CN114538978B - 一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置及其使用方法，属于有机肥发酵技术领域，一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置，包括发酵罐本体，发酵罐本体的外壁包裹有加热夹套，加热夹套的上下水管通过管道连接有热水供应设备，发酵罐本体与加热夹套之间设置有热补偿盘管，热补偿盘管的上下水管通过管道连接有能量储存机构，通过设置能量储存机构，可以解决寒冷地区生物有机肥起温问题的同时，延长高温保持时间，有效杀灭病原菌、草籽、蛔虫卵等，大大提高了物料发酵时间和发酵效果，同时减少了寒冷地区为了保持发酵启动温度所消耗的能源，更加环保。

Description

一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及有机肥发酵技术领域，具体是一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置及其使用方法。
背景技术
我国干旱区养殖业面临着干旱缺水、养殖业废弃物带来的环境污染、土壤缺乏养分、农业生产力低下等多种问题，直接制约养殖业的可持续发展。据统计，一家规模为10000头牛的养殖场每年牛粪产生量约达15万吨，污水产生量达30万吨。牛粪中含有大量对生态环境造成严重污染的物质难以处理，同时由于污染物带来的病害等问题，对养殖业稳定发展造成威胁。
据资料显示，甘肃省禽粪便有80％的粪便没有进行无害化、资源化处理利用，不但造成了巨大的资源浪费，还导致了恶臭、水体污染、大气污染、土壤污染和农产品污染等一系列环境问题。因此需要有新的处理畜禽污染物的理论、技术和方法。
生物有机肥目前多采用自然条件下或加入腐熟菌剂的堆肥发酵，在对畜禽粪便、农作物秸秆等堆肥时，需加入腐熟用的生产菌株，可以有效的缩短发酵腐熟周期，提高生产效率；但是通常这些生产菌株均需要在适宜的温度、湿度等环境条件满足的情况下才可以实施，对于高海拔地区、高纬度的地区、西北干燥地区，环境恶劣，常见生物有机肥发酵菌剂通常只能在15℃以上才能启动发酵，而且由于外界温差较大，需要保持大型T字形堆体，一般为底部3米宽顶部2米宽，高度2米，低于15摄氏度，生物有机肥企业不能正常生产。
现有技术中寒冷地区的生物有机肥发酵也有使用带有加热夹套的发酵罐进行发酵，通过加热夹套循环热水对发酵罐内的物料进行加热来满足物料发酵所需的启动温度，发酵启动后由于物料发酵自身产热，利用自身产热满足发酵需求，但是由于部分地区昼夜温差较大，发酵罐内物料白天发酵产热过多，而夜间温差过大，发酵罐温度流失速度过快，导致大部分时间物料均无法保持最佳发酵温度，需要浪费大量能源用于保持发酵罐内的发酵温度，发酵效率慢，为此我们提出一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置及其使用方法，用于解决上述提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置，它可以实现通过储存物料发酵产生的多余热量延长物料发酵高温保持时间和补偿物料启动发夹加热，有效降低寒冷地区的物料发酵耗能。
本发明的第二个目的在于提供上述装置的使用方法。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置，包括发酵罐本体，所述发酵罐本体的外壁包裹有加热夹套，且加热夹套的外侧包裹有发酵罐保温套，所述加热夹套的上下水管通过管道连接有热水供应设备，所述发酵罐本体与加热夹套之间设置有热补偿盘管，所述热补偿盘管的上下水管通过管道连接有能量储存机构，所述能量储存机构包括热量储存罐和换热盘管，所述换热盘管设置于热量储存罐内，且热量储存罐内腔填充有高热密度导热油，所述热量储存罐的外侧包覆有热量储存保温套，所述换热盘管的出水端设置有温度补偿循环泵，且温度补偿循环泵输出端与热补偿盘管进水端连通。
作为本发明的一种优选方案，所述热量储存罐通过管道连接有第一膨胀箱，所述换热盘管通过管道连接有第二膨胀箱，所述热量储存罐的容积是发酵罐本体容积的3-5倍。
作为本发明的一种优选方案，所述热量储存保温套的外侧阵列设置有多个太阳能真空管，且多个太阳能真空管的内腔连通有热泵机组，所述热泵机组输出端与热量储存罐的底部相抵。
作为本发明的一种优选方案，所述发酵罐本体的底部设置有辅助卸料机构，且辅助卸料机构包括设置有设置于发酵罐本体内的螺旋铰刀和设置于发酵罐本体的外侧的铰刀驱动机构。
作为本发明的一种优选方案，所述发酵罐本体的上端设置有进料口，且发酵罐本体的一侧设置有斗式提升机，所述斗式提升机的输出端对应发酵罐本体的进料口设置，所述发酵罐本体的底部设置有卸料口，且卸料口处设置有卸料闸。
作为本发明的一种优选方案，所述发酵罐本体的两侧壁中部均设置有送气管，且一侧所述送气管通过管道连接罗茨风机的输出端。
作为本发明的一种优选方案，所述换热盘管的输入端绕接有热量回收盘管，且另一侧所述送气管通过管道连接热量回收盘管进气端。
作为本发明的一种优选方案，所述温度补偿循环泵和热水供应设备均电性连接有温度补偿控制器，且温度补偿控制器电性连接有物料温度传感器，所述物料温度传感器设置于发酵罐本体内腔。
该一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置的使用方法，包括以下几个步骤：
S1、启动斗式提升机，斗式提升机将混有微生物菌剂并且调节好水分和碳氮比的生物有机肥发酵物料转运至发酵罐本体内；
S2、启动温度补偿控制器，温度补偿控制器通过发酵罐本体内的物料温度传感器检测到发酵罐本体内的温度若低于15摄氏度，驱动热水供应设备在加热夹套内循环热水，对发酵罐本体内的物料进行缓慢加热，约4-6小时至15摄氏度，物料达到发酵启动温度，开始发酵；
S3、物料中的微生物逐渐生长，开始自身产热，物料温度自身上升时，温度补偿控制器发出电信号驱动热水供应设备关闭，停止给发酵罐加热，并控制发酵罐盘管泵入能量储存罐中的导热油进行循环，随着物料逐步升温，带动储热罐逐步升温至65-75摄氏度；
S4、待系统整体开始降温时，补偿系统停止循环，由物料自行发酵至终点，并出料；
S5、再次启动斗式提升机，完成进料，进料后温度补偿控制器直接启动能量储存机构，通过能量储存机构内上次发酵的余热初步加热物料；
S6、当S5中物料加热到达启动温度时，系统重复执行S3-S5，当S5中物料加热温度低于启动温度时，系统重复执行S2-S5，直至完成所有物料的发酵。
作为本发明的一种优选方案，所述热量储存罐内设置有储能温度传感器，且储能温度传感器与温度补偿控制器电性连接。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过设置能量储存机构，由于有能量储存机构的循环热补偿，可显著延长物料65-75度的温度停留时间，可以解决寒冷地区生物有机肥起温问题的同时，延长高温保持时间，有效杀灭病原菌、草籽、蛔虫卵等，大大提高了物料发酵时间和发酵效果，同时减少了寒冷地区为了保持发酵启动温度所消耗的能源，更加环保。
(2)本方案通过设置的太阳能真空管和热泵机组，能够通过太阳能进行储能，充分利用新型能源辅助物料加热，更加节能环保。
(3)本方案通过热量回收盘管的设置，热量回收盘管能够回收送气管排出的发酵气体中的热量，减少热量损耗，进一步提高热量利用效率，节能环保。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的能量储存机构的结构示意图。
图3为本发明的温度补偿控制系统结构框图。
图4为本发明的使用流程图。
图中标号说明：
1、发酵罐本体；2、热补偿盘管；3、加热夹套；4、发酵罐保温套；5、能量储存机构；6、热水供应设备；7、罗茨风机；8、送气管；9、斗式提升机；10、辅助卸料机构；51、热量储存罐；52、换热盘管；53、温度补偿循环泵；54、第一膨胀箱；55、第二膨胀箱；56、热量储存保温套；57、太阳能真空管；58、热泵机组；59、热量回收盘管。
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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1-3，一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置，包括发酵罐本体1，发酵罐本体1的底部设置有辅助卸料机构10，且辅助卸料机构10包括设置有设置于发酵罐本体1内的螺旋铰刀和设置于发酵罐本体1的外侧的铰刀驱动机构，通过铰刀驱动就驱动螺旋铰刀在发酵罐本体1内腔底部高速旋转，螺旋铰刀旋转切割上部物料，物料在自重引起的塌落作用下，聚集在发酵罐本体1底部的倒圆锥部位通过出料口排出，从而实现连续出料，发酵罐本体1的上端设置有进料口，且发酵罐本体1的一侧设置有斗式提升机9，斗式提升机9的输出端对应发酵罐本体1的进料口设置，通过斗式提升机9提升物料并且导入发酵罐本体1内，便于发酵罐本体1的上料，发酵罐本体1的两侧壁中部均设置有送气管8，且一侧送气管8通过管道连接罗茨风机7的输出端，罗茨风机7通过一侧送气管8泵入氧气，辅助物料发酵，发酵罐本体1的底部设置有卸料口，且卸料口处设置有卸料闸，发酵罐本体1的外壁包裹有加热夹套3，且加热夹套3的外侧包裹有发酵罐保温套4，加热夹套3的上下水管通过管道连接有热水供应设备6，发酵罐本体1与加热夹套3之间设置有热补偿盘管2，热补偿盘管2的上下水管通过管道连接有能量储存机构5。
能量储存机构5包括热量储存罐51和换热盘管52，换热盘管52设置于热量储存罐51内，且热量储存罐51内腔填充有高热密度导热油，热量储存罐51的外侧包覆有热量储存保温套56，换热盘管52的出水端设置有温度补偿循环泵53，且温度补偿循环泵53输出端与热补偿盘管2进水端连通，热量储存罐51通过管道连接有第一膨胀箱54，换热盘管52通过管道连接有第二膨胀箱55，第一膨胀箱54和第二膨胀箱55的设置能够在热量储存罐51和换热盘管52内的导热受热膨胀时提供膨胀空间，避免热量储存罐51和换热盘管52内压力过大，提高了热量储存罐51和换热盘管52的使用寿命，热量储存罐51的容积是发酵罐本体1容积的3-5倍。
热量储存保温套56的外侧阵列设置有多个太阳能真空管57，且多个太阳能真空管57的内腔连通有热泵机组58，热泵机组58输出端与热量储存罐51的底部相抵，太阳能真空管57内填充导热油，通过太阳能真空管57接收光照将导热油加热，加热后的导热有与热泵机组58内的蒸发端接触，通过热泵机组58将热量转移到热量储存罐51底部，对热量储存罐51内的导热油进行加热，能够通过太阳能进行储能，充分利用新型能源辅助物料加热，更加节能环保，换热盘管52的输入端绕接有热量回收盘管59，且另一侧送气管8通过管道连接热量回收盘管59进气端，通过热量回收盘管59的设置能够回收送气管8排出的发酵气体中的热量，减少热量损耗，进一步提高热量利用效率，节能环保。
温度补偿循环泵53和热水供应设备6均电性连接有温度补偿控制器，且温度补偿控制器电性连接有物料温度传感器，物料温度传感器设置于发酵罐本体1内腔，温度补偿控制器通过物料温度传感器的回馈，控制各个设备的启动，从而保证物料发酵的正常进行，并且在发酵进行时利用能量储存机构5储存的热量进行补充。
工作原理：物料初次发酵通过热水供应设备6在加热夹套3内循环热水加热，达到启动温度，物料开始发酵后产生的热量通过能量储存机构5存储，降低物料与环境温度的差距，进而降低了热量流失速度，可显著延长物料65-75度的温度停留时间，并且能量储存机构5内存储的热量能够在后续的物料发酵起始阶段辅助物料加热，减少后续物料加热到启动温度所消耗的热量，可以解决寒冷地区生物有机肥起温问题的同时，延长高温保持时间，有效杀灭病原菌、草籽、蛔虫卵等，大大提高了物料发酵时间和发酵效果，同时减少了寒冷地区为了保持发酵启动温度所消耗的能源，更加环保。
请参阅图4，上述一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置的使用方法，包括以下几个步骤：
S1、启动斗式提升机9，斗式提升机9将混有微生物菌剂并且调节好水分和碳氮比的生物有机肥发酵物料转运至发酵罐本体1内；
S2、启动温度补偿控制器，温度补偿控制器通过发酵罐本体1内的物料温度传感器检测到发酵罐本体1内的温度若低于15摄氏度，驱动热水供应设备6在加热夹套3内循环热水，对发酵罐本体1内的物料进行缓慢加热，约4-6小时至15摄氏度，物料达到发酵启动温度，开始发酵；
S3、物料中的微生物逐渐生长，开始自身产热，物料温度自身上升时，温度补偿控制器发出电信号驱动热水供应设备6关闭，停止给发酵罐加热，并控制发酵罐盘管泵入能量储存罐中的导热油进行循环，随着物料逐步升温，带动储热罐逐步升温至65-75摄氏度；
S4、待系统整体开始降温时，补偿系统停止循环，由物料自行发酵至终点，并出料；
S5、再次启动斗式提升机9，完成进料，进料后温度补偿控制器直接启动能量储存机构5，通过能量储存机构5内上次发酵的余热初步加热物料；
S6、当S5中物料加热到达启动温度时，系统重复执行S3-S5，当S5中物料加热温度低于启动温度时，系统重复执行S2-S5，直至完成所有物料的发酵。
热量储存罐51内设置有储能温度传感器，且储能温度传感器与温度补偿控制器电性连接。通过热量储存罐51内的储能温度传感器监测热量储存罐51内储能温度的同时，间接得到换热盘管52内循环的导热油温度。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置，包括发酵罐本体(1)，所述发酵罐本体(1)的外壁包裹有加热夹套(3)，且加热夹套(3)的外侧包裹有发酵罐保温套(4)，所述加热夹套(3)的上下水管通过管道连接有热水供应设备(6)，其特征在于：
所述发酵罐本体(1)与加热夹套(3)之间设置有热补偿盘管(2)，所述热补偿盘管(2)的上下水管通过管道连接有能量储存机构(5)，所述能量储存机构(5)包括热量储存罐(51)和换热盘管(52)，所述换热盘管(52)设置于热量储存罐(51)内，且热量储存罐(51)内腔填充有高热密度导热油，所述热量储存罐(51)的外侧包覆有热量储存保温套(56)，所述换热盘管(52)的出水端设置有温度补偿循环泵(53)，且温度补偿循环泵(53)输出端与热补偿盘管(2)进水端连通；所述热量储存罐(51)通过管道连接有第一膨胀箱(54)，所述换热盘管(52)通过管道连接有第二膨胀箱(55)，所述热量储存罐(51)的容积是发酵罐本体(1)容积的3-5倍，所述热量储存保温套(56)的外侧阵列设置有多个太阳能真空管(57)，且多个太阳能真空管(57)的内腔连通有热泵机组(58)，所述热泵机组(58)输出端与热量储存罐(51)的底部相抵，所述换热盘管(52)的输入端绕接有热量回收盘管(59)，且所述发酵罐本体(1)的两侧壁中部均设置有送气管(8)，一侧所述送气管(8)通过管道连接罗茨风机(7)的输出端，另一侧所述送气管(8)通过管道连接热量回收盘管(59)进气端，所述温度补偿循环泵(53)和热水供应设备(6)均电性连接有温度补偿控制器，且温度补偿控制器电性连接有物料温度传感器，所述物料温度传感器设置于发酵罐本体(1)内腔。
2.根据权利要求1所述的一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置，其特征在于：所述发酵罐本体(1)的底部设置有辅助卸料机构(10)，且辅助卸料机构(10)包括设置于发酵罐本体(1)内的螺旋铰刀和设置于发酵罐本体(1)的外侧的铰刀驱动机构。
3.根据权利要求2所述的一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置，其特征在于：所述发酵罐本体(1)的上端设置有进料口，且发酵罐本体(1)的一侧设置有斗式提升机(9)，所述斗式提升机(9)的输出端对应发酵罐本体(1)的进料口设置，所述发酵罐本体(1)的底部设置有卸料口，且卸料口处设置有卸料闸。
4.根据权利要求3所述一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置的使用方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
S1、启动斗式提升机(9)，斗式提升机(9)将混有微生物菌剂并且调节好水分和碳氮比的生物有机肥发酵物料转运至发酵罐本体(1)内；
S2、启动温度补偿控制器，温度补偿控制器通过发酵罐本体(1)内的物料温度传感器检测到发酵罐本体(1)内的温度若低于15摄氏度，驱动热水供应设备(6)在加热夹套(3)内循环热水，对发酵罐本体(1)内的物料进行缓慢加热，4-6小时至15摄氏度，物料达到发酵启动温度，开始发酵；
S3、物料中的微生物逐渐生长，开始自身产热，物料温度自身上升时，温度补偿控制器发出电信号驱动热水供应设备(6)关闭，停止给发酵罐加热，并控制发酵罐盘管泵入能量储存罐中的导热油进行循环，随着物料逐步升温，带动储热罐逐步升温至65-75摄氏度；
S4、待系统整体开始降温时，补偿系统停止循环，由物料自行发酵至终点，并出料；
S5、再次启动斗式提升机(9)，完成进料，进料后温度补偿控制器直接启动能量储存机构(5)，通过能量储存机构(5)内上次发酵的余热初步加热物料；
S6、当S5中物料加热到达启动温度时，系统重复执行S3-S5，当S5中物料加热温度低于启动温度时，系统重复执行S2-S5，直至完成所有物料的发酵。
5.根据权利要求4所述的一种寒冷地区循环热补偿式有机肥发酵装置的使用方法，其特征在于：所述热量储存罐(51)内设置有储能温度传感器，且储能温度传感器与温度补偿控制器电性连接。
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