CN110564597A - 一种有机物干式厌氧发酵干化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机物干式厌氧发酵干化系统，包括干式厌氧消化罐、干化造粒机和滚筒干燥机，干式厌氧消化罐内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括上下两排水平布设且相互垂直的搅拌轴及驱动搅拌轴转动的驱动机构；两排所述搅拌轴上均设有若干间隔排布的搅拌杆组，所述搅拌杆组包括若干沿所述搅拌轴横截面圆周方向分布的搅拌杆；所述干式厌氧消化罐的进料口和出料口设置在上排的所述搅拌轴的两端，上排的所述搅拌轴上的搅拌杆上设有输料斜板；出料口通过出料蛟龙连接至所述干化造粒机，干化造粒机的出料端通过输送皮带连接至物质燃烧器，物质燃烧器的热风出口通过热气排气管连接至滚筒干燥机，滚筒干燥机的出口与所述进料口对接。

Description

一种有机物干式厌氧发酵干化系统
技术领域
本发明属于厌氧发酵技术领域，尤其涉及一种有机物干式厌氧发酵干化系统。
背景技术
目前，全国有机物年产生量约100亿吨以上。资料显示，仅畜禽养殖业粪污排放量就38亿吨以上，其所排放的化学需氧量达到1268.26万吨，占农业源排放总量的96％；总氮和总磷排放量为102.48万吨和16.04万吨，分别占农业源排放总量的38％和56％。有机物成为污染的主要来源。有机物是一种资源，如何高效的资源利用，成为了目前公认的一种难题。
传统干式厌氧发酵装置存在输送效率低易堵塞、有物料“死角”影响厌氧发酵，底物含有杂质需要搅拌，有机物与污水混合不均匀，且产气不能顺利排出的问题。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种有机物干式厌氧发酵干化系统。该装置解决了现有干式厌氧发酵设备物料搅拌不完全，物料无法顺利向前推进易堵塞的问题，同时可利用所产残渣的燃烧余热对有机物进行深度干燥，最大程度的实现资源化利用。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
一种有机物干式厌氧发酵干化系统，包括干式厌氧消化罐、干化造粒机和滚筒干燥机，所述干式厌氧消化罐内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括上下两排水平布设且相互垂直的搅拌轴及驱动所述搅拌轴转动的驱动机构；
两排所述搅拌轴上均设有若干间隔排布的搅拌杆组，所述搅拌杆组包括若干沿所述搅拌轴横截面圆周方向分布的搅拌杆；
所述干式厌氧消化罐的进料口和出料口设置在上排的所述搅拌轴的两端，上排的所述搅拌轴上的搅拌杆上设有输料斜板；
所述出料口通过出料蛟龙连接至所述干化造粒机，所述干化造粒机的出料端通过输送皮带连接至物质燃烧器，所述物质燃烧器的热风出口通过热气排气管连接至所述滚筒干燥机，所述滚筒干燥机的出口与所述进料口对接。
上述有机物干式厌氧发酵干化系统巧妙的将进料口和出料口设置在上排的搅拌轴的两端，有利于增加物料在罐体内的停留时间，保证反应的充分进行。搅拌杆上设置输料斜板，该输料斜板成一定角度同方向布置，可将搅拌物料向同一方向(出料口端)输送，确保出物料输送过程不出现堵塞现象。同时可利用所产残渣的燃烧余热对未干化脱水率的有机物进行进一步的深度干燥，最大程度的实现资源化利用。
进一步的，两排所述搅拌轴之间通过涡轮蜗杆机构啮合传动。两排搅拌轴之间通过涡轮蜗杆机构进行传动，整个搅拌结构通过一套传动系统驱动，提高了发酵系统的集成度，有利于降低设备占地面积和能耗。
进一步的，下排的所述搅拌轴上设有与上排的所述搅拌轴上的涡轮啮合传动的涡杆段。蜗杆设置在下排的搅拌轴上，使得下排的搅拌轴以较快的速度旋转，底部沉积物料快速被反抛上来，确保物料无沉积，同时也有利于底部的气体的外溢；而上排的搅拌轴则以较低速度旋转，可以确保物料的停留时间，保证反应的充分进行，利于产气率的提高。
进一步的，两排所述搅拌轴上的搅拌杆均延伸至所述厌氧发酵罐的内底面处。两排搅拌轴上的搅拌杆均延伸至所述厌氧发酵罐的内底面处，可以防止物料沉积降低厌氧发酵的有效容积及沉砂现象，确保厌氧发酵的顺利进行。同时厌氧发酵罐下部搅拌的更加厉害，有利于厌氧发酵罐底部产生的气体的排出以及化学反应的进行。
进一步的，上排的所述搅拌轴上位于相邻两所述搅拌杆组之间还设有中间搅拌杆组；
所述中间搅拌杆组包括若干沿所述搅拌轴横截面圆周方向分布且带输料斜板的搅拌杆，位于中间搅拌杆组上的搅拌杆的长度小于所述搅拌杆组上的搅拌杆的长度。
进一步的，中间搅拌杆组上的搅拌杆上同样设有输料斜板。
进一步的，所述驱动机构包括驱动电机和安装在驱动电机输出轴上的主动齿轮，下排的各所述搅拌轴之间通过从动齿轮啮合传动，所述主动齿轮与其中一所述从动齿轮啮合传动。
进一步的，所述干式厌氧消化罐包括发酵罐本体和设置于发酵罐本体上方的集气袋。
进一步的，所述热气排气管上设有热气引风机。
进一步的，所述滚筒干燥机与所述进料口通过进料蛟龙对接。
与现有技术相比，本申请具有的有益效果在于：
1、巧妙的将进料口和出料口设置在上排的搅拌轴的两端，有利于增加物料在罐体内的停留时间，保证反应的充分进行。搅拌杆上设置输料斜板，该输料斜板成一定角度同方向布置，可将搅拌物料向同一方向(出料口端)输送，确保出物料输送过程不出现堵塞现象。同时可利用所产残渣的燃烧余热对有机物进行深度干燥，最大程度的实现资源化利用。
2、上下两排搅拌轴上的搅拌杆均延伸至厌氧发酵罐的内底面处，其上的搅拌杆组及输料斜板可以搅动并破碎罐底的物料，防止物料在罐底沉积结板。
3、上下两排搅拌轴上的搅拌杆之间通过涡轮蜗杆机构进行传动，整个搅拌结构通过一套传动系统驱动，提高了发酵装置的集成度，有利于降低设备占地面积和能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中厌氧发酵罐的示意图；
图3为本发明厌氧发酵罐内搅拌轴排布主视图；
图4为本发明厌氧发酵罐内搅拌轴排布俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种有机物干式厌氧发酵干化系统，包括干式厌氧消化罐1、干化造粒机2和滚筒干燥机3，干式厌氧消化罐1内设有搅拌装置，搅拌装置包括上下两排水平布设且相互垂直的搅拌轴及驱动搅拌轴转动的驱动机构。
其中，干式厌氧消化罐1包括发酵罐本体101和设置于发酵罐本体101上方的集气袋102，发酵罐本体101包括侧壁、顶壁和底壁，罐体本体101内形成发酵腔，搅拌装置设置于发酵腔中；相对的两侧壁上设置进料口4、出料口5，顶壁上设有沼气出口6，发酵腔中产生的沼气通过沼气出口进入集气罩102内进行收集存储。
参见图2、图3和图4，本实施例搅拌装置包括上下两排水平布设且相互垂直的搅拌轴。这里为便于后续说明，将位于下方的那一排搅拌轴命名为第一搅拌轴7，位于上方的那一排搅拌轴命名为第二搅拌轴8。干式厌氧消化罐的进料口4和出料口5设置在第二搅拌轴8的两端。
在第一搅拌轴7上设有若干沿其轴向间隔排布的第一搅拌杆组9，第一搅拌杆组9包括若干沿第一搅拌轴7横截面圆周方向分布的第一搅拌杆901。在第二搅拌轴8上设有若干间隔排布的第二搅拌杆组10，第二搅拌杆组10包括若干沿第二搅拌轴8横截面圆周方向分布的第二搅拌杆1001，第一搅拌轴7与第二搅拌轴8上的第二搅拌杆组10在厌氧发酵罐内沿第二搅拌轴8延伸方向交替分布，第二搅拌杆1001上均布有第一输料斜板25。
干式厌氧消化罐1的出料口5通过出料蛟龙11连接至出渣池12，出渣池12的排渣口通过出渣蛟龙13连接至干化造粒机2，干化造粒机2的出料端通过输送皮带14连接至物质燃烧器15，物质燃烧器15的热风出口通过热气排气管16连接至滚筒干燥机3，滚筒干燥机3的出口通过进料蛟龙17与进料口4对接。
秸秆等有机物物料进入滚筒干燥机3干燥后通过进料蛟龙17输送至干式厌氧消化罐1内厌氧发酵，反应后的残渣通过出料口5排出，产生的沼气进入集气袋102进行收集。
本实施例一种有机物干式厌氧发酵干化系统还包括驱动两排搅拌轴转动的驱动机构。在实际设计中，需要保证第一搅拌杆901和第二搅拌杆1001转动时，彼此之间不相互干涉，能够通过彼此对应的搅拌轴在罐体内自由转动。
本实施例厌氧发酵干化系统巧妙的将进料口和出料口设置在上排的搅拌轴的两端，上排的搅拌杆上设置输料斜板，该输料斜板成一定角度同方向布置，可将搅拌物料向同一方向(出料口端)输送，确保出物料输送过程不出现堵塞现象。同时可利用所产残渣的燃烧余热对有机物进行深度干燥，以满足厌氧发酵对进料含水率要求，最大程度的实现资源化利用。
此外，上层反应完成后的残渣不断被输料斜板推送至出料口排出，而底部的污泥呈扰流态，有利于厌氧微生物的繁殖，从而可以保证罐体内有足够的微生物数量，保证发酵反应的快速进行。
本发明实施例提供的干式厌氧发酵干化系统适用于包括但不限于小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、草木秸秆、花生秸秆等单一或混合料，以及秸秆与干粪污、蔬菜叶根等的混合料按照此工艺流程进行厌氧发酵前的处理。由于本实施例厌氧发酵干化系统，自身不具备破碎功能，因此物料在进入该装置前，需要通过破碎机构进行预先的破碎处理。
参见图2和图3，在实际应用中，两排搅拌轴上的搅拌杆均延伸至厌氧发酵罐的内底面处，也就是说第一搅拌杆901和第二搅拌杆1001均延伸至罐底处。
本实施例通过将两排搅拌轴上的搅拌杆均延伸至厌氧发酵罐的内底面处，可以防止物料沉积降低厌氧发酵的有效容积及沉砂现象，确保厌氧发酵的顺利进行，同时厌氧发酵罐下部搅拌的更加厉害，有利于厌氧发酵罐底部产生的气体的排出以及化学反应的进行。
此外，上下两排搅拌轴转动方向垂直，有机物搅拌充分均匀物“死角”，能够避免原料局部酸积累，增加微生物与原料的接触和反应，提高产气率，避免产生的沼气释放不出来等问题。
参见图3和图4，可以理解的是，两排搅拌轴之间通过涡轮蜗杆机构啮合传动。本实施例第一搅拌轴和第二搅拌轴之间通过涡轮蜗杆机构进行传动，整个搅拌结构通过一套传动系统驱动，提高了发酵系统的集成度，有利于降低设备占地面积和能耗。
特别是，涡轮蜗杆机构中的涡杆位于其中第一搅拌轴7上，干式厌氧消化罐1的进料口和出料口设置在位于第二搅拌轴8的两端时，涡轮18位于第二搅拌轴8上时，厌氧发酵罐内上下层搅拌速度不同，下层的搅拌速度大于上层的搅拌速度，第一搅拌轴7以较快的速度旋转，使底部沉积物料快速被反抛上来，确保物料无沉积，同时也有利于底部的气体上浮外溢；而第二搅拌轴则以较低速度旋转，可以确保物料的停留时间，保证反应的充分进行，同时也可以避免因残渣被快速排出，造成罐内反应微生物迅速降低的问题。
参见图4，需要解释说明的是，本实施例驱动机构包括驱动电机19和安装在驱动电机19输出轴上的主动齿轮20，各第一搅拌轴7之间通过从动齿轮21啮合传动，主动齿轮20与其中一从动齿轮21啮合传动。本实施例仅仅通过一套驱动机构即可同时带动两排搅拌轴转动，提高了发酵装置的集成度，有利于降低设备占地面积和能耗。
参见图2和图3，作为本发明的一种优选方案，在第二搅拌轴8上位于相邻两第二搅拌杆组10之间还设有第三搅拌杆组22，也即中间搅拌杆组，第三搅拌杆组22包括若干沿所述第二搅拌轴8横截面圆周方向分布且带第二输料斜板26的第三搅拌杆2201，第三搅拌杆2201的长度小于第二搅拌杆1001的长度。
参见图2和图3，使用上述有机物干式厌氧发酵干化系统对有机物进行发酵干化的工艺过程如下：经过初步干化的有机物通过一级进料蛟龙进入滚筒干燥机，被热气排气管所引入的高温烟气深入干化后的有机物进入二级进料蛟龙，被高温干化的有机物，经干式厌氧发酵罐厌氧发酵后，残渣被出料蛟龙排出。干式厌氧发酵成套装置中所产生的沼气，进入集气袋进行收集，可提纯利用。输料斜板带动物料向前运动，至出口处进入出料蛟龙。出料蛟龙的物料进入出渣池，厌氧消化残渣通过出渣蛟龙进入干化造粒机。残渣经输送皮带进入干物质燃烧器，进行燃烧。所产生的热气，经热气引风机27和热气排气管16输送进入滚筒干燥机，用于干燥有机物。干化有机物的烟气，经过冷气引风机23和冷气排气管24排出。
参见图2和图3，干式厌氧消化罐1内搅拌装置的工作过程如下：驱动电机19转动，带动主动齿轮20转动，主动齿轮20转动带动从动齿轮21转动，从动齿轮21为多排布置，可以根据生产量的需求设定布置的排数，本案例以排为例，第一搅拌轴7被从动齿轮21带动。通过每根第一搅拌轴7上设置的传动齿轮使每一根第一搅拌轴7转动，蜗杆段被其端部的从动齿轮21带动，涡轮18被蜗杆段带动发生转动，第二搅拌轴8转动带动其上的第二搅拌杆1001、第三搅拌杆2201绕第二搅拌轴8转动，从动齿轮21带动多根第一搅拌轴7同时转动，进而带动其上的第一搅拌杆901绕其轴线转动。第一输料斜板25和第二输料斜板26随着搅拌杆的转动，带动有机物向出料口方向运动。
本实施干式厌氧发酵干化系统，横竖两个方向搅拌，使用长短搅拌轴设计，避免其中出现干涉，同时有利于物料的均匀混合，有利于产气的顺利排出，有效的解决了现有干式厌氧发酵设备发酵过程中物料搅拌不完全，搅拌过程有死角，排气不顺利的问题，并同时解决了有机物在干式厌氧发酵过程中物料易堵塞、物料无法顺利向前推进的的问题。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种有机物干式厌氧发酵干化系统，包括干式厌氧消化罐、干化造粒机和滚筒干燥机，其特征在于：所述干式厌氧消化罐内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括上下两排水平布设且相互垂直的搅拌轴及驱动所述搅拌轴转动的驱动机构；
两排所述搅拌轴上均设有若干间隔排布的搅拌杆组，所述搅拌杆组包括若干沿所述搅拌轴横截面圆周方向分布的搅拌杆；
所述干式厌氧消化罐的进料口和出料口设置在上排的所述搅拌轴的两端，上排的所述搅拌轴上的搅拌杆上设有输料斜板；
所述出料口通过出料蛟龙连接至所述干化造粒机，所述干化造粒机的出料端通过输送皮带连接至物质燃烧器，所述物质燃烧器的热风出口通过热气排气管连接至所述滚筒干燥机，所述滚筒干燥机的出口与所述进料口对接。
2.根据权利要求1所述的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：两排所述搅拌轴之间通过涡轮蜗杆机构啮合传动。
3.根据权利要求2述的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：下排的所述搅拌轴上设有与上排的所述搅拌轴上的涡轮啮合传动的涡杆段。
4.根据权利要求3的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：两排所述搅拌轴上的搅拌杆均延伸至所述厌氧发酵罐的内底面处。
5.根据权利要求4述的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：上排的所述搅拌轴上位于相邻两所述搅拌杆组之间还设有中间搅拌杆组；
所述中间搅拌杆组包括若干沿所述搅拌轴横截面圆周方向分布且带输料斜板的搅拌杆，位于中间搅拌杆组上的搅拌杆的长度小于所述搅拌杆组上的搅拌杆的长度。
6.根据权利要求5述的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：中间搅拌杆组上的搅拌杆上同样设有输料斜板。
7.根据权利要求1-6任一项所述的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机和安装在驱动电机输出轴上的主动齿轮，下排的各所述搅拌轴之间通过从动齿轮啮合传动，所述主动齿轮与其中一所述从动齿轮啮合传动。
8.根据权利要求1-6任一项所述的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：所述干式厌氧消化罐包括发酵罐本体和设置于发酵罐本体上方的集气袋。
9.根据权利要求1-6任一项所述的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：所述热气排气管上设有热气引风机。
10.根据权利要求1-6任一项所述的有机物干式厌氧发酵干化系统，其特征在于：所述滚筒干燥机与所述进料口通过进料蛟龙对接。
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