CN112645747A - 一种有机肥烘干发酵工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机肥烘干发酵工艺，依次对物料通过预烘干机进行预烘干处理、通过烘干机进行烘干处理以及通过发酵机进行发酵处理；设置空气能热泵，使得空气能热泵与烘干机构成第一循环回路，以收集或产生烘干处理时所需的热量，使得烘干机内的温度维持在预设的温度区间；同时将空气能热泵与发酵机构成第二循环回路，以收集或产生发酵处理时所需的热量，使得发酵机内的温度维持在预设的温度区间；对发酵机内进行供氧，同时对第二循环回路内的空气进行废气处理并排放至外界；对经第二循环回路排出的废气进行热量收集，并将热量输送至预烘干机内辅助物料烘干。使用该烘干发酵工艺可大大提高了能源的利用率。

Description

一种有机肥烘干发酵工艺

技术领域

本发明涉及有机肥生产技术领域，特别涉及一种有机肥烘干发酵工艺。

背景技术

传统规模化粗堆肥的生产方法70％采用槽式发酵工艺，20-30％采用条垛式工艺，小规模堆肥采用塔式，滚筒式，仓式等反应器堆肥方式。传统的槽式发酵工艺，将物料堆放在发酵槽内，通过下面的鼓风系统提供物料所需要的氧气，通过翻抛机移动翻抛，实现物料的翻堆与移位。传统工艺自动化程度低，发酵周期长，一般需要15天左右，腐熟效率低，需要二次陈化，陈化时间30天左右。槽式工艺为开放式工艺，氧气利用效率低，环境污染大，用翻抛机翻抛与移位物料能耗大。

传统商品有机肥的加工方法，大都采用添加干物质辅料和畜禽粪便混合以调整干湿度和碳氮比。满足发酵条件后的物料，再通过好氧或厌氧的方法完成出堆肥。其中厌氧方法称为厌氧堆肥，厌氧堆肥周期长达3-6个月。

好氧方法有好氧动态和好氧静态两种发酵。好氧静态有仓式发酵和条垛式发酵，其发酵周期长达20天以上。好氧动态堆肥有塔式滚筒式和槽式等工艺，其堆肥周期15天左右。在规模化有机肥生产中大都采用好氧动态的槽式发酵工艺。槽式发酵工艺一般建设2米宽以上，2米高左右，几十米到几百米长的发酵槽。槽内物料堆高1.2-1.5米。底部或侧部通氧，以确保微生物发酵所需要的氧量。在鼓风通氧的同时，通过带压空气带走物料中的水分，以实现堆肥过程中含水率指标的达标。通过槽上设置的可移动的翻抛机，在轨道上移动翻堆，实现物料的翻堆和移位。一方面，通过翻堆实现物料内外供氧发酵反应的均衡，而翻抛机的移位又实现了物料的前后移动，从而实现生产的连续性。但槽式发酵工艺充氧效率低，翻堆与移位能耗大。发酵槽为敞开式工艺，发酵阶段产生的恶臭气体弥漫整个车间，车间环境恶劣，恶臭气体难以回收净化。回收难，净化更难，对人体和环境影响大。槽式发酵工艺对通风要求高，热量损失大，发酵反应均衡性差，反应速率低，腐熟程度低，一般都需要二次陈化。而且通风系统堵塞故障多，发酵过程更难有效控制。

现有的有机肥烘干发酵工艺在进行有机肥发酵生产时，发酵机内产生的热量没有被充分利用，一般都是直接排出外界，进而造成了能量的大量浪费，变相提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机肥烘干发酵工艺，能够循环利用发酵产生的热能，大大节约了生产的成本。

本发明所采用的技术方案是：

一种有机肥烘干发酵工艺，包括如下步骤：

依次对物料通过预烘干机进行预烘干处理、通过烘干机进行烘干处理以及通过发酵机进行发酵处理；

设置空气能热泵，使得空气能热泵与烘干机构成第一循环回路，控制空气能热泵的工作状态，以收集或产生烘干处理时所需的热量，进而实现烘干机内热量的补给以及循环利用，使得烘干机内的温度维持在预设的温度区间；

同时将空气能热泵与发酵机构成第二循环回路，控制空气能热泵的工作状态，以收集或产生发酵处理时所需的热量，进而实现发酵机内热量的补给以及循环利用，使得发酵机内的温度维持在预设的温度区间；

对发酵机内进行供氧，同时对第二循环回路内的空气进行废气处理并排放至外界；

对经第二循环回路排出的废气进行热量收集，并将热量输送至预烘干机内辅助物料烘干。

进一步地，对经预烘干机排出的气体进行废气处理。

进一步地，空气能热泵内设置有蒸发器和冷凝器，发酵机内产生的温湿气体通过蒸发器进行脱水除湿，并得到冷干气体；冷干气体再通过冷凝器的加热得到热干气体，热干气体将热量带入至发酵机内以维持发酵机内的温度；同时，烘干机内产生的温湿气体通过蒸发器进行脱水除湿，并得到冷干气体；冷干气体再通过冷凝器的加热得到热干气体，热干气体将热量带入至烘干机内以继续对烘干机内的物料进行烘干。

进一步地，预烘干机、烘干机以及发酵机之间密封保温处理。

进一步地，发酵初期阶段，增大空气能热泵的功率，快速提升发酵机内的温度，使得温度快速到达预设的温度区间。

进一步地，所述发酵机内设置有温度传感器和湿度传感器，第二循环回路的风量可调节，当检测到发酵机内的温度过低且湿度过高时，加大风量，进而增大热空气的供给；当检测到温度和湿度达到合理区间时，减少风量，进而减少热空气供给，使得发酵机内的温度和湿度保持平衡。

进一步地，所述发酵机内设置有氧气含量检测传感器，通过采集到的氧气含量信息控制供氧量，当发酵机内的含氧量达到要求后，减少供氧或停止供氧；当发酵机内的含氧量过低时，加大供氧。

进一步地，所述烘干机内设置有温度传感器和湿度传感器，第一循环回路的风量可调节，当检测到烘干机内的温度过低且湿度过高时，加大风量，进而增大热空气的供给；当检测到温度和湿度达到合理区间时，减少风量，进而减少热空气供给，使得烘干机内的温度和湿度保持平衡。

有益效果：通过增加空气能热泵实现第一循环回路和第二循环回路内的热量循环，如此一来，既可充分收集和利用发酵过程所产生的热量，并通过空气能热泵产生热量实现调节，使得发酵机内可以维持在预设的温度区间，以确保适宜的发酵温度。又可充分收集烘干机内排出的热量并进行二次利用，同时通过空气能热泵产生热量实现烘干机内温度的调节，使得烘干机内可以维持在预设的温度区间，以确保适宜的烘干温度，达到较好的烘干效果。同时，经废气一同排出的热量重新被收集，并以热气的方式通入至预烘干机对物料进行与烘干处理，大大提高了能源的利用率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明：

图1为本发明实施例一种有机肥烘干发酵工艺的原理图；

图2为本发明实施例一种有机肥烘干发酵装置的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明实施例一种有机肥烘干发酵工艺，具体包括如下步骤：

依次对物料通过预烘干机101进行预烘干处理、通过烘干机102进行烘干处理以及通过发酵机103进行发酵处理；

设置空气能热泵106，使得空气能热泵106与烘干机102构成第一循环回路，控制空气能热泵106的工作状态，以收集或产生烘干处理时所需的热量，进而实现烘干机102内热量的补给以及循环利用，使得烘干机102内的温度维持在预设的温度区间；

同时将空气能热泵106与发酵机103构成第二循环回路，控制空气能热泵106的工作状态，以收集或产生发酵处理时所需的热量，进而实现发酵机103内热量的补给以及循环利用，使得发酵机103内的温度维持在预设的温度区间；

对发酵机103内进行供氧，同时对第二循环回路内的空气进行废气处理并排放至外界；

对经第二循环回路排出的废气进行热量收集，并将热量输送至预烘干机101内辅助物料烘干。

通过增加空气能热泵106实现第一循环回路和第二循环回路内的热量循环，如此一来，既可充分收集和利用发酵过程所产生的热量，并通过空气能热泵106产生热量实现调节，使得发酵机103内可以维持在预设的温度区间，以确保适宜的发酵温度。又可充分收集烘干机102内排出的热量并进行二次利用，同时通过空气能热泵106产生热量实现烘干机102内温度的调节，使得烘干机102内可以维持在预设的温度区间，以确保适宜的烘干温度，达到较好的烘干效果。同时，经废气一同排出的热量重新被收集，并以热气的方式通入至预烘干机101对物料进行与烘干处理，大大提高了能源的利用率。

为了避免环境污染，对经预烘干机101排出的气体进行废气处理。

进一步地，空气能热泵106内设置有蒸发器1062和冷凝器1061，发酵机103内产生的温湿气体通过蒸发器1062进行脱水除湿，并得到冷干气体；冷干气体再通过冷凝器1061的加热得到热干气体，热干气体将热量带入至发酵机103内以维持发酵机103内的温度；同时，烘干机102内产生的温湿气体通过蒸发器1062进行脱水除湿，并得到冷干气体；冷干气体再通过冷凝器1061的加热得到热干气体，热干气体将热量带入至烘干机102内以继续对烘干机102内的物料进行烘干。

为了确保循环回路的密封性以及保温性，在开始烘干和发酵前，预先对预烘干机101、烘干机102以及发酵机103之间进行密封保温处理。

进一步地，发酵初期阶段，可以通过增大空气能热泵106的功率，快速提升发酵机103内的温度，使得温度快速到达预设的温度区间。

进一步地，所述发酵机103内设置有温度传感器和湿度传感器，第二循环回路的风量可调节，当检测到发酵机103内的温度过低且湿度过高时，加大风量，进而增大热空气的供给；当检测到温度和湿度达到合理区间时，减少风量，进而减少热空气供给，使得发酵机103内的温度和湿度保持平衡。

进一步地，所述发酵机103内设置有氧气含量检测传感器，通过采集到的氧气含量信息控制供氧量，当发酵机103内的含氧量达到要求后，减少供氧或停止供氧；当发酵机103内的含氧量过低时，加大供氧。

进一步地，所述烘干机102内设置有温度传感器和湿度传感器，第一循环回路的风量可调节，当检测到烘干机102内的温度过低且湿度过高时，加大风量，进而增大热空气的供给；当检测到温度和湿度达到合理区间时，减少风量，进而减少热空气供给，使得烘干机102内的温度和湿度保持平衡。

相较于传统的烘干发酵工艺，本申请中采用空气能热源直接烘干物料而不外加辅料，由于采用空气能热源能效是一次能源的3倍以上，烘干部分全封闭运行，热循环运行，能耗低。无需添加辅料，预处理工作量减少，加工成本大幅度降低。同时，本申请的烘干工艺使有机肥中的养分和有机质得到充分保留，远远高于混合料的养分。

由于烘干发酵工艺采用全密封处理，实施该烘干发酵工艺的装置的外部均采用保温材料保温，因此，物料无论在烘干区与发酵区，都可以在中高温下烘干与发酵，效率极高。

同时，发酵机103内的热量通过空气能热泵106的回收，进一步用于满足预烘干时的热量需求。排出废气的热量经过收集与回收后进一步用于物料的预烘干，整个烘干与发酵过程中，热能不断回收循环利用，在起始能源达到中高温度稳定运行后，基本可实现热源自给，因此大大节省了能源的耗费。

本申请中将烘干工艺和发酵工艺相结合，将发酵的热量用于烘干，热能得到充分利用，节约了能源，更加环保。物料经过烘干后一方面满足了发酵所需要的含水率指标，同时满足了发酵过程的升温阶段，高温料直接进入发酵区。

参照图2，本发明另一实施例为一种有机肥烘干发酵装置，该烘干发酵装置用于实现上述有机肥烘干发酵工艺。该烘干发酵装置主要包括预烘干机101、烘干机102、发酵机103、空气能热泵106、供氧风机104、废气处理管路以及预热供热管路。

其中，预烘干机101、烘干机102以及发酵机103上均设置有进风口和出风口。空气能热泵106分别与烘干机102的进风口和出风口连通以构成第一循环回路，与发酵机103的进风口和出风口连通以构成第二循环回路，循环风机107设置在第一循环回路上，供热风机105设置在第二循环回路上。供氧风机104与发酵机103的进风口连通；废气处理管路的一端与外界连通，用于实现废气处理，另一端连接在位于出风口和空气能热泵106之间的第二循环回路上，废气处理管路上设置有第一废气处理装置108和换热器111；预热供热管路的一端与外界连通，另一端与预烘干机101的进风口连通，换热器111同时设置在预热供热管路上。

其中，换热器111用于收集废气中的热量，通过该热量对预热供热管路内的空气进行加热，进而通过预热供热管路内的空气将热量带入预烘干机内，实现热量的再次利用。

同时，有机肥烘干发酵装置还包括第二废气处理装置110，第二废气处理装置110与预烘干机101的出风口连通。并且，空气能热泵106的冷凝器1061相较于蒸发器1062靠近进风口设置。

进一步地，预烘干机101、烘干机102以及发酵机103内均设置有温度传感器和湿度传感器。

继续参照图2，本实施例中，预烘干机101、烘干机102和发酵机103密封，外部用保温材料保温，各个部件之间外露的管路也用保温材料保温。烘干机102中装载有粪便或与污泥的混合物料，空气能热泵106的冷凝器1061将冷干空气加热为热干空气，热干空气进入烘干机102加热物料并带走物料的水分。从烘干机102出来的温热空气经过空气能热泵106的蒸发器1062除湿，排出凝结水后，变成冷干空气。冷干空气再进入冷凝器1061加热，循环风机107使这个过程不断循环，完成有机肥物料的烘干。

供热风机105将空气能热泵106加热的热干空气引入发酵机103，为发酵机103提供热能。从发酵机103出来的温热空气经过第一废气处理装置108的除臭、除尘处理后，进入换热器111放热后排出。空气经过净化再排放，对环境没有污染。预热风机109将从换热器111出来的热空气引进预烘干机101，对有机肥物料进行预烘干，预烘干后的废气经过第二废气处理装置110的除臭、除尘处理后排放。供氧风机104向发酵机103提供外界空气来给发酵物料供氧。

烘干机102内部设置传感器以对烘干过程中的温度和湿度进行实时监控，当温度过低、湿度过高时，循环风机107加大风量，加大热空气供给；当温度、湿度达到要求后，循环风机107减少风量，减少热空气供给，达到控制烘干机102内物料的温度和湿度的目的。

发酵机103内部设置传感器对发酵过程中的氧气量、温度、湿度进行实时监控。当氧气量过小时，供氧风机104加大风量；当氧气量达到要求后，风量减少，以此达到控制发酵机103内氧气量的目的。当温度过低、湿度高时，供热风机105加大风量，加大热空气供给；当温度、湿度达到要求后，供热风机105减少风量，减少热空气供给，以达到控制发酵机103内物料的温度和湿度的目的。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种有机肥烘干发酵工艺，其特征在于，包括如下步骤：

依次对物料通过预烘干机进行预烘干处理、通过烘干机进行烘干处理以及通过发酵机进行发酵处理；

设置空气能热泵，使得空气能热泵与烘干机构成第一循环回路，控制空气能热泵的工作状态，以收集或产生烘干处理时所需的热量，进而实现烘干机内热量的补给以及循环利用，使得烘干机内的温度维持在预设的温度区间；

同时将空气能热泵与发酵机构成第二循环回路，控制空气能热泵的工作状态，以收集或产生发酵处理时所需的热量，进而实现发酵机内热量的补给以及循环利用，使得发酵机内的温度维持在预设的温度区间；

对发酵机内进行供氧，同时对第二循环回路内的空气进行废气处理并排放至外界；

对经第二循环回路排出的废气进行热量收集，并将热量输送至预烘干机内辅助物料烘干。

2.根据权利要求1所述的有机肥烘干发酵工艺，其特征在于：对经预烘干机排出的气体进行废气处理。

3.根据权利要求2所述的有机肥烘干发酵工艺，其特征在于：空气能热泵内设置有蒸发器和冷凝器，发酵机内产生的温湿气体通过蒸发器进行脱水除湿，并得到冷干气体；冷干气体再通过冷凝器的加热得到热干气体，热干气体将热量带入至发酵机内以维持发酵机内的温度；同时，烘干机内产生的温湿气体通过蒸发器进行脱水除湿，并得到冷干气体；冷干气体再通过冷凝器的加热得到热干气体，热干气体将热量带入至烘干机内以继续对烘干机内的物料进行烘干。

4.根据权利要求1所述的有机肥烘干发酵工艺，其特征在于：预烘干机、烘干机以及发酵机之间密封保温处理。

5.根据权利要求1所述的有机肥烘干发酵工艺，其特征在于：发酵初期阶段，增大空气能热泵的功率，快速提升发酵机内的温度，使得温度快速到达预设的温度区间。

6.根据权利要求1所述的有机肥烘干发酵工艺，其特征在于：所述发酵机内设置有温度传感器和湿度传感器，第二循环回路的风量可调节，当检测到发酵机内的温度过低且湿度过高时，加大风量，进而增大热空气的供给；当检测到温度和湿度达到合理区间时，减少风量，进而减少热空气供给，使得发酵机内的温度和湿度保持平衡。

7.根据权利要求6所述的有机肥烘干发酵工艺，其特征在于：所述发酵机内设置有氧气含量检测传感器，通过采集到的氧气含量信息控制供氧量，当发酵机内的含氧量达到要求后，减少供氧或停止供氧；当发酵机内的含氧量过低时，加大供氧。

8.根据权利要求1所述的有机肥烘干发酵工艺，其特征在于：所述烘干机内设置有温度传感器和湿度传感器，第一循环回路的风量可调节，当检测到烘干机内的温度过低且湿度过高时，加大风量，进而增大热空气的供给；当检测到温度和湿度达到合理区间时，减少风量，进而减少热空气供给，使得烘干机内的温度和湿度保持平衡。

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