防止发酵过程中结壳现象发生。

Description

一种内循环式干式厌氧反应装置

技术领域

本发明涉及干式发酵的反应设备，具体地说是一种内循环式干式厌氧反应装置。

背景技术

传统有机物发酵多数采用湿式发酵的方法，此种发酵方法含固量最高可达到18％；但是由于湿法技术发酵耗能高、处理干物质的成本高，产生的沼渣沼液需要处理，容易造成二次污染等一系列缺点，限制了其适应更广的范围和地域。

而干式发酵的技术优势非常明显，逐渐得到了行业的广泛重视，成为新的研发方向，具体优势为：

1.物料循环全部在于系统内部，需温度提升部分只有干物料，反应体积小，耗能低；

2.可以直接处理农作物秸秆和城市垃圾等固体可发酵有机物；

3.沼气质量高、发酵物出气率高；

4.建设成本低，运营成本小，占地省；

5.采用螺旋进料和物料混合，设备效率高，通用性强。

6.因为发酵剩余物无湿式发酵的沼液，无需脱水处理，大大节省了建设费用和污水处理费，基本解决了沼液污染的问题。

干式发酵技术发展到现在还存在一些技术困难没有完全解决，比如，因为物料的含固率高了，流动性变差，外循环存在阻力大，能耗高，设备故障率高等困难，另外，传统干式发酵新旧料的混合不完全、容易结壳、发酵不完全的问题依然存在。

发明内容

为了解决现有干式发酵新旧料混合困难，阻力大，设备故障率高，能耗高，发酵不完全、容易结壳的问题，本发明的目的在于提供一种内循环式干式厌氧反应装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括进料机构、提升机构、排放阀、出料机构及发酵罐，其中提升机构包括提升动力源、提升杆、提升螺旋片及搅拌筒，所述搅拌筒安装在发酵罐内，所述提升杆由该搅拌筒内穿过，下端转动安装在所述发酵罐的底部，上端与安装在发酵罐上的提升动力源相连、 通过该提升动力源驱动旋转，所述提升杆上安装有随其旋转的提升螺旋片；所述进料机构及出料机构分别位于发酵罐的上下两端，所述搅拌筒的顶端与进料机构相连通，所述出料机构通过排放阀与发酵罐的底部相连；新物料通过所述进料机构进入发酵罐内，并与通过所述提升螺旋片提升上来的旧物料混合，混合后的物料在所述发酵罐内发酵，完成发酵的发酵物通过所述出料机构排出。

其中：所述提升螺纹片的顶部位于搅拌筒顶端的上方，并设有随提升螺纹片旋转的刮板；所述刮板的安装高度与发酵罐内发酵液的液面高度相同；所述搅拌筒的顶端为锥形斗，所述进料机构的一端为进料端，另一端与所述锥形斗相连通；所述搅拌筒通过支架固定在发酵罐内，所述搅拌筒的下端距发酵罐底部留有进料空间，所述提升螺旋片的下端由搅拌筒的下端穿出；所述提升杆的轴向中心线与搅拌筒的轴向中心线及发酵罐的轴向中心线共线，且垂直于所述支架；所述搅拌筒通过支架固定在发酵罐内，所述搅拌筒的下端与发酵罐的底部相连，在搅拌筒的下端开有进料口；所述提升杆的轴向中心线与搅拌筒的轴向中心线及发酵罐的轴向中心线共线，且垂直于所述支架；

所述进料机构包括进料斗、进料动力源、进料筒、进料杆及进料螺旋片，该进料筒安装在所述发酵罐上，一端安装有进料动力源，另一端插入发酵罐内、与所述搅拌筒的顶端相连通，所述进料斗安装在该进料筒上；所述进料杆位于进料筒内，并与所述进料动力源相连接，由该进料动力源驱动旋转，所述进料螺旋片安装在该进料杆上，随进料杆共同旋转；由所述进料斗进入的新物料通过旋转的进料杆及进料螺旋片被送入发酵罐内；所述进料杆及进料筒的轴向中心线共线，且与所述发酵罐的轴向中心线倾斜设置，由进料端向另一端向下倾斜；

所述出料机构包括出料斗、出料动力源、出料筒、出料杆及出料螺旋片，该出料筒安装在所述发酵罐上，一端安装有出料动力源，另一端连通于所述排放阀的下方，所述出料斗安装在该出料筒上；所述出料杆位于出料筒内，并与所述出料动力源相连接，由该出料动力源驱动旋转，所述出料螺旋片安装在该出料杆上，随出料杆共同旋转；完成发酵的发酵物落入所述出料筒内，通过旋转的出料杆及出料螺旋片被送至所述出料斗处出料；所述出料杆及出料筒的轴向中心线共线，且与所述发酵罐的轴向中心线倾斜设置，由出料端向另一端向下倾斜；所述出料筒的另一端端部连通有连接管，所述发酵物中的液体向下流至出料筒另一端的端部，并通过所述连接管排出；所述发酵罐内的上部设有喷淋管，该喷淋管与所述连接管相连通，由所述连接管流出的发酵物中的液体经喷淋管回到所述发酵罐内。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明具有将物料提升的提升装置，可将新、旧物料在搅拌筒顶端完全混合，并且在发酵的过程中还可起到搅拌的作用，防止发酵过程中结壳的现象发生，保证发酵完全。

2.本发明在提升螺旋片的顶端设置了刮板，通过刮板随提升螺旋片的旋转，可起到均料的作用，也可防止在发酵过程中有结壳的现象产生。

3.本发明的出料机构，在出料的同时还可对发酵物进行初级压榨。

4.本发明提升机构中的提升杆和提升螺旋片连接到底部排放阀上端，可以将发酵罐内的物料进行完全充分的混合搅拌，不存在死角。

5.本发明的发酵物料的传质、传热通过物料的内循环及沼气的上升来实现，损失少，能耗低，所需维持中温发酵的能耗低。

6.本发明的搅拌通过内循环来实现，无需外部循环装置，与传统的外循环对比，提升装置的功率可大大降低。

7.本发明出料后初级压榨出来的沼液继续回到发酵罐上部的喷淋管中，可以做到无沼液排放，不存在沼液二次污染问题。

附图说明

图1为本发明实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明实施例二的整体结构示意图；

其中：1为进料斗，2为进料机构，3为支架，4为提升机构，5为搅拌筒，6为底座，7为排放阀，8为出料机构，9为发酵罐，10为发酵物，11为刮板，12为出料斗，13为连接管，14为进料动力源，15为进料筒，16为提升动力源，17为提升杆，18为提升螺旋片，19为出料动力源，20为出料筒，21为喷淋管，22为进料口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

实施例一

如图1所示，本发明包括进料机构2、提升机构4、排放阀7、出料机构8及发酵罐9，其中提升机构4包括提升动力源16、提升杆17、提升螺旋片18及搅拌筒5，提升杆17、提升螺旋片18及搅拌筒5均位于发酵罐9内，搅拌筒5通过支架3固定在发酵罐9的内部，该搅拌筒5的两端均开口，顶端为锥形斗、位于支架3的上方，下端距发酵罐9底部设置的底座6留有进料空间。提升杆17由搅拌筒5内穿过，下端转动安装在底座6上，上端与安装在发酵罐9顶部的提升动力源16相连、通过该提升动力源16驱动旋转。提升杆17的轴 向中心线与搅拌筒5的轴向中心线及发酵罐9的轴向中心线共线，且垂直于支架3。提升杆17上安装有随其旋转的提升螺旋片18，该提升螺旋片18呈螺旋状，两端由搅拌筒5的两端伸出；提升螺纹片18的顶部设有随提升螺纹片18旋转的刮板11，刮板11的安装高度与发酵液的液面高度相同，防止物料在发酵的过程中有结壳现象产生，并可以起到均料的作用。发酵罐9的底部呈圆锥状，便于发酵物10排出；发酵罐9内的上部设有喷淋管21。

进料机构2包括进料斗1、进料动力源14、进料筒15、进料杆及进料螺旋片，该进料筒15固定在发酵罐9的上部，一端安装有进料动力源14，另一端插入发酵罐9内、与搅拌筒5顶端的锥形斗相连通；进料斗1安装在靠近进料动力源14一端的进料筒15上，与进料筒15内部相连通。进料杆位于进料筒15内，并与进料动力源14相连接，由该进料动力源14驱动旋转，进料螺旋片与提升螺旋片18形状相同，安装在进料杆上，随进料杆共同旋转；由进料斗1进入的新物料通过旋转的进料杆及进料螺旋片被送入发酵罐9内。进料杆及进料筒15的轴向中心线共线，且与发酵罐9的轴向中心线倾斜设置，由进料端向另一端向下倾斜。

出料机构8包括出料斗12、出料动力源19、出料筒20、出料杆及出料螺旋片，该出料筒20固定在地面上，一端安装有出料动力源19，另一端位于排放阀7的下方，并与排放阀7相连通；出料斗12安装在靠近出料动力源19一端的出料筒20上，与出料筒20内部相连通。出料杆位于出料筒20内，并与出料动力源19相连接，由该出料动力源19驱动旋转，出料螺旋片与提升螺旋片18形状相同，安装在出料杆上，随出料杆共同旋转；完成发酵的发酵物10在排放阀7打开后落入出料筒20内，通过旋转的出料杆及出料螺旋片被送至出料斗12处出料。出料杆及出料筒20的轴向中心线共线，且与发酵罐9的轴向中心线倾斜设置，由出料端向另一端向下倾斜；出料筒20的另一端端部连通有连接管13，发酵物10在由出料杆及出料螺旋片向出料斗12推送的过程中，液体向下流至出料筒20另一端的端部，并通过连接管13连接到发酵罐9内上部的喷淋管21，继续回到发酵罐9内。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于：搅拌筒5的下端固定在底座6上，并在搅拌筒5的下端开有进料口22。发酵罐9底部的物料由该进料口22进入到搅拌筒5内，通过提升螺旋片18提升。

本发明的工作原理为：

本发明通过发酵罐9内设置的提升机构4将发酵旧物料自发酵罐9的底部进行提升，新物料从发酵罐上部进入后，充分与旧物料在搅拌筒5顶端的锥形斗处进行混合后进入发酵罐内进行发酵。具体为：

设备运行时，新物料通过进料斗1进入进料筒15内，通过旋转的进料杆及进料螺旋片进入发酵罐9内。提升机构4将发酵罐9内的旧物料进行提升，与新物料在搅拌筒5顶端的锥斗处进行混合，混合后的物料进入发酵罐9内进行发酵。刮板11随着提升螺旋片18的旋转而转动，防止物料在发酵的过程中有结壳的现象产生，并对新进的物料进行均料。通过该进料机构2和提升机构4的混合作用，新物料在发酵物的上部，发酵后的物料在发酵罐9的底部，发酵的过程中，提升机构4还可将发酵罐底部物料提升至顶部，起到搅拌的作用，防止发酵过程中有结壳现象发生。完成发酵的发酵物需要排除时，开启排放阀7，物料通过出料机构8，将发酵物质经过初级压榨(即物料在随出料螺旋片上升的过程中，物料中的水分会向下流至出料筒20另一端的端部，通过连接管13排出)后排出发酵罐9外。

本发明的发酵物10可为秸秆或酒糟等发酵浓度高(20％以上)的物质。本发明的进料动力源14、提升动力源16及出料动力源19可为驱动电机。

Claims (11)

1.一种内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：包括进料机构(2)、提升机构(4)、排放阀(7)、出料机构(8)及发酵罐(9)，其中提升机构(4)包括提升动力源(16)、提升杆(17)、提升螺旋片(18)及搅拌筒(5)，所述搅拌筒(5)安装在发酵罐(9)内，所述提升杆(17)由该搅拌筒(5)内穿过，下端转动安装在所述发酵罐(9)的底部，上端与安装在发酵罐(9)上的提升动力源(16)相连、通过该提升动力源(16)驱动旋转，所述提升杆(17)上安装有随其旋转的提升螺旋片(18)；所述进料机构(2)及出料机构(8)分别位于发酵罐(9)的上下两端，所述搅拌筒(5)的顶端与进料机构(2)相连通，所述出料机构(8)通过排放阀(7)与发酵罐(9)的底部相连；新物料通过所述进料机构(2)进入发酵罐(9)内，并与通过所述提升螺旋片(18)提升上来的旧物料混合，混合后的物料在所述发酵罐(9)内发酵，完成发酵的发酵物(10)通过所述出料机构(8)排出。

2.按权利要求1所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述提升螺纹片(18)的顶部位于搅拌筒(5)顶端的上方，并设有随提升螺纹片(18)旋转的刮板(11)。

3.按权利要求2所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述刮板(11)的安装高度与发酵罐(9)内发酵液的液面高度相同。

4.按权利要求1所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述搅拌筒(5)的顶端为锥形斗，所述进料机构(2)的一端为进料端，另一端与所述锥形斗相连通。

5.按权利要求1所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述搅拌筒(5)通过支架(3)固定在发酵罐(9)内，所述搅拌筒(5)的下端距发酵罐(9)底部留有进料空间，所述提升螺旋片(18)的下端由搅拌筒(5)的下端穿出；所述提升杆(17)的轴向中心线与搅拌筒(5)的轴向中心线及发酵罐(9)的轴向中心线共线，且垂直于所述支架(3)。

6.按权利要求1所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述搅拌筒(5)通过支架(3)固定在发酵罐(9)内，所述搅拌筒(5)的下端与发酵罐(9)的底部相连，在搅拌筒(5)的下端开有进料口(22)；所述提升杆(17)的轴向中心线与搅拌筒(5)的轴向中心线及发酵罐(9)的轴向中心线共线，且垂直于所述支架(3)。

7.按权利要求1至6任一权利要求所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述进料机构(2)包括进料斗(1)、进料动力源(14)、进料筒(15)、进料杆及进料螺旋片，该进料筒(15)安装在所述发酵罐(9)上，一端安装有进料动力源(14)，另一端插入发酵罐(9)内、与所述搅拌筒(5)的顶端相连通，所述进料斗(1)安装在该进料筒(15)上；所述进料杆位于进料筒(15)内，并与所述进料动力源(14)相连接，由该进料动力源(14)驱动旋转，所述进料螺旋片安装在该进料杆上，随进料杆共同旋转；由所述进料斗(1)进入的新物料通过旋转的进料杆及进料螺旋片被送入发酵罐(9)内。

8.按权利要求7所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述进料杆及进料筒(15)的轴向中心线共线，且与所述发酵罐(9)的轴向中心线倾斜设置，由进料端向另一端向下倾斜。

9.按权利要求1至6任一权利要求所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述出料机构(8)包括出料斗(12)、出料动力源(19)、出料筒(20)、出料杆及出料螺旋片，该出料筒(20)安装在所述发酵罐(9)上，一端安装有出料动力源(19)，另一端连通于所述排放阀(7)的下方，所述出料斗(12)安装在该出料筒(20)上；所述出料杆位于出料筒(20)内，并与所述出料动力源(19)相连接，由该出料动力源(19)驱动旋转，所述出料螺旋片安装在该出料杆上，随出料杆共同旋转；完成发酵的发酵物(10)落入所述出料筒(20)内，通过旋转的出料杆及出料螺旋片被送至所述出料斗(12)处出料。

10.按权利要求9所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述出料杆及出料筒(20)的轴向中心线共线，且与所述发酵罐(9)的轴向中心线倾斜设置，由出料端向另一端向下倾斜；所述出料筒(20)的另一端端部连通有连接管(13)，所述发酵物(10)中的液体向下流至出料筒(20)另一端的端部，并通过所述连接管(13)排出。

11.按权利要求10所述的内循环式干式厌氧反应装置，其特征在于：所述发酵罐(9)内的上部设有喷淋管(21)，该喷淋管(21)与所述连接管(13)相连通，由所述连接管(13)流出的发酵物(10)中的液体经喷淋管(21)回到所述发酵罐(9)内。