CN115197000A - 节能型有机肥生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了节能型有机肥生产工艺，具体步骤如下：S1：将各物料从原料堆场分别转运至粉碎分层布料机中；S2：粉碎分层布料机在智能化控制系统的控制下进入物料发酵区域，粉碎分层布料机在行走的过程中将各物料边粉碎边按比例分层分布在发酵区进行发酵；S3：发酵过程中对物料进行翻刨，发酵结束后将混合料高温灭菌后进行检验，再转运至造粒工段；S4：造粒结束后转运至包装工段进行包装，包装后转运至仓库，再按需出厂。本发明生产工艺可以降低能耗，减少设备投资，减少占地面积，减少生产时间，减少操作人员。

Description

节能型有机肥生产工艺

技术领域

本发明属于肥料生产技术领域，特别涉及节能型有机肥生产工艺。

背景技术

由于工业化肥的应用对土壤的破坏和环境的污染越来越凸显。肥效的增产效果也在逐渐降低。近几年来，国内外对有机肥的研究和应用得到广泛重视。有机肥生产的原料主要来源于畜类和禽类粪便、农作物秸秆、生活用水下水管道污泥。目前，国内外在利用这些原料生产有机肥的工艺路线有多种多样，但是这些工艺路线目前普遍存在能耗高、运行成本高、技术工艺不成熟的问题，都没有实现大规模的应用，都有待进一步改进。据资料调研和部分实地考察调研国内有机肥的生产工艺路线基本如图1所示。发明人认为图1所示的工艺路线中“搅拌混合”工艺段不合理，会产生耗能高、占地面积大、设备投资高的一些弊端。其原因主要是：

1、 “搅拌混合”工艺段耗能高、耗工多、耗时长

图1所示的工艺路线中，围绕搅拌混合工艺要做以下五项工作：将污泥饼粉碎后转运到搅拌混合机中；将莲藕、薯类、果壳等动植物的废弃物粉碎后转运到搅拌混合机中；将农作物秸秆粉碎后转运到搅拌混合机中；将畜类、禽类粪便粉碎后转运到搅拌混合机中；这四类物质（育苗用土还要有更多的物料）的粉碎需要单独的粉碎设备，单独的堆放场地，显然占用了大面积的土地资源和过多的人力资源。将这四类物料投入搅拌混合机之前还要做一项工作，按生产的品种不同，原材料的成分不同，还需要按比例对不同物料分别进行称重后才能投入搅拌混合机之中进行混料使其均匀。混合均匀后又要将物料转运到堆放场地进行发酵。这一工艺涉及到多种物料反复转运、称重。转运设备可以用翻斗铲车，皮带运输机等设备；按比例称重时又要用到称重设备。这一过程耗费人工多、耗时长、耗能高，占地面积多、配套设备多。

2、“搅拌混合”工艺段无法达到均匀混合的目的

由于混合的物料密度差较大，两者的密度相差数十倍倍至数百倍，要将密度相差这么大的物质用任何方式混合都很难达到均匀混合的目的。比如农作物秸秆和淤泥饼，淤泥饼密度远大于农作物秸秆，将农作物秸秆和淤泥饼进行搅拌混合，无论多好的混合机和进行多长时间混合，都无法将两者混合均匀。就像铁球和生物质秸秆无论什么样的设备都无法使两者均匀混合，只有改变生产工艺才能达到均匀混合的要求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了节能型有机肥生产工艺，可以降低能耗，减少设备投资，减少占地面积，减少生产时间，减少操作人员。

由于有机肥生产过程中，完成混合工艺耗工多、耗时长、耗能高，占地面积大、配套设备多，且很难达到混合均匀的程度，所以本发明取消混合工艺段。另外根据这些物料的发酵原理，其中农作物秸秆的发酵是用时最长的关键发酵过程，整个有机肥的发酵时间和质量取决于农作物秸秆的发酵时间和发酵菌种的选用 。所以本发明将图1中的“搅拌混合”工艺段变为图2中的“粉碎按比例布料堆放”工艺段，也就是将多种物质从原料堆场分别直接装入粉碎分层布料机的各个料斗或液罐中。粉碎分层布料机边粉碎边按比例分层布料直接堆放在发酵场区，避免多种物料分别粉碎多次转运，然后再按比例称重混料，减去了混料设备、皮带转运设备或铲斗车、称重设备、和相应的配套操作人员及占地面积，可以达到省人工、省时间、节能、省投资、节省占地面积，提高生产效率的目的。本发明所采用的粉碎分层布料机可以一次性分别将多种物料分别装入各个不同的料斗中或液罐中，在智能化控制系统的控制下，自动进入物料发酵区域，然后按智能化设定的路线在行走的过程中分别将不同物料边粉碎，边按比例均匀分层分布在发酵区，直接进入“发酵”工艺段。

为了缩短发酵时间，在均布被粉碎后的农作物秸秆的一层中均匀喷洒厌氧菌种，可以单独提高农作物秸秆的发酵效率，减少发酵时间。可以通过在粉碎分层布料机上设置一套自动定量喷洒厌氧菌种的设备，也可以采用单独的喷洒设备进行操作。本发明图2所示的实施例是将菌种喷洒装置和各种物料粉碎装置集成在一台设备上。

同时本发明将图1中 “发酵→粉碎→造粒”中的粉碎工艺取消，减少一台粉碎设备，减少占地面积，减少一次能耗。减少这段“粉碎”工艺的原因是在发酵过程中有“翻刨”工艺段，单靠翻刨机就可以将发酵后的物料在发酵场地中达到粉碎和均匀混合的目的。因为发酵后，泥饼中和畜类粪便中的水分向生物质秸秆渗入，同时发酵后被粉碎的生物质秸秆的物性也发生了变化，各种物质的密度相互接近，翻刨中较容易混合均匀，也不易形成大块物料。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的节能型有机肥生产工艺，具体步骤如下：

S1：将各物料从原料堆场分别转运至粉碎分层布料机中；

S2：所述粉碎分层布料机在智能化控制系统的控制下进入物料发酵区域，所述粉碎分层布料机在行走的过程中将各物料边粉碎边按比例分层分布在发酵区进行发酵；

S3：发酵过程中对物料进行翻刨，发酵结束后将混合料高温灭菌后进行检验，再转运至造粒工段；

S4：造粒结束后转运至包装工段进行包装，包装后转运至仓库，再按需出厂。

在以上技术方案中，所述粉碎分层布料机包括多台物料粉碎装置每个物料对应一台物料粉碎装置，每台所述物料粉碎装置在所述智能化控制系统的控制下对输入的物料进行粉碎处理并按比例输出粉碎后的物料。

在以上技术方案中，所述物料粉碎装置包括进料口、出料口、粉碎机构、电机和减速器，所述智能化控制系统控制每台所述物料粉碎装置的电机和减速器的转数来确定物料输出量。

在以上技术方案中，所述粉碎分层布料机还包括液罐和液体喷洒设备。

在以上技术方案中，所述粉碎分层布料机还包括菌种喷洒设备。

在以上技术方案中，所述粉碎分层布料机还包括粉料定量布料设备。

在以上技术方案中，S1中，各物料包括泥饼、生物质废弃物、动物粪便和农作物秸秆，所述粉碎分层布料机上设有泥饼粉碎机、生物质废弃物粉碎机、动物粪便粉碎机和农作物秸秆粉碎机。

在以上技术方案中，S2中，在将各物料分层分布在发酵区的过程中，在农作物秸秆层喷洒厌氧菌种。

在以上技术方案中，S2中，在将各物料分层分布在发酵区的过程中，从下至上依次为农作物秸秆层、菌种层、泥饼层、生物质废弃物层、动物粪便层，按前述顺序循环堆叠到一定高度就停止布料进入发酵期工艺段。

在以上技术方案中，各物料还包括粉料层，所述粉碎分层布料机上还设有粉料定量布料设备。

本发明的有益效果在于：

1、降低能耗

与现有技术图1相比，本发明工艺路线减少了“搅拌混合”工艺，减少了“搅拌混合”的设备，减少了“搅拌混合”设备的能耗，减少了生产过程中前四种物料的分别独立“粉碎”后转运至“搅拌混合”工艺段的转运能耗，减少了前四种物料的“称重”工艺的搬运能耗，将前四种物料从堆料场直接分别装在粉碎分层布料机的不同料斗中，多种设备集中在一台设备上，设备边粉碎边在运行中将物料均匀分层布料在发酵场地。边粉碎边运动，这种运动是平面运动，虽然同样是将物料转运的发酵堆场，但省去了粉碎时物料的上下运动，从动力学分析可知，重力与运动方向相互垂直的运动，做工为零。即仅仅是在平面运动做功，做工的力只是克服轮子与轴的摩擦力，转运过程中的消耗功可以减少80%以上，可以减少能耗。同时本发明工艺省掉了图1中从“高温灭菌”到“造粒”中间的“粉碎”工艺段，又一次减少了能耗。

2、减少设备投资

现有技术图1中将四种物料粉碎后转运到搅拌混合机中，必须用翻斗铲车或者用皮带运输机，本发明工艺路线省去了“搅拌混合”工艺，因而省去了“搅拌混合”工艺段的搅拌混合机和四种物料的转运设备，同时省去了从“高温灭菌”到“造粒”中间的“粉碎”工艺段的粉碎机，省去了“称重”工艺段就省去了称重设备。

3、减少占地面积

省掉了四台独立固定式粉碎机，就省去了相对应的占地面积和相对应的操作空间面积，同时还省去了皮带运输机的占地面积；省掉了称重设备，也就直接省去了相对应的占地面积和操作空间面积；省掉了从“高温灭菌”到“造粒”中间的“粉碎”工艺段，就直接省去了一台粉碎机的占地面积和相对应的操作空间的面积。

4、减少生产时间，提高生产效率

根据前述有益效果第1和第2条的特征，会减少生产时间；在分层布料时，在农作物秸秆层喷洒厌氧菌，又会使厌氧发酵时间缩短。

5、减少操作人数

根据前述有益效果第1、第2条和第3条的特征，自然会减少了相对应的操作人数，不仅设备需要人员操作，大面积的地面清理也需要人员。

5、减少设备维护费用。

根据前述有益效果第1、第2条和第3条的特征，设备减少自然减少设备的维护费用和厂房面积的维护费用。

附图说明

图1是现有技术生产工艺流程图；

图2是本发明生产工艺流程图；

图3本发明实施例粉碎分层布料机的结构原理示意图；

图 4 本发明实施例图3的A-A剖视图；

图 5 本发明实施例铡切农作物秸秆的简单简支梁结构剪切原理示意图；

图 6本发明实施例图3的B处放大图；

图 7本发明实施例图3的C处放大图；

上述示图中：1-泥饼粉碎机的上料斗及上机体，2-泥饼粉碎机的慢转数粉碎刀，3-泥饼粉碎机的快转数粉碎刀，4-泥饼粉碎机的下机体及下出口，5-行走龙门架，6-行走龙门架车轮，7-农作物秸秆铡切机的上料斗及上机体，8-旋转铡刀，9-旋转铡枕，10-农作物秸秆铡切机的下出口及下机体，11-泥饼粉碎机的电机及减速器，12-联轴器，13-泥饼粉碎机的大齿轮，14-泥饼粉碎机的小齿轮，15-上轴承，16-下轴承，17-泥饼粉碎机的快转数轴，18-泥饼粉碎机的慢转数轴，19-农作物秸秆铡切机的电机及减速器，20-农作物秸秆铡切机的小齿轮。21-农作物秸秆铡切机的大齿轮，22-旋转铡刀轴，23-旋转铡枕轴，24-液体物料罐，25-电动控制流量阀，26-液体喷洒管，27-农作物秸秆；

图1和图2的流程图中的箭头处所示的“转运”是指将物料用皮带运输机转运、用翻斗铲车转运、用料斗链条转运、用气体输送转运。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。

本发明工艺流程的其中一种实施例如图2所示，具体步骤如下：

S1：污泥池中污泥经泵输送至脱水机进行脱水处理后变为泥饼，泥饼转运至干污泥堆场，后转运至粉碎分层布料机（即：“粉碎按比例布料堆放”工段）的泥饼粉碎机料斗中；

生物质废弃物（例如：莲藕、薯类）从莲藕、薯类废弃物堆场转运至粉碎分层布料机的生物质废弃物粉碎机料斗中；

动物粪便从畜类禽类粪便堆场转运至粉碎分层布料机的动物粪便粉碎机料斗中；

农作物秸秆从农作物秸秆堆场转运至粉碎分层布料机的农作物秸秆粉碎机料斗中。

S2：粉碎分层布料机在智能化控制系统的控制下进入物料发酵区域，粉碎分层布料机在行走的过程中将各物料边粉碎边按比例分层分布在发酵区进行发酵；

分层分布的顺序从下至上依次为农作物秸秆层、菌种层、泥饼层、生物质废弃物层、动物粪便层按前述顺序循环堆叠到一定高度就停止布料进入发酵期工艺段；

在分层布料的同时在农作物秸秆层喷洒厌氧菌种，喷洒厌氧菌种的过程由菌种喷洒设备实现，菌种喷洒设备设置于粉碎分层布料机上。

粉碎分层布料机上还可以设置液罐，菌种储存于液罐内，同时液罐可设置多个，液罐内还可以按需储存微量元素肥料等其它液体物料。

另外，粉碎分层布料机上还可以设置粉料储存和粉料定量布料设备，根据需要将微量元素肥料的粉料投放其中，微量元素粉料层可以分层分布在生物质废弃物层和动物粪便层之间或前后。

S3：发酵过程中对物料进行翻刨，发酵结束后将混合物料高温灭菌后进行检验，再转运至造粒工段。检验过程采用国家标准或企业标准进行。

S4：造粒结束后转运至包装工段进行包装，包装后转运至仓库，再按需出厂。

与图1现有技术的工艺流程相比，本发明具有如下改进：

（1）将“搅拌混合”工艺段取消后，用 “粉碎按比例布料堆放”工艺段代替，减少了四种物料的单独“粉碎”、“称重”和“搅拌混合”工艺段，使四种物料分别直接从原料堆场转运到粉碎分层布料机的料斗中。当物料一次性分别装入粉碎分层布料机的料斗中或液罐中后在智能化控制系统的控制下自动按规定路线自动走向发酵场区，在发酵场区粉碎分层布料机将物料边粉碎边按比例分层均布堆放，层与层之间相互重叠覆盖。

（2）在被粉碎的农作物秸秆一层由粉碎分层布料机自动按比例喷洒厌氧菌种，经多次循环后发酵场的堆层达到一定的高度，比如3米的高度就停止布料，进入发酵期工艺段。

（3）省掉了从“高温灭菌”到“造粒”中间的“粉碎”工艺段。因为经过一定的发酵时间后，各种物质的水分会相互渗透，密度较小的农作物秸秆经厌氧菌的转变和泥饼中水分的渗透使农作物秸秆已经变质，其密度也与泥饼和动物粪便的密度接近，此时在“翻刨”工艺段经翻刨机的翻刨作用下会很容易达到均匀混合。

作为其中一种实施例，本发明所用粉碎分层布料机的结构如图3-7所示，当然还可以采用其它结构的设备实现粉碎、按比例混合和转运的功能。本实施例结构包括有行走龙门架5和智能化控制系统，还包括有：

见图3所示，设置于行走龙门架5左侧上方的泥饼粉碎机的上料斗及上机体1，泥饼粉碎机的上料斗及上机体1下接一个粉碎装置，粉碎装置包括有泥饼粉碎机的慢转数粉碎刀2和泥饼粉碎机的快转数粉碎刀3。

见图3所示，设置于行走龙门架5右侧上方的农作物秸秆铡切机的上料斗及上机体7，农作物秸秆铡切机的上料斗及上机体7下方也接有一个粉碎装置，包括有旋转铡刀8和旋转铡枕9。

行走龙门架5安装有行走龙门架车轮6，并设置有泥饼粉碎机的下机体及下出口4，以及农作物秸秆铡切机的下出口及下机体10。

行走龙门架车轮6共有4个，在图3和图4所示中均为左右对称固定安装在行走龙门架5上，行走龙门架车轮6本身还有一套在行走龙门架车轮6的轴线有电机控制自由转动，在行走龙门架车轮6的轴线垂直的方向还有一根轴由电机控制可以在360度范围内任意转动。行走龙门架5上安装多台不同种类的粉碎机、农作物秸秆铡切机、固体小颗粒类布料机、液体喷洒机设备中的一种或者多种。

泥饼粉碎机的工作原理是利用泥饼粉碎机的大齿轮13和泥饼粉碎机的小齿轮14相啮合所构成的固定转数差，从而使泥饼粉碎机的慢转数粉碎刀2和泥饼粉碎机的快转数粉碎刀3在转数差下对块状泥饼产生剪切力达到粉碎泥饼的目的。这种剪切力从受力状态是泥饼在慢转数粉碎刀2的受力是简支梁状态，泥饼对快转数粉碎刀3的受力状态是在每两个简支梁支撑点中间施加下压力剪切粉碎泥饼。

泥饼粉碎机的慢转数粉碎刀2与泥饼粉碎机的慢转数轴18固定连接，泥饼粉碎机的慢转数轴18与泥饼粉碎机的大齿轮13固定连接，泥饼粉碎机的慢转数轴18与上轴承15和下轴承16固定安装，上轴承15和下轴承16固定安装在泥饼粉碎机的上料斗及上机体1和泥饼粉碎机的下机体及下出口4的相对应的轴承箱内。泥饼粉碎机的快转数粉碎刀3与泥饼粉碎机的快转数轴17固定连接，泥饼粉碎机的快转数轴17与泥饼粉碎机的小齿轮14固定连接，泥饼粉碎机的快转数轴17与另一组上轴承15和下轴承16固定安装。泥饼粉碎机的上料斗及上机体1和泥饼粉碎机的下机体及下出口4沿泥饼粉碎机的慢转数轴18和泥饼粉碎机的快转数轴17轴线所构成的平面上下剖分，由螺纹固定连接。泥饼粉碎机可根据最大粒径的限制要求，调整泥饼粉碎机的慢转数粉碎刀2和泥饼粉碎机的快转数粉碎刀3的轴向尺寸达到限制最大被粉碎粒径值的要求。

农作物秸秆铡切机的工作原理是利用农作物秸秆铡切机的小齿轮20与农作物秸秆铡切机的大齿轮21相啮合所构成的固定转数差，从而使旋转铡枕9和旋转铡刀8 在转数差下对农作物秸秆27产生铡切力达到粉碎农作物秸秆27目的。这种铡切力从受力状态分析是旋转铡枕9对农作物秸秆27的受力是简支梁状态，旋转铡刀8对于农作物秸秆27的作用力是在每两个简支梁支撑点中间施加下压力剪切粉碎农作物秸秆27。具体见图5所示。

旋转铡枕9与旋转铡刀枕轴23固定连接，旋转铡刀枕轴23与大齿轮21固定连接，旋转铡枕轴23与上轴承15和下轴承16固定安装。上轴承15和下轴承16固定安装在农作物秸秆铡切机的上料斗及上机体7和农作物秸秆铡切机的下出口及下机体10的相对应的轴承箱内。旋转铡刀8与旋转铡刀轴22固定连接。旋转铡刀轴与小齿轮20固定连接。旋转铡刀轴22与上轴承15和下轴承16固定安装。上轴承15和下轴承16固定安装在农作物秸秆铡切机的上料斗及上机体7和农作物秸秆铡切机的下出口及下机体10的相对应的轴承箱内。对农作物秸秆27粉碎后最大长度的限制值要求，由调整农作物秸秆铡切机的旋转铡枕9和农作物秸秆铡切机的旋转铡刀8的轴向尺寸达到限制最大被切碎农作物秸秆27长度值的要求。

农作物秸秆铡切机的上料斗及上机体7和农作物秸秆铡切机的下出口及下机体10沿旋转铡刀轴22和旋转铡枕轴23的轴线所构成的平面上下剖分，由螺纹固定连接。

智能化控制系统用于将要生产的品种的物料数量，和其配方比例要求参数，堆放位置和区域参数存储于智能化控制系统中，在不同设备的料斗中或液体罐中分别一次装满不同物料。粉碎分层布料机就可自动在物料发酵区域内边粉碎，边对各种物料按比例值均匀分层分布堆放。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.节能型有机肥生产工艺，其特征在于：所述生产工艺的具体工艺流程如下：

S1：将各物料从原料堆场分别转运至粉碎分层布料机中；

S2：所述粉碎分层布料机在智能化控制系统的控制下进入物料发酵区域，所述粉碎分层布料机在行走的过程中将各物料边粉碎边按比例分层分布在发酵区进行发酵；

S3：发酵过程中对物料进行翻刨，发酵结束后将混合料高温灭菌后进行检验，再转运至造粒工段；

S4：造粒结束后转运至包装工段进行包装，包装后转运至仓库，再按需出厂。

2.根据权利要求1所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：所述粉碎分层布料机包括多台物料粉碎装置，每个物料对应一台物料粉碎装置，每台所述物料粉碎装置在所述智能化控制系统的控制下对输入的物料进行粉碎处理并按比例输出粉碎后的物料。

3.根据权利要求2所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：所述物料粉碎装置包括进料口、出料口、粉碎机构、电机和减速器，所述智能化控制系统控制每台所述物料粉碎装置的电机和减速器的转数来确定物料输出量。

4.根据权利要求2所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：所述粉碎分层布料机还包括液罐和液体喷洒设备。

5.根据权利要求2所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：所述粉碎分层布料机还包括菌种喷洒设备。

6.根据权利要求2所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：所述粉碎分层布料机还包括粉料定量布料设备。

7.根据权利要求1所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：S1中，各物料包括泥饼、生物质废弃物、动物粪便和农作物秸秆，所述粉碎分层布料机上设有泥饼粉碎机、生物质废弃物粉碎机、动物粪便粉碎机和农作物秸秆粉碎机。

8.根据权利要求7所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：S2中，在将各物料分层分布在发酵区的过程中，在农作物秸秆层喷洒厌氧菌种。

9.根据权利要求8所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：S2中，在将各物料分层分布在发酵区的过程中，从下至上依次为农作物秸秆层、菌种层、泥饼层、生物质废弃物层、动物粪便层按前述顺序循环堆叠到一定高度就停止布料进入发酵期工艺段。

10.根据权利要求7所述节能型有机肥生产工艺，其特征在于：S1中，各物料还包括粉料层，所述粉碎分层布料机上还设有粉料定量布料设备。

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