CN109423446A - 一种农作物秸秆预处理反应罐 - Google Patents

一种农作物秸秆预处理反应罐 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种农作物秸秆预处理反应罐，包括设置在夹套内的罐体，罐体上下两端分别设置有上封头和下封头，上封头上设置有入料口、物料取样口和出气口，所述的罐体内设置有通氧管和搅拌输送装置，罐体下端设置有出料管。本发明能够对农作物秸秆进行好氧、微好氧或厌氧预处理，促进木质纤维素的分解，并通过螺旋搅拌器和出料管配合形成的绞龙传送机构，将罐内物料和生物代谢热量运送到厌氧发酵罐，实现了秸秆厌氧发酵的高效转化。

Description

一种农作物秸秆预处理反应罐
技术领域
本发明涉及一种农作物秸秆资源化利用装置，尤其涉及一种农作物秸秆预处理反应罐。
背景技术
我国是一个农业大国，每年农作物秸秆产量大约为7亿吨。由于技术及社会原因，农作物秸秆有效利用率不足总产量的30％，大部分农作物秸秆都堆积在田间地头自然腐烂或直接就地荒烧，不仅造成严重的环境污染，还造成巨大的资源浪费。因此，加大对农作物秸秆的综合利用，对弥补我国资源不足和促进农业可持续发展具有十分重要的意义。
厌氧发酵是处理农作物秸秆最有效的方法之一，通过微生物的自身代谢和能量转化，可以将秸秆等低品能源转化成高品能源沼气。但是由于秸秆是由纤维素、半纤维素、木质素等组成的大分子聚合体，且表面覆盖有蜡质层保护，大多数微生物无法直接将木质纤维直接进行利用转化。而通过预处理则可以解除包裹在纤维素表面的木质素，提高后续转化反应速率，防止生成的副产物影响后续的降解和发酵、破坏结晶区、降解聚合度和结晶度，从而提高纤维素在溶剂的溶解性。因此，必须对秸秆进行预处理，才能提高秸秆利用率和产气率，为后续生物利用提供基础。
目前，预处理方法主要有物理法、化学法和生物法，通过这些方法都能够提高秸秆厌氧消化率和产气率，但是也存在一系列的问题，各有其局限性。物理法存在能耗高的问题，处理的效果往往与成本投入密切相关；化学法虽然简单方便，处理效果较好，但对设备有一定的要求，同时存在不同程度的污染环境；生物预处理从成本和设备角度考虑，占有独特的优势，而且不会带来环境污染，但预处理效果低，需要高效的生物菌剂。未来秸秆预处理方向应该朝着高效率、低消耗、低污染、低成本的方向发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种农作物秸秆预处理反应罐，可对农作物秸秆进行好氧、微好氧、厌氧的生物预处理，具备搅拌与传输功能，能够与厌氧发酵罐实现有机结合，具有操作方便、预处理效率高、低消耗低成本、无环境污染的优点。
本发明采用下述技术方案：
一种农作物秸秆预处理反应罐，包括设置在夹套内的罐体，罐体上下两端分别设置有上封头和下封头，上封头上设置有入料口、物料取样口和出气口，所述的罐体内设置有通氧管和搅拌输送装置，罐体下端设置有出料管。
所述的搅拌输送装置包括罐体中心轴向设置的搅拌轴，搅拌轴上端穿过上封头连接电机，搅拌轴下端通过支撑座设置在出料管内，搅拌轴上设置有圆盘涡轮搅拌器和螺旋搅拌器，螺旋搅拌器和出料管配合形成绞龙传送机构。
所述的圆盘涡轮搅拌器和螺旋搅拌器分别通过圆盘涡轮搅拌器单向离合器和螺旋搅拌器单向离合器设置在搅拌轴上，且圆盘涡轮搅拌器单向离合器和螺旋搅拌器单向离合器的锁止方向相反。
所述螺旋搅拌器从搅拌轴下端三分之一处开始设置。
所述的罐体内设置有加热装置和测温仪，加热装置包括设置在罐体内壁上的加热盘管，测温仪布线口、加热盘管出水口和加热盘管入水口设置在上封头上。
所述的罐体内设置有喷淋装置，喷淋装置包括设置在上封头的喷淋液进水口，喷淋液进水口与设置在上封头内的环形喷淋管连通。
所述的罐体内设置有渗滤液回流装置，渗滤液回流装置包括渗滤液吸管和套设在罐体内搅拌轴上的栅板，渗滤液吸管进水端设置在栅板下方的下封头内，渗滤液吸管出水端设置在上封头上。
所述的栅板为尖端朝下的圆锥面栅板。
所述的罐体内设置有氧化还原电位仪和液位控制仪，上封头上设置有氧化还原电位仪安装口。
本发明能够对农作物秸秆进行好氧、微好氧或厌氧预处理，促进木质纤维素的分解，并通过螺旋搅拌器和出料管配合形成的绞龙传送机构，将罐内物料和生物代谢热量运送到厌氧发酵罐，实现了秸秆厌氧发酵的高效转化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括设置在夹套1内的罐体2，罐体2上下两端分别设置有上封头3和下封头4，上封头3上设置有入料口5、物料取样口6和出气口7，罐体2内设置有通氧管8、搅拌输送装置、加热装置、测温仪19、喷淋装置、渗滤液回流装置、氧化还原电位仪和液位控制仪，罐体2下端设置有出料管9。
搅拌输送装置包括罐体2中心轴向设置的搅拌轴10，搅拌轴10上端穿过上封头3通过联轴器11连接电机12，搅拌轴10与上封头3采用机械密封13，搅拌轴10下端通过支撑座14设置在出料管9内，搅拌轴10上设置有圆盘涡轮搅拌器15和螺旋搅拌器16；圆盘涡轮搅拌器15和螺旋搅拌器16分别通过圆盘涡轮搅拌器单向离合器17和螺旋搅拌器单向离合器18设置在搅拌轴10上，且圆盘涡轮搅拌器单向离合器17和螺旋搅拌器单向离合器18的锁止方向相反。圆盘涡轮搅拌器15可起到搅拌功能；螺旋搅拌器16和出料管9配合形成绞龙传送机构，可起到输送物料的功能。本实施例中设置有两个圆盘涡轮搅拌器15，螺旋搅拌器16从搅拌轴10下端三分之一处开始设置，且一部分螺旋搅拌器16位于出料管9内。
罐体2内设置的加热装置和测温仪19，可在电控装置控制下使罐体2内保持恒定的反应温度。加热装置包括设置在罐体2内壁上的加热盘管20，测温仪布线口21、加热盘管出水口22和加热盘管入水口23设置在上封头3上。
喷淋装置包括设置在上封头3的喷淋液进水口31，喷淋液进水口31与设置在上封头3内的环形喷淋管24连通。使用者可利用外接水源通过喷淋装置对罐内物料进行喷淋。本发明还设置有可与喷淋装置配合使用的渗滤液回流装置，渗滤液回流装置包括渗滤液吸管25和套设在罐体2内搅拌轴10上的栅板26，渗滤液吸管进水端27设置在栅板26下方的下封头4内，渗滤液吸管出水端28设置在上封头3上。栅板26可采用尖端朝下的圆锥面栅板，保证罐内物料中的渗滤液可以顺利流入下封头4内，渗滤液吸管25可在料液泵配合下将下封头4内的渗滤液送至环形喷淋管24中，对罐内物料进行喷淋。
罐体2内设置有氧化还原电位仪和液位控制仪，上封头3上设置有氧化还原电位仪安装口29。氧化还原电位仪用于自动调节罐内的氧化还原气氛，液位控制仪可监控罐内渗滤液液位，当渗滤液液位低于设定值时，由喷淋装置利用外接水源补充喷淋供水。
使用时，工作人员将农作物秸秆从罐体2上设置的入料口5放入罐体2内，进行农作物秸秆的预处理。加热装置和测温仪19、氧化还原电位仪可保证罐内物料始终处于最佳反应温度和氧化还原气氛。液位控制仪配合喷淋装置可实现对罐内物料定时喷淋，喷淋水可使用外接水源或由渗滤液回流装置收集到的渗滤液。
圆盘涡轮搅拌器15和螺旋搅拌器16分别通过圆盘涡轮搅拌器单向离合器17和螺旋搅拌器单向离合器18设置在搅拌轴10上，且圆盘涡轮搅拌器单向离合器17和螺旋搅拌器单向离合器18的锁止方向相反。当电机12顺时针工作时，圆盘涡轮搅拌器15与搅拌轴10结合，螺旋搅拌器16与搅拌轴10分离，搅拌轴10只带动圆盘涡轮搅拌器15转动，实现搅拌的功能；当电机12逆时针工作时，螺旋搅拌器16和搅拌轴10结合，圆盘涡轮搅拌器15和搅拌轴10分离，搅拌轴10只带动螺旋搅拌器16工作，与出料管9配合形成绞龙传送机构，实现物料传输的功能。当螺旋搅拌器16工作时，仅传输罐内中下部的物料。工作人员可根据实际需求控制电机12转动方向，实现对物料的搅拌或传输。
为了便于安装，夹套1的外壁上沿圆周方向均匀设有四个耳式支座30。
本发明中，通氧管8、圆盘涡轮搅拌器15、螺旋搅拌器16、加热盘管20、测温仪19、喷淋装置、渗滤液回流装置、氧化还原电位仪和液位控制仪均属于成熟的现有技术，在此不再赘述。
本发明能够对农作物秸秆进行好氧、微好氧或厌氧预处理，促进木质纤维素的分解，并通过螺旋搅拌器16和出料管9配合形成的绞龙传送机构，将罐内物料和生物代谢热量运送到厌氧发酵罐，实现了秸秆厌氧发酵的高效转化；同时还能将渗滤液进行回收喷淋，减少了环境污染，提高物料在厌氧消化产生沼气过程中的产气效率。

Claims (3)

1.一种农作物秸秆预处理反应罐，包括设置在夹套内的罐体，罐体上下两端分别设置有上封头和下封头，上封头上设置有入料口、物料取样口和出气口，其特征在于：所述的罐体内设置有通氧管和搅拌输送装置，罐体下端设置有出料管；所述的搅拌输送装置包括罐体中心轴向设置的搅拌轴，搅拌轴上端穿过上封头连接电机，搅拌轴下端通过支撑座设置在出料管内，搅拌轴上设置有圆盘涡轮搅拌器和螺旋搅拌器，螺旋搅拌器和出料管配合形成绞龙传送机构；所述的圆盘涡轮搅拌器和螺旋搅拌器分别通过圆盘涡轮搅拌器单向离合器和螺旋搅拌器单向离合器设置在搅拌轴上，且圆盘涡轮搅拌器单向离合器和螺旋搅拌器单向离合器的锁止方向相反；其中所述螺旋搅拌器从搅拌轴下端三分之一处开始设置；其中所述的罐体内设置有加热装置和测温仪，加热装置包括设置在罐体内壁上的加热盘管，测温仪布线口、加热盘管出水口和加热盘管入水口设置在上封头上；其中所述的罐体内设置有渗滤液回流装置，渗滤液回流装置包括渗滤液吸管和套设在罐体内搅拌轴上的栅板，渗滤液吸管进水端设置在栅板下方的下封头内，渗滤液吸管出水端设置在上封头上；其中所述的栅板为尖端朝下的圆锥面栅板；当电机顺时针工作时，圆盘涡轮搅拌器与搅拌轴结合，螺旋搅拌器与搅拌轴分离，搅拌轴只带动圆盘涡轮搅拌器转动，实现搅拌的功能；当电机逆时针工作时，螺旋搅拌器和搅拌轴结合，圆盘涡轮搅拌器和搅拌轴分离，搅拌轴只带动螺旋搅拌器工作，与出料管配合形成绞龙传送机构，实现物料传输。
2.根据权利要求1所述的农作物秸秆预处理反应罐，其特征在于：所述的罐体内设置有喷淋装置，喷淋装置包括设置在上封头的喷淋液进水口，喷淋液进水口与设置在上封头内的环形喷淋管连通。
3.根据权利要求2所述的农作物秸秆预处理反应罐，其特征在于：所述的罐体内设置有氧化还原电位仪和液位控制仪，上封头上设置有氧化还原电位仪安装口。
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