CN107805600A - 带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置，包括正弦辊筒、沼气发酵槽、沼气储罐、逆流干燥塔、沼气燃烧机和沼气锅炉，沼气发酵槽左下部设有正弦超声波激振器，右上部通过管道、罗茨风机连接槽底，罗茨风机出口连接沼气储罐，沼气储罐通过管道、阻火器、沼气燃烧机连接沼气锅炉，沼气锅炉通过蒸汽翅片热风机连接逆流干燥塔，逆流干燥塔左上部依次连接螺旋闭风进料机和正弦辊筒，逆流干燥塔左下部设有余弦胶盘脉冲爆气装置，本发明的正弦辊筒、余弦胶盘脉冲爆气装置和正弦超声波激振器都具有鲜明特点，能可靠协同对水分含量梯度特别大的农作物秸秆与废弃物实现综合开发利用。

Description

带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置

技术领域

本发明涉及一种带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置。

背景技术

农作物秸秆及农业废弃物是农产业的主要垃圾、废物，现在对农业废弃物一般采取粉碎秸秆还田、焚烧及制造生物质燃料的处理方式，但秸秆还田无法使其富含的能量实现有效利用，制造生物质燃料对农业废弃物的水分又有很高要求，焚烧又特别污染环境，因而很难高效综合处理水分高低不同的农业垃圾并进行高效废物利用。如果能设计较先进的带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置，适合水分含量梯度大的农业废物加工。这对于提高农业产业化循环规模经济效益具有特别重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置。

为克服现有技术的不足，本发明采取以下技术方案：

一种带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置，包括正弦辊筒、沼气发酵槽、沼气储罐、逆流干燥塔、沼气燃烧机和沼气锅炉，其特征在于：沼气发酵槽中部设有鼠笼列管换热器，沼气发酵槽内部设有搅拌桨，搅拌桨通过搅拌轴与顶部的搅拌电机减速机连接，沼气发酵槽顶部通过管道连接供水阀，上部连接L形闭气进料绞龙，L形闭气进料绞龙上部连接进料槽，进料槽上部设有粉碎机，沼气发酵槽左下部设有正弦超声波激振器，沼气发酵槽底部呈锥形，通过管道、输液控制阀连接泵进口，沼气发酵槽右上部通过沼气管、罗茨风机、鼓气控制阀连接沼气发酵槽底部管道，罗茨风机出口通过管道、储气控制阀、输气管与沼气储罐上部连接，沼气储罐顶部连接压力表，底部通过管道连接排污阀，沼气储罐上部通过输气管、阻火器、燃烧供气控制阀、沼气燃烧机连接沼气锅炉，沼气锅炉上部连接锅炉尾气管，沼气锅炉顶部通过蒸汽管、蒸汽控制阀连接蒸汽翅片热风机，蒸汽翅片热风机通过管道与逆流干燥塔下部连接，逆流干燥塔内部设有层叠筛状锥斗、锥盘，锥盘直径略大于锥斗，且锥盘底部有电控料门，逆流干燥塔上部设有螺旋闭风进料机和尾气管，螺旋闭风进料机进口上部设有正弦辊筒，正弦辊筒表面为连续正弦曲面，鼓风机出风口经蒸汽翅片热风机与逆流干燥塔下部连接，逆流干燥塔底部连接闭风出料机，逆流干燥塔左下部设有余弦胶盘脉冲爆气装置；余弦胶盘脉冲爆气装置由余弦胶盘、气缸、伸缩杆、轴套、压缩空气管、挡环和锅形球面盘组成，余弦胶盘截面中间略厚边缘稍薄，大体形状为余弦曲线，余弦胶盘下方设有锅形球面盘，余弦胶盘经伸缩杆连接机体外的气缸，气缸能驱动伸缩杆带动余弦胶盘上下运动，伸缩杆前部中空并连接压缩空气管也连通余弦胶盘内腔体；正弦超声波激振器通过动力机构驱动，能高速调速旋转，正弦超声波激振器的结构为球盖形，且球盖边缘为流畅的连续正弦曲线，从球盖中心向边缘有波峰、波谷逐步扩大连续发散特征；阻火器为列管换热器式阻火器，阻火器壳程保持充满水，管程通沼气列管为微直径管且数量众多、铜质材料制造有正弦尖波形内翅片。

所述余弦胶盘脉冲爆气装置上方设有护罩，护罩将余弦胶盘脉冲爆气装置伸出机体外的部件罩住，使逆流干燥塔整体感较好，移开护罩能进行爆气装置的便捷维护。

所述锅形球面盘上方设有挡环。

综合处理装置工艺系统其主流工艺是将农作物废弃物按水分含量高低分别处理，含水比较高的生鲜废物输送入发酵槽进行高效发酵降解制沼气，沼气用于驱动沼气锅炉产生蒸汽，利用蒸汽对搓挤含水较低的农业废物进行高效干燥。

沼气发酵槽维持三分之二的液面高度，可由供水阀补充所需水，物料通过L形闭气进料绞龙利用水封密闭进料防止气体泄漏，同时有利于保持槽内微正压状态。槽顶部的搅拌电机减速机驱动槽内搅拌桨旋转，槽中部的鼠笼列管换热器可分别导入冷热介质实现槽内升降温调控利于发酵，槽底锥形便于物料输出。

槽体左下部的正弦超声波激振器通过动力机构驱动，能高速调速旋转，轴套能实现液相密封并有利正弦超声波激振器高速旋转。正弦超声波激振器的结构为球盖形，且球盖边缘为流畅的连续正弦曲线，从球盖中心向边缘有波峰、波谷逐步扩大连续发散特征。这样的结构有良好的整体强度，当正弦超声波激振器在液相中通过动力机构带动能高速调速旋转，显然可以产生类似超声波的强空化效应，有效促进传质进程，协同鼓气、温控、搅拌促进发酵，实现高效快速微生物作用使物料发酵降解。

槽底锥形有利发酵彻底降解的液相物料通过管道、输液控制阀、泵输出作为天然肥料使用，沼气发酵槽右上部有沼气管输出沼气经罗茨风机增压、鼓气控制阀控制能由沼气发酵槽锥底导入实现气相循环协同促进搅拌均匀，也可当液相输出时能通过气循环疏散锥底沉降的物料。发酵槽沼气产生微正压时罗茨风机能自动启动增压输出沼气通过储气控制阀、输气管导入沼气储罐暂存或经燃烧供气控制阀控制为沼气锅炉的沼气燃烧机提供燃料。沼气锅炉产生的蒸汽通过蒸汽控制阀经蒸汽管输出为逆流干燥塔右下部的蒸汽翅片热风机供热，也可为温室提供热源。为有效防止沼气回火可能产生的爆炸火灾隐患，设计列管换热器式阻火器，阻火器壳程保持充满水，管程通沼气列管为微直径管且数量众多、铜质材料制造有正弦尖波形内翅片，这样的结构具备极佳的导热、降温阻火功能。用反证法直观描述，假设回火管中充满高温燃气，但正弦尖波翅片由于特殊的结构设计，其中心向圆周的截面单位截面的热流量即热流密较均一，因而翅片温度场不会有大的温度梯度变化，特别有利瞬间降低燃气温度熄灭火焰实现阻火功能的发挥。

含水较少的农作物秸秆经正弦辊筒挤压差动搓碾细化，这样物料便于后续输入逆流干燥塔进行干燥操作。正弦辊筒表面为连续正弦曲面，相应的轴承系统密封防尘，也适应强力挤压对转及挤压差动对转，可便捷调节辊筒间距特别有利强挤压与辊筒差动对转搓碾粉碎促进秸秆细化，便于后续高效干燥。正弦辊筒对物料咬入连续可靠、挤压压缩比特别大，正弦辊筒曲面差动搓碾可靠、耐用、掠过性好，二次粉碎效果特别好同时能耗也特别低。

逆流干燥塔上部有螺旋闭风进料机及尾气管，内部有层叠筛状锥斗、锥盘，锥盘直径略大于锥斗，且锥盘底部有电控门，锥斗、锥盘能受控振动配合电控门开闭便于物料扩散、停留干燥也能逐层向下运动，这样物料能与上升热气流构成逆流接触传热、传质实现逆流干燥，湿热尾气由尾气管排出，干燥物料则通过闭风出料机输出。鼓风机鼓入空气经蒸汽翅片热风机加热为高温空气由下向上穿过干燥塔。逆流干燥塔左下部有余弦胶盘脉冲爆气装置，能爆炸式释放压缩空气产生气爆物料脉动，协同塔式逆流干燥获得难以想象的干燥效果。

对装置系统进行合理的保温隔热处理，减少散热损失。

核心部件余弦胶盘，胶盘截面中间略厚边缘稍薄，大体形状为余弦曲线，胶盘压紧锅形球面盘构成密闭腔体，对其中输入压缩空气，当空气压力越来越大达到一定值时，胶盘会产生突然向上翻转，对其中储存的压缩空气产生爆炸式释放，能产生爆炸振动冲击波，特别有利促进物料气爆翻动与逆流干燥。

气缸能驱动伸缩杆带动余弦胶盘上下运动，伸缩杆前部中空连接压缩空气管也连通胶盘内腔体，并通过轴套与机体实现隔离密闭连接，并能灵活伸缩，当伸缩杆驱动胶盘压紧锅形球面盘时能形成密闭腔体，这时通过压缩空气管对其中输入压缩空气，空气压力上升直至余弦胶盘边缘压力超限触发，产生胶盘整体压力作用下向上翻转对内储存的压缩空气产生爆炸式释放，这时伸缩杆再回缩，胶盘就能自动弹性回复翻转回原来起始状态，可以再进行重复循环动作，挡环可以在需要的情况下协助余弦胶盘的翻转复位。

与现有技术相比，本发明的有益效果还在于：

正弦辊筒物料咬入连续可靠、挤压搓碾物料细化效果卓越，同时能耗也特别低；

余弦胶盘脉冲爆气装置能有效模拟、产生宏观间断式爆炸，激励干燥塔气相强脉动冲击，气爆翻动物料协同促进逆流高效干燥；

正弦超声波激振器在液相中通过动力机构带动能高速调速旋转，产生类似超声波的强空化效应，有效促进传质进程，协同促进发酵实现高效快速物料降解。

以上三项措施都具有鲜明特点，能可靠协同对水分含量梯度特别大的农作物秸秆与废弃物实现综合开发利用，具有完全意想不到的工作原理与效果，同时设计方案也具有极强的创造性和良好的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明的平面结构示意图。

图2是正弦超声波激振器的主视结构示意图。

图3是正弦超声波激振器的俯视结构示意图。

图4是正弦超声波激振器的仰视结构示意图。

图5是正弦超声波激振器的俯斜视结构示意图。

图6是正弦超声波激振器的斜仰视结构示意图。

图7是微直径管断面结构示意图。

图8是正弦辊筒结构示意图。

图9是余弦胶盘脉冲爆气装置的局部放大结构示意图。

图中各标号表示：

A、正弦辊筒；B、余弦胶盘脉冲爆气装置；C、正弦超声波激振器；1、沼气发酵槽；2、沼气储罐；3、逆流干燥塔；4、沼气锅炉；5、燃烧供气控制阀；6、沼气燃烧机；7、蒸汽控制阀；8、蒸汽管；9、锅炉尾气管；10、供水阀；11、搅拌电机减速机；12、进料槽；13、搅拌桨；14、沼气管；15、罗茨风机；16、输液控制阀；17、鼓气控制阀；18、储气控制阀；19、L形闭气进料绞龙；20、压力表；21、排污阀；22、地平线；23、输气管；24、粉碎机；25、鼠笼列管换热器；26、阻火器；30、护罩；31、螺旋闭风进料机；32、尾气管；33、蒸汽翅片热风机；34、鼓风机；35、闭风出料机；36、压缩空气管；37、气缸；38、轴套；39、伸缩杆；40、球面盘；41、挡环；42、锥斗；43、锥盘；44、电控料门。

具体实施方式

现结合附图，对本发明进一步具体说明。

如图1～图9所示一种带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置，包括正弦辊筒A、沼气发酵槽1、沼气储罐2、逆流干燥塔3、沼气燃烧机6和沼气锅炉4，其特征在于：沼气发酵槽1中部设有鼠笼列管换热器25，沼气发酵槽1内部设有搅拌桨13，搅拌桨13通过搅拌轴与顶部的搅拌电机减速机11连接，沼气发酵槽1顶部通过管道连接供水阀10，上部连接L形闭气进料绞龙19，L形闭气进料绞龙19上部连接进料槽12，进料槽12上部设有粉碎机24，沼气发酵槽1左下部设有正弦超声波激振器C，沼气发酵槽1底部呈锥形，通过管道、输液控制阀16连接泵进口，沼气发酵槽1右上部通过沼气管14、罗茨风机15、鼓气控制阀17连接沼气发酵槽1底部管道，罗茨风机15出口通过管道、储气控制阀18、输气管23与沼气储罐2上部连接，沼气储罐2顶部连接压力表20，底部通过管道连接排污阀21，沼气储罐2上部通过输气管23、阻火器26、燃烧供气控制阀5、沼气燃烧机6连接沼气锅炉4，沼气锅炉4上部连接锅炉尾气管9，沼气锅炉4顶部通过蒸汽管8、蒸汽控制阀7连接蒸汽翅片热风机33，蒸汽翅片热风机33通过管道与逆流干燥塔3下部连接，逆流干燥塔3内部设有层叠筛状锥斗42、锥盘43，锥盘43直径略大于锥斗42，且锥盘43底部有电控料门44，逆流干燥塔3上部设有螺旋闭风进料机31和尾气管32，螺旋闭风进料机31进口上部设有正弦辊筒A，正弦辊筒A表面为连续正弦曲面，鼓风机34出风口经蒸汽翅片热风机33与逆流干燥塔3下部连接，逆流干燥塔3底部连接闭风出料机35，逆流干燥塔3左下部设有余弦胶盘脉冲爆气装置B；余弦胶盘脉冲爆气装置B由余弦胶盘、气缸37、伸缩杆39、轴套38、压缩空气管36、挡环41和锅形球面盘40组成，余弦胶盘截面中间略厚边缘稍薄，大体形状为余弦曲线，余弦胶盘下方设有锅形球面盘40，余弦胶盘经伸缩杆39连接机体外的气缸37，气缸37能驱动伸缩杆39带动余弦胶盘上下运动，伸缩杆39前部中空并连接压缩空气管36也连通余弦胶盘内腔体；正弦超声波激振器C通过动力机构驱动，能高速调速旋转，正弦超声波激振器C的结构为球盖形，且球盖边缘为流畅的连续正弦曲线，从球盖中心向边缘有波峰、波谷逐步扩大连续发散特征；阻火器26为列管换热器式阻火器，阻火器壳程保持充满水，管程通沼气列管为微直径管且数量众多、铜质材料制造有正弦尖波形内翅片。

所述余弦胶盘脉冲爆气装置B上方设有护罩30，护罩30将余弦胶盘脉冲爆气装置B伸出机体外的部件罩住，使逆流干燥塔3整体感较好，移开护罩能进行爆气装置的便捷维护。

所述锅形球面盘40上方设有挡环41。

综合处理装置工艺系统其主流工艺是将农作物废弃物按水分含量高低分别处理，含水比较高的生鲜废物输送入发酵槽进行高效发酵降解制沼气，沼气用于驱动沼气锅炉产生蒸汽，利用蒸汽对搓挤含水较低的农业废物进行高效干燥。

沼气发酵槽1维持三分之二的液面高度，可由供水阀10补充所需水，物料通过L形闭气进料绞龙19利用水封密闭进料防止气体泄漏，同时有利于保持槽内微正压状态。槽顶部的搅拌电机减速机11驱动槽内搅拌桨13旋转，槽中部的鼠笼列管换热器25可分别导入冷热介质实现槽内升降温调控利于发酵，槽底锥形便于物料输出。

槽体左下部的正弦超声波激振器C通过动力机构驱动，能高速调速旋转，轴套能实现液相密封并有利正弦超声波激振器C高速旋转。正弦超声波激振器C的结构为球盖形，且球盖边缘为流畅的连续正弦曲线，从球盖中心向边缘有波峰、波谷逐步扩大连续发散特征。这样的结构有良好的整体强度，当正弦超声波激振器C在液相中通过动力机构带动能高速调速旋转，显然可以产生类似超声波的强空化效应，有效促进传质进程，协同鼓气、温控、搅拌促进发酵，实现高效快速微生物作用使物料发酵降解。

槽底锥形有利发酵彻底降解的液相物料通过管道、输液控制阀16、泵输出作为天然肥料使用，沼气发酵槽1右上部有沼气管14输出沼气经罗茨风机15增压、鼓气控制阀17控制能由沼气发酵槽1锥底导入实现气相循环协同促进搅拌均匀，也可当液相输出时能通过气循环疏散锥底沉降的物料。发酵槽沼气产生微正压时罗茨风机15能自动启动增压输出沼气通过储气控制阀18、输气管23导入沼气储罐2暂存或经燃烧供气控制阀5控制为沼气锅炉4的沼气燃烧机6提供燃料。沼气锅炉4产生的蒸汽通过蒸汽控制阀7经蒸汽管8输出为逆流干燥塔3右下部的蒸汽翅片热风机33供热，也可为温室提供热源。为有效防止沼气回火可能产生的爆炸火灾隐患，设计列管换热器式阻火器26，阻火器26壳程保持充满水，管程通沼气列管为微直径管且数量众多、铜质材料制造有正弦尖波形内翅片，这样的结构具备极佳的导热、降温阻火功能。用反证法直观描述，假设回火管中充满高温燃气，但正弦尖波翅片由于特殊的结构设计，其中心向圆周的截面单位截面的热流量即热流密较均一，因而翅片温度场不会有大的温度梯度变化，特别有利瞬间降低燃气温度熄灭火焰实现阻火功能的发挥。

含水较少的农作物秸秆经正弦辊筒A挤压差动搓碾细化，这样物料便于后续输入逆流干燥塔3进行干燥操作。正弦辊筒A表面为连续正弦曲面，相应的轴承系统密封防尘，也适应强力挤压对转及挤压差动对转，可便捷调节辊筒间距特别有利强挤压与辊筒差动对转搓碾粉碎促进秸秆细化，便于后续高效干燥。正弦辊筒A对物料咬入连续可靠、挤压压缩比特别大，正弦辊筒A曲面差动搓碾可靠、耐用、掠过性好，二次粉碎效果特别好同时能耗也特别低。

逆流干燥塔3上部有螺旋闭风进料机31及尾气管32，内部有层叠筛状锥斗42、锥盘43，锥盘43直径略大于锥斗42，且锥盘43底部有电控门44，锥斗、锥盘能受控振动配合电控门44开闭便于物料扩散、停留干燥也能逐层向下运动，这样物料能与上升热气流构成逆流接触传热、传质实现逆流干燥，湿热尾气由尾气管排出，干燥物料则通过闭风出料机35输出。鼓风机34鼓入空气经蒸汽翅片热风机33加热为高温空气由下向上穿过干燥塔。逆流干燥塔3左下部有余弦胶盘脉冲爆气装置B，能爆炸式释放压缩空气产生气爆物料脉动，协同塔式逆流干燥获得难以想象的干燥效果。

对装置系统进行合理的保温隔热处理，减少散热损失。

核心部件余弦胶盘B，胶盘截面中间略厚边缘稍薄，大体形状为余弦曲线，胶盘B压紧锅形球面盘40构成密闭腔体，对其中输入压缩空气，当空气压力越来越大达到一定值时，胶盘B会产生突然向上翻转，对其中储存的压缩空气产生爆炸式释放，能产生爆炸振动冲击波，特别有利促进物料气爆翻动与逆流干燥。

气缸37能驱动伸缩杆39带动余弦胶盘B上下运动，伸缩杆39前部中空连接压缩空气管36也连通胶盘B内腔体，并通过轴套38与机体3实现隔离密闭连接，并能灵活伸缩，当伸缩杆39驱动胶盘B压紧锅形球面盘40时能形成密闭腔体，这时通过压缩空气管36对其中输入压缩空气，空气压力上升直至余弦胶盘B边缘压力超限触发，产生胶盘整体压力作用下向上翻转对内储存的压缩空气产生爆炸式释放，这时伸缩杆39再回缩，胶盘B就能自动弹性回复翻转回原来起始状态，可以再进行重复循环动作，挡环41可以在需要的情况下协助余弦胶盘B的翻转复位。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置，包括正弦辊筒、沼气发酵槽、沼气储罐、逆流干燥塔、沼气燃烧机和沼气锅炉，其特征在于：沼气发酵槽中部设有鼠笼列管换热器，沼气发酵槽内部设有搅拌桨，搅拌桨通过搅拌轴与顶部的搅拌电机减速机连接，沼气发酵槽顶部通过管道连接供水阀，上部连接L形闭气进料绞龙，L形闭气进料绞龙上部连接进料槽，进料槽上部设有粉碎机，沼气发酵槽左下部设有正弦超声波激振器，沼气发酵槽底部呈锥形，通过管道、输液控制阀连接泵进口，沼气发酵槽右上部通过沼气管、罗茨风机、鼓气控制阀连接沼气发酵槽底部管道，罗茨风机出口通过管道、储气控制阀、输气管与沼气储罐上部连接，沼气储罐顶部连接压力表，底部通过管道连接排污阀，沼气储罐上部通过输气管、阻火器、燃烧供气控制阀、沼气燃烧机连接沼气锅炉，沼气锅炉上部连接锅炉尾气管，沼气锅炉顶部通过蒸汽管、蒸汽控制阀连接蒸汽翅片热风机，蒸汽翅片热风机通过管道与逆流干燥塔下部连接，逆流干燥塔内部设有层叠筛状锥斗、锥盘，锥盘直径略大于锥斗，且锥盘底部有电控料门，逆流干燥塔上部设有螺旋闭风进料机和尾气管，螺旋闭风进料机进口上部设有正弦辊筒，正弦辊筒表面为连续正弦曲面，鼓风机出风口经蒸汽翅片热风机与逆流干燥塔下部连接，逆流干燥塔底部连接闭风出料机，逆流干燥塔左下部设有余弦胶盘脉冲爆气装置；余弦胶盘脉冲爆气装置由余弦胶盘、气缸、伸缩杆、轴套、压缩空气管、挡环和锅形球面盘组成，余弦胶盘截面中间略厚边缘稍薄，大体形状为余弦曲线，余弦胶盘下方设有锅形球面盘，余弦胶盘经伸缩杆连接机体外的气缸，气缸能驱动伸缩杆带动余弦胶盘上下运动，伸缩杆前部中空并连接压缩空气管也连通余弦胶盘内腔体；正弦超声波激振器通过动力机构驱动，能高速调速旋转，正弦超声波激振器的结构为球盖形，且球盖边缘为流畅的连续正弦曲线，从球盖中心向边缘有波峰、波谷逐步扩大连续发散特征；阻火器为列管换热器式阻火器，阻火器壳程保持充满水，管程通沼气列管为微直径管且数量众多、铜质材料制造有正弦尖波形内翅片。

2.根据权利要求1所述带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置，其特征在于：所述余弦胶盘脉冲爆气装置上方设有护罩，护罩将余弦胶盘脉冲爆气装置伸出机体外的部件罩住，使逆流干燥塔整体感较好，移开护罩能进行爆气装置的便捷维护。

3.根据权利要求1所述带换热器和正弦阻火器的秸秆综合处理装置，其特征在于：所述锅形球面盘上方设有挡环。