CN114315447A - 一种温湿度可控的快速发酵装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种温湿度可控的快速发酵装置，包括发酵罐体、搅拌系统、加湿系统、加热系统、氧气浓度系统和检测控制系统，搅拌系统包括在发酵罐体内同步旋转的至少两个搅拌器，加湿系统的第一加湿装置用于沿搅拌器内部向外加湿，第二加湿装置用于由发酵罐体内顶部加湿，氧气浓度系统用于为发酵罐体内部供气和排气，氧气浓度系统与加湿系统之间设有换热结构，检测控制系统用于检测发酵罐体内的湿度、温度和氧气浓度、控制搅拌系统、加湿系统、加热系统、氧气浓度系统启闭，本发明统筹兼顾多个好氧发酵影响因子的智能精准控制，提高搅拌能效、节能减排，从整体上提高好氧发酵的资源转化率，对于提高农业废弃物的资源化利用效率具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于发酵设备技术领域，尤其涉及一种温湿度可控的快速发酵装置。
背景技术
我国是农业大国，以畜禽粪便和秸秆为主的农业生物质是农业生产中的副产物，具有产量大、分布广泛、种类复杂和处理难度高等问题，因此农作物秸秆、畜禽粪便等农业生物质的综合利用技术和装备的开发对于我国实现农业高质量发展和“双碳”战略目标具有重要意义。发酵技术可以将农业废弃物转化成为能源或者肥料，目前的发酵技术可以分为厌氧发酵和好氧发酵两种。
传统的湿式厌氧消化主要是针对含水率较高的畜禽粪便和有机废水等，用于处理高固体生物质垃圾时，须要进行针对性的优化。好氧发酵方式，又称为好氧堆肥技术，农业生物质可以通过好氧发酵的方式转化为有机肥，有机肥富含有机质和农作物所需的营养元素，能够促进作物增产，改善作物的品质。农业废弃物的好氧堆肥技术包括传统堆肥、条垛堆肥、槽式堆肥和发酵罐堆肥，前三种堆肥方式是开放式系统，堆肥产品的品质易于受外界温度的干扰，在自然好氧发酵条件下，温度上升过程缓慢，传统的农业废弃物好氧发酵周期长，效率低，从堆肥开始到满足有机肥施用要求一般需要20-30天，而且在堆肥过程中释放的气体会对环境造成一定污染，因此，现在农业生物质规模化有氧发酵都在发酵罐中进行。
现有技术中的好氧发酵系统主要采用立式机械搅拌式发酵罐，利用机械搅拌器的作用、使空气和发酵液充分混合，促进氧的溶解，以保证供给微生物生长繁殖和代谢所需的溶解氧，存在以下问题：①基本是单轴式搅拌：这种搅拌方式存在搅拌死区，导致原来与氧气接触不充分，从而发生厌氧反应，严重影响产品的质量。②难以对罐体内的物料发酵条件、特别是温度、湿度的精确控制：如果温度上升较慢，堆肥周期就会变长，不利于提高发酵效率，而在主动升温过程中，可能会导致系统内水分流失，造成湿度降低，同样也会影响发酵的效果。③能源利用效率低：好氧微生物分解农业生物质往往需要较高的温度、经发酵产生的高温气体直接输出造成热能损失和排放风险、好氧发酵装置温控负荷和能耗较大。因此，需要设计一种温湿度可控的快速发酵装置，提高农业生物质好氧堆肥效率和能源利用率、改善好氧发酵产品品质，从整体上提高农业废弃物好氧发酵的资源转化率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
为此，本发明提出了一种温湿度可控的快速发酵装置。
本发明的技术方案是：
一种温湿度可控的快速发酵装置，包括发酵罐体、搅拌系统、加湿系统、加热系统、氧气浓度系统和检测控制系统，所述发酵罐体用于进出和存储物料，所述搅拌系统包括在发酵罐体内同步旋转的至少两个搅拌器，所述加湿系统包括第一加湿装置和第二加湿装置，所述第一加湿装置用于沿搅拌器内部向外加湿，所述第二加湿装置用于由发酵罐体内顶部加湿，所述加热系统用于为发酵罐体内部加热，所述氧气浓度系统用于为发酵罐体内部供气和排气，氧气浓度系统与加湿系统之间设有换热结构，所述检测控制系统用于检测发酵罐体内的湿度、温度和氧气浓度、控制搅拌系统、加湿系统、加热系统、氧气浓度系统启闭。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述发酵罐体为卧式筒体结构，发酵罐体顶侧部设有进料口，发酵罐体底侧部设有与进料口错位设置的出料口，发酵罐体上设有至少一个观察窗，所述进料口设有可以启闭进料口的封闭盖，所述封闭盖与进料口之间设有第一密封圈，所述出料口设有可以启闭出料口的出料盖。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述搅拌器为螺带式搅拌器，相邻螺带式搅拌器的螺带错位设置，至少有一个螺带式搅拌器连接有旋转驱动，相邻螺带式搅拌器的搅拌轴上设有同步旋转的皮带轮，相邻皮带轮外设有皮带。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述第一加湿装置包括供水管、若干独立或同步使用的输水道和喷水孔，所述供水管与各搅拌器的搅拌轴转动连接，若干输水道对应设置于搅拌器的搅拌轴内部且与供水管连通，所述喷水孔设置在搅拌器的搅拌轴上且与输水道连通；
所述供水管与各搅拌器的搅拌轴之间设有密封装置，所述密封装置包括第二密封圈、轴承和轴套，所述搅拌器的搅拌轴端部设有用于设置第二密封圈和轴承的凹槽，所述轴套套于供水管外部且与轴承和搅拌轴限位配合，所述供水管与轴承过渡配合。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述第二加湿装置包括安装于发酵罐体内顶部的喷淋结构，所述喷淋结构用于独立或与第一加湿装置同步加湿。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述加湿系统包括用于为第一加湿装置和第二加湿装置供水的储水罐，所述氧气浓度系统包括与发酵罐体连通的至少一个排气装置，所述排气装置上设有用于启闭排气的压强阀，所述换热结构为浸入储水罐的螺旋管路，所述螺旋管路一端与排气装置连通，螺旋管路另一端延伸至储水罐外部。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述加热系统包括加热层和保温层，所述加热层至少覆盖发酵罐体底外部、用于储存加热油且内部嵌有加热管，所述保温层至少包裹于加热层外部。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述氧气浓度系统包括与发酵罐体连通且可以启闭的供气装置。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述检测控制系统包括控制面板、处理器、控制器和至少一组湿度传感器、温度传感器、氧气浓度传感器，所述湿度传感器、温度传感器、氧气浓度传感器分别用于检测发酵罐体内部的湿度、温度和氧气浓度，所述控制面板用于设定控制标准，所述处理器用于接收湿度传感器的检测温度并与控制标准比对后由控制器控制加湿系统启闭、接收温度传感器的检测温度并与控制标准比对后由控制器控制加热系统启闭、接收氧气浓度传感器的检测氧气浓度并与控制标准比对后由控制器控制氧气浓度系统启闭，所述控制器还用于控制搅拌系统启闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用至少双轴搅拌的搅拌系统替代传统单轴式搅拌结构，在皮带传动下可以以双螺带式叶面同步旋转提升搅拌能效、减少因盲区堆积搅拌不充分而导致的资源浪费、好氧发酵原料与氧气接触不成分、发生厌氧反应、影响产品质量的问题。
(2)由检测控制系统依据检测温度、检测湿度智能控制加湿系统和加热系统启闭，加热系统在搅拌的过程中快速精准智能控制发酵温度并减少温度变化的幅度，加湿系统通过第一加湿装置的轴孔加湿和第二加湿装置的顶喷加湿、将对发酵堆体的内外部加湿结合，实现在搅拌的过程中同步保持整个发酵系统处于最佳温度和湿度，保证好氧发酵产品品质。
(3)由检测控制系统依据检测氧气浓度控制氧气浓度系统的供气装置启闭、与排气装置实现氧气浓度智能控制时，加湿系统通过换热结构二次利用热能提高能源利用效率、缓和发酵堆体在加湿过程中的温度变化、降低温控负荷、能耗，节能减排。
综上，本发明统筹兼顾多个好氧发酵影响因子的智能精准控制，提高搅拌能效、节能减排，从整体上提高好氧发酵的资源转化率，对于提高农业废弃物的资源化利用效率具有重要意义。
附图说明
图1是本发明一实施方式的整体结构图。
图2是图1的A部分结构放大图。
图3是本发明一实施方式的搅拌系统结构图。
图4是本发明一实施方式的侧视结构图。
图5是图4的B部分结构放大图。
图6是本发明一实施方式的供水管结构图。
图7是本发明一实施方式的检测控制系统结构图。
图中：发酵罐体1；搅拌系统2、搅拌器21、搅拌轴211、螺带212、螺杆213、皮带轮201、皮带202，旋转驱动203；加湿系统3、第一加湿装置31、第二加湿装置32、供水管311、供水主管3111、供水支管3112、输水道312、喷水孔313、喷淋主体321、喷淋输水管322、喷淋口323、密封装置301、第二密封圈3011、轴承3012和轴套3013、凹槽3014、储水罐302、水泵303；加热系统4、加热层41、保温层42、加热管43；氧气浓度系统5、排气装置51、供气装置52、换热结构53；检测控制系统6、控制面板61、湿度传感器62、温度传感器63、氧气浓度传感器64、处理器65、控制器66；进料口7，出料口8，观察窗9，封闭盖10，出料盖11，罐体支架12，平板脚轮13，第一密封圈14。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1所示为所述温湿度可控的快速发酵装置的一种较佳实施方式，包括发酵罐体1、搅拌系统2、加湿系统3、加热系统4、氧气浓度系统5和检测控制系统6，所述发酵罐体1用于进出和存储物料，所述搅拌系统2包括在发酵罐体1内同步旋转的至少两个搅拌器21，所述加湿系统3包括第一加湿装置31和第二加湿装置32，所述第一加湿装置31用于沿搅拌器21内部向外加湿，所述第二加湿装置32用于由发酵罐体1内顶部加湿，所述加热系统4用于为发酵罐体1内部加热，所述氧气浓度系统5用于为发酵罐体1内部供气和排气，氧气浓度系统5与加湿系统3之间设有换热结构53，所述检测控制系统6用于检测发酵罐体1内的湿度、温度和氧气浓度、控制搅拌系统2、加湿系统3、加热系统4、氧气浓度系统5启闭。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述发酵罐体1为卧式筒体结构，发酵罐体1顶侧部设有进料口7，发酵罐体1底侧部设有与进料口7错位设置的出料口8，发酵罐体1上设有至少一个观察窗9，所述进料口7设有可以启闭进料口7的封闭盖10，优选的封闭盖10采用卡扣式盖体结构、通过卡扣式盖体的卡扣与进料口7的卡紧实现进料口7闭合，通过卡扣式盖体的卡扣与进料口7的脱离实现进料口7开启，所述封闭盖10与进料口7之间设有第一密封圈14，通过第一密封圈14提高封闭盖10与进料口7之间的密封性能，防止漏气污染和影响氧气浓度，所述出料口8设有可以启闭出料口8的出料盖11，优选的出料盖11采用与出料口8螺纹配合可拆卸连接的螺纹盖体，通过拆装螺纹盖体实现出料口8启闭。
优选地，观察窗9采用矩形窗体结构且至少包括一个与出料口8错位设置的矩形窗体。
优选地，所述发酵罐体1底部设有罐体支架12，所述罐体支架12底部设有四个通过螺纹连接的平板脚轮13，通过平板脚轮13实现发酵罐体1的移动。
如图1和图3所示，上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述搅拌器21为螺带式搅拌器，相邻螺带式搅拌器的螺带错位设置，至少有一个螺带式搅拌器连接有旋转驱动203，相邻螺带式搅拌器的搅拌轴211上设有同步旋转的皮带轮201，相邻皮带轮201外设有皮带202。
优选地，卧式筒体结构的发酵罐体1采用双搅拌器21的搅拌系统2，旋转驱动203采用电机，电机通过螺栓连接的支架可拆卸安装在发酵罐体1上，电机的轴通过键槽配合与一个螺带式搅拌器的搅拌轴211连接作为主动轴，相邻搅拌器21的搅拌轴211为从动轴，通过主动搅拌轴211同步旋转的皮带轮201、在皮带202传动下带动从动搅拌轴211的皮带轮201旋转，实现双搅拌器21的同步旋转。
优选地，通过在发酵罐体1两侧设孔安装搅拌器21的搅拌轴211，螺带式搅拌器采用对向螺旋的双螺带结构、以螺杆焊接实现螺带与搅拌轴211的连接，相邻螺带式搅拌器的螺带错位设置，螺带长度依需设定，保证相邻搅拌器21旋转时的螺带让位，以充分利用发酵罐体1搅拌空间，解决现有单轴搅拌结构的搅拌盲区大，搅拌不充分的问题。
如图1和图4所示，上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述第一加湿装置31包括供水管311、若干独立或同步使用的输水道312和喷水孔313，所述供水管311与各搅拌器21的搅拌轴211转动连接，若干输水道312对应设置于搅拌器21的搅拌轴211内部且与供水管311连通，所述喷水孔313设置在搅拌器21的搅拌轴211上且与输水道312连通。
如图3所示，优选地，所述搅拌器21的搅拌轴211呈中空结构形成输水道312，所述喷水孔313可以设置单向阀结构用于止逆和防堵塞。
如图2所示，优选地，所述供水管311与各搅拌器21的搅拌轴211之间设有密封装置301，所述密封装置301包括第二密封圈3011、轴承3012和轴套3013，所述搅拌器21的搅拌轴211端部设有用于设置第二密封圈3011和轴承3012的凹槽3014，所述轴套3013套于供水管311外部且与轴承3012和搅拌轴211限位配合，所述供水管311与轴承3012过渡配合，装配时将第二密封圈3011和轴承3012依次设置在凹槽3014内，轴套3013套设在供水管311端外部、供水管311端部插入轴承3012内部、与轴承3012过渡配合时，轴套3013与轴承3012和搅拌轴211限位配合实现轴承3012限位安装、供水管311与各搅拌器21的搅拌轴211转动密封连接。
如图1和图4所示，上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述第二加湿装置32包括安装于发酵罐体1内顶部的喷淋结构，所述喷淋结构用于独立或与第一加湿装置31同步加湿。
优选地，所述喷淋结构包括覆盖发酵罐体1弧形顶内部的若干喷淋主体321或整体呈弧形的喷淋主体321、与若干喷淋主体321连接的喷淋输水管322，所述喷淋主体321上设有若干向下间隔设置的喷淋口323，优选的喷淋口323可以设置单向阀结构用于防止气体流出，通过在发酵罐体1上设孔安装喷淋输水管322，若干喷淋主体321绕发酵罐体1顶部呈弧形分布避免影响搅拌有效容积。
上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述加湿系统3包括用于为第一加湿装置31和第二加湿装置32供水的储水罐302，所述氧气浓度系统5包括与发酵罐体1连通的至少一个排气装置51，所述排气装置51上设有用于启闭排气的压强阀，所述换热结构53为浸入储水罐302的螺旋管路，所述螺旋管路一端与排气装置51连通，螺旋管路另一端延伸至储水罐302外部。
如图1、图4和图6所示，优选地，所述供水管311包括与储水罐302相连的供水主管3111、与供水主管3111和输水道312连通的若干供水支管3112，所述供水主管3111上设有与检测控制系统6电连接的水泵303，所述供水支管3112与各搅拌器21的搅拌轴211转动连接，所述喷淋输水管322与供水主管3111或供水支管3112连通，由检测控制系统6控制水泵303开启将储水罐302内的水泵303入供水主管3111、沿供水支管3112向输水道312和各喷水孔313流动，以便通过第一加湿装置31随搅拌器21的搅拌轴211旋转加湿或在搅拌器21停止下直接加湿，由供水主管3111、沿喷淋输水管322向各喷淋主体321的各喷淋口323，在发酵罐体1顶部向下喷淋加湿，实现第一加湿装置31和第二加湿装置32的同步加湿运行。
如图1和图4所示，优选地，所述排气装置51为至少一个排气管路，通过排气管路设置于喷淋输水管322下方，在排气管路与发酵罐体1之间设置压强阀，压强阀采用现有结构、故图中未示出，设定压强阀的压强值，使发酵罐体1内压力达到压强阀的设定压强值时开启排气管路自动排气。
优选地，所述螺旋管路另一端延伸至储水管外部且连接气体净化系统，所述气体净化系统用于通过处理利用或净化螺旋管路的输出气体，避免发酵气体污染环境、完成发酵气体的合理排放、达到保护环境与节能减排的效果。
如图1、图4和图5所示，上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述加热系统4包括加热层41和保温层42，所述加热层41至少覆盖发酵罐体1底外部、用于储存加热油且内部嵌有加热管43，所述保温层42至少包裹于加热层41外部。
优选地，所述加热层41设置在发酵罐体1的弧形下半部分，所述加热管43与检测控制系统6电连接，通过检测控制系统6控制加热管43启闭为加热层41内的加热油加热、通过在保温层42内填充保温棉为加热层41保温，以加热油实现热辐射的传递为发酵罐体1加热，保温层42用以缓和罐体内部温度的变化幅度。
优选地，所述加热管43采用波浪型加热结构绕加热层41均匀布置。
如图1所示，上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述氧气浓度系统5包括与发酵罐体1连通且可以启闭的供气装置52。
优选地，所述供气装置52包括至少一个设有鼓风机且与发酵罐体1连通的供气管路、或鼓风机的供气端，所述鼓风机与检测控制系统6电连接，通过控制鼓风机启闭控制供气装置52将空气吸送入发酵罐体1内保证氧气浓度。
如图1和图7所示，上述温湿度可控的快速发酵装置，优选地，所述检测控制系统6包括控制面板61、处理器65、控制器66和至少一组湿度传感器62、温度传感器63、氧气浓度传感器64，所述湿度传感器62、温度传感器63、氧气浓度传感器64分别用于检测发酵罐体1内部的湿度、温度和氧气浓度，所述控制面板61用于设定控制标准，所述处理器65用于接收湿度传感器62的检测温度并与控制标准比对后由控制器66控制加湿系统3启闭、接收温度传感器63的检测温度并与控制标准比对后由控制器66控制加热系统4启闭、接收氧气浓度传感器64的检测氧气浓度并与控制标准比对后由控制器66控制氧气浓度系统5启闭，所述控制器66还用于控制搅拌系统2启闭。
优选地，所述湿度传感器62、温度传感器63、氧气浓度传感器64为多组，所述处理器65用于依据多个湿度传感器62的平均检测湿度、多个温度传感器63的平均检测温度、多个氧气浓度传感器64的平均检测氧气浓度与控制标准比对后生成比对结果，通过多位置检测保证数据精准性。
优选地，所述控制面板61用于设定搅拌系统2的运行程序或输入搅拌系统2的启闭命令，处理器65接收搅拌系统2的运行程序或搅拌系统2的启闭命令后由控制器66用控制搅拌系统2启闭。
所述检测控制系统6的控制面板61操作系统、用于比对湿度、温度氧气浓度和控制标准的处理器65、用于控制搅拌系统2、加湿系统3、加热系统4、氧气浓度系统5启闭的控制器66采用现有结构，控制面板61、处理器65、控制器66、湿度传感器62、温度传感器63和氧气浓度传感器64的选型依据操作需求配置，湿度传感器62、温度传感器63和氧气浓度传感器64在发酵罐体1上的具体安装位置依据检测需求布置。
上述温湿度可控的快速发酵装置的工作原理为：
农业生物质采用本发明进行好氧堆肥发酵时，通过开启发酵罐体1的进料口7将农业生物质原料直接倒入发酵罐体1内部，由检测控制系统6的控制面板61设定控制标准、搅拌系统2的运行程序或输入搅拌系统2的启闭命令，控制标准包括湿度、温度、氧气浓度的上限阈值和下限阈值，上限阈值和下限阈值依据具体发酵方法要求参数设定，本发明具有以下功能：
好氧发酵搅拌功能：由检测控制系统6的控制面板61设定搅拌系统2的运行程序或输入搅拌系统2的启闭命令、处理器65接收后由控制器66控制搅拌系统2的旋转驱动203开启，旋转驱动203带动至少两个搅拌器21同步旋转，由螺带式搅拌器对发酵罐体1内的农业生物质原料进行轴流式搅拌实现好氧发酵搅拌，保证均匀发酵。
湿度智能控制功能：由湿度传感器62检测发酵罐体1内的湿度并传输至检测控制系统6的处理器65，处理器65用于接收湿度传感器62的检测湿度并与控制标准的湿度上限阈值和下限阈值比对；当检测湿度低于控制标准的湿度下限阈值时由控制器66控制加湿系统3的水泵303开启，将储水管的水经第一加湿装置31的供水管311、一部分沿各搅拌器21的搅拌轴211内的输水孔、各喷水孔313向发酵罐体1内部喷射加湿，另一部分经第二加湿装置32的覆盖发酵罐体1弧形内顶部的喷淋结构、向发酵罐体1内部喷淋加湿；当检测湿度高于控制标准的湿度上限阈值时由控制器66控制加湿系统3的水泵303关闭，实现湿度智能控制，保证发酵湿度。
温度智能控制功能：由温度传感器63检测发酵罐体1内的湿度并传输至检测控制系统6的处理器65，处理器65用于接收温度传感器63的检测温度并与控制标准的温度上限阈值和下限阈值比对；当检测温度低于控制标准的温度下限阈值时由控制器66控制加热系统4的内嵌加热管43开启，对加热层41内的加热油加热升温、在保温层42保温下通过加热油的热辐射传递为发酵罐体1加热，迅速提升发酵罐体1内部温度，加快发酵过程；当加测温度高于控制标准的温度上限阈值时时由控制器66控制加热系统4的内嵌加热管43关闭，实现温度智能控制，保证发酵温度。
优选地，好氧堆肥发酵时可以通过投入耐高温的酶制剂，耐高温的酶制剂的选型依据具体发酵方法配制，以便通过主动升温的发生对农业生物质进行快速发酵、提高发酵的效率。
氧气浓度智能控制功能：由氧气浓度传感器64检测发酵罐体1内的氧气浓度并传输至检测控制系统6的处理器65，处理器65用于接收氧气浓度传感器64的检测氧气浓度并与控制标准的氧气浓度上限阈值和下限阈值比对；当检测氧气浓度低于控制标准的氧气浓度下限阈值时由控制器66控制氧气浓度系统5的供气装置52的鼓风机开启，将外界中的氧气吸入并向发酵罐体1内供气、增加发酵罐体1内的氧气浓度，供气、发酵等作用下发酵罐体1内压强超过压强阀的设定压强值时，压强阀自动开启排气装置51，使高温气体经过换热结构53即浸入储水罐302的螺旋管路、与储水罐302的水进行热交换，排出至气体净化系统处理；当检测氧气浓度低于(改成“高于”)控制标准的氧气浓度上限阈值时由控制器66控制氧气浓度系统5的供气装置52的鼓风机关闭，实现氧气浓度智能控制，保证发酵氧气浓度。
发酵过程中可以由观察窗9进行阶段性观察、可视观察发酵罐体1内的发酵进程，当农业生物质的好氧堆肥发酵完成时，通过旋开出料盖11、由出料口8实现下料。
上述温湿度可控的快速发酵装置的效果为：
(1)搅拌能效提升：采用至少双轴搅拌的搅拌系统2替代传统单轴式搅拌结构，在皮带202传动下以双螺带式叶面同步旋转提升搅拌能效、保证温度、湿度均匀传递，经过ANSYS系统的处理与测量，本设计方案中所采用的双轴螺旋式搅拌能涵盖发酵罐体1近80％的空间，物料盲区范围较传统单轴式普通搅拌明显下降，极大程度上提高了物料搅拌效率，减少因盲区堆积搅拌不充分而导致的资源浪费、好氧发酵原料与氧气接触不成分、发生厌氧反应、影响产品质量的问题。
(2)温湿度精准可控：由检测控制系统6依据检测温度、检测湿度智能控制加湿系统3和加热系统4启闭，加热系统4由加热层41在保温层42保温下以嵌套加热管43使加热油升温，在搅拌的过程中快速精准智能控制发酵温度并减少温度变化的幅度，保持整个发酵系统处于最佳温度；加湿系统3通过第一加湿装置31沿至少双轴搅拌的搅拌器21内部向外的轴孔加湿、与第二加湿装置32由发酵罐体1内顶部喷淋加湿结合，改变传统加湿结构、将对发酵堆体的内外部加湿结合，在搅拌的过程中快速精准智能控制每一单位物料的平均发酵湿度，保持整个发酵系统处于最佳湿度；提高发酵效率的同时避免主动升温引起湿度降低、通过氧气浓度系统5与加湿系统3之间的换热结构53缓和加湿对温度的影响，保证发酵效果。
(3)能源利用效率提升：由检测控制系统6依据检测氧气浓度控制氧气浓度系统5的供气装置52启闭、与排气装置51实现氧气浓度智能控制时，加湿系统3通过换热结构53即螺旋管路回收排气装置51的高温气体热能，充分考虑发酵气体本身的可利用性和环境危害性，二次利用提高能源利用效率并缓和发酵堆体在加湿过程中的温度变化，便于温湿度精准控制的同时温控负荷和能耗，减少高温水蒸气等对环境的破坏与污染，契合国家保护环境与节能减排的号召。
综上，本发明统筹兼顾多个好氧发酵的影响因子，从湿度、温度以及物料搅拌结合程度等方面进行优化与改进，进而从整体上提高农业废弃物好氧发酵的资源转化率、改善好氧发酵产品品质，有利于解决现有的国家资源、社会环境、农户关于农业废弃物循环经济等亟需重视的问题，对于提高农业废弃物的资源化利用效率具有重要意义。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，包括发酵罐体(1)、搅拌系统(2)、加湿系统(3)、加热系统(4)、氧气浓度系统(5)和检测控制系统(6)，所述发酵罐体(1)用于进出和存储物料，所述搅拌系统(2)包括在发酵罐体(1)内同步旋转的至少两个搅拌器(21)，所述加湿系统(3)包括第一加湿装置(31)和第二加湿装置(32)，所述第一加湿装置(31)用于沿搅拌器(21)内部向外加湿，所述第二加湿装置(32)用于由发酵罐体(1)内顶部加湿，所述加热系统(4)用于为发酵罐体(1)内部加热，所述氧气浓度系统(5)用于为发酵罐体(1)内部供气和排气，氧气浓度系统(5)与加湿系统(3)之间设有换热结构(53)，所述检测控制系统(6)用于检测发酵罐体(1)内的湿度、温度和氧气浓度、控制搅拌系统(2)、加湿系统(3)、加热系统(4)、氧气浓度系统(5)启闭。
2.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述发酵罐体(1)为卧式筒体结构，发酵罐体(1)顶侧部设有进料口(7)，发酵罐体(1)底侧部设有与进料口(7)错位设置的出料口(8)，发酵罐体(1)上设有至少一个观察窗(9)，所述进料口(7)设有可以启闭进料口(7)的封闭盖(10)，所述封闭盖(10)与进料口(7)之间设有第一密封圈(14)，所述出料口(8)设有可以启闭出料口(8)的出料盖(11)。
3.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述搅拌器(21)为螺带式搅拌器，相邻螺带式搅拌器的螺带错位设置，至少有一个螺带式搅拌器连接有旋转驱动(203)，相邻螺带式搅拌器的搅拌轴(211)上设有同步旋转的皮带轮(201)，相邻皮带轮(201)外设有皮带(202)。
4.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述第一加湿装置(31)包括供水管(311)、若干独立或同步使用的输水道(312)和喷水孔(313)，所述供水管(311)与各搅拌器(21)的搅拌轴(211)转动连接，若干输水道(312)对应设置于搅拌器(21)的搅拌轴(211)内部且与供水管(311)连通，所述喷水孔(313)设置在搅拌器(21)的搅拌轴(211)上且与输水道(312)连通。
5.根据权利要求4所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述供水管(311)与各搅拌器(21)的搅拌轴(211)之间设有密封装置(301)，所述密封装置(301)包括第二密封圈(3011)、轴承(3012)和轴套(3013)，所述搅拌器(21)的搅拌轴(211)端部设有用于设置第二密封圈(3011)和轴承(3012)的凹槽(3014)，所述轴套(3013)套于供水管(311)外部且与轴承(3012)和搅拌轴(211)限位配合，所述供水管(311)与轴承(3012)过渡配合。
6.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述第二加湿装置(32)包括安装于发酵罐体(1)内顶部的喷淋结构，所述喷淋结构用于独立或与第一加湿装置(31)同步加湿。
7.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述加湿系统(3)包括用于为第一加湿装置(31)和第二加湿装置(32)供水的储水罐(302)，所述氧气浓度系统(5)包括与发酵罐体(1)连通的至少一个排气装置(51)，所述排气装置(51)上设有用于启闭排气的压强阀，所述换热结构(53)为浸入储水罐(302)的螺旋管路，所述螺旋管路一端与排气装置(51)连通，螺旋管路另一端延伸至储水罐(302)外部。
8.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述加热系统(4)包括加热层(41)和保温层(42)，所述加热层(41)至少覆盖发酵罐体(1)底外部、用于储存加热油且内部嵌有加热管(43)，所述保温层(42)至少包裹于加热层(41)外部。
9.根据权利要求1所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述氧气浓度系统(5)包括与发酵罐体(1)连通且可以启闭的供气装置(52)。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种温湿度可控的快速发酵装置，其特征在于，所述检测控制系统(6)包括控制面板(61)、处理器(65)、控制器(66)和至少一组湿度传感器(62)、温度传感器(63)、氧气浓度传感器(64)，所述湿度传感器(62)、温度传感器(63)、氧气浓度传感器(64)分别用于检测发酵罐体(1)内部的湿度、温度和氧气浓度，所述控制面板(61)用于设定控制标准，所述处理器(65)用于接收湿度传感器(62)的检测温度并与控制标准比对后由控制器(66)控制加湿系统(3)启闭、接收温度传感器(63)的检测温度并与控制标准比对后由控制器(66)控制加热系统(4)启闭、接收氧气浓度传感器(64)的检测氧气浓度并与控制标准比对后由控制器(66)控制氧气浓度系统(5)启闭，所述控制器(66)还用于控制搅拌系统(2)启闭。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115340417A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-15 | 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司 | 一种高温好氧发酵罐 |
| CN115463597A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-13 | 马鞍山同杰良生物材料有限公司 | 一种淀粉调浆系统及调浆方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110551626A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-10 | 江苏大学 | 一种温湿度可控的卧式固态发酵罐 |
| CN110668848A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-10 | 迈赫机器人自动化股份有限公司 | 一种热循环粪便好氧发酵罐 |
| CN111187104A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-05-22 | 哈尔滨稻然生态科技有限公司 | 一种有搅拌器和鼓风功能的卧式发酵装置 |
| CN212800195U (zh) * | 2020-07-02 | 2021-03-26 | 山东欧菲龙机械有限公司 | 一种好氧发酵机加湿系统 |
-
2021
- 2021-12-31 CN CN202111677284.4A patent/CN114315447A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110551626A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-10 | 江苏大学 | 一种温湿度可控的卧式固态发酵罐 |
| CN110668848A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-01-10 | 迈赫机器人自动化股份有限公司 | 一种热循环粪便好氧发酵罐 |
| CN111187104A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-05-22 | 哈尔滨稻然生态科技有限公司 | 一种有搅拌器和鼓风功能的卧式发酵装置 |
| CN212800195U (zh) * | 2020-07-02 | 2021-03-26 | 山东欧菲龙机械有限公司 | 一种好氧发酵机加湿系统 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115340417A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-15 | 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司 | 一种高温好氧发酵罐 |
| CN115463597A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-13 | 马鞍山同杰良生物材料有限公司 | 一种淀粉调浆系统及调浆方法 |
| CN115463597B (zh) * | 2022-08-31 | 2023-07-25 | 马鞍山同杰良生物材料有限公司 | 一种淀粉调浆系统及调浆方法 |
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