CN115340417A - 一种高温好氧发酵罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温好氧发酵罐，属于好氧发酵技术领域。该高温好氧发酵罐的盖体上还设有凝结水收集装置；搅拌装置设于罐体内，包括搅拌轴，搅拌轴上设有多个搅拌桨，搅拌桨包括支撑部以及固定在支撑部顶部靠近罐体一侧的刮板，支撑部上设置多个气孔，气孔通过导气软管与供气装置连接，供气装置设于箱体内用于提供高压空气。本发明发酵罐顶盖能避免凝结水回流到发酵罐内部导致厌氧的发生。通过将高压空气打入搅拌桨中，不仅能避免气孔堵塞还能够有效补偿物料发酵过程中氧气的消耗。柔性刮板能越过硬物，防止发生刮板卡死和损坏。还可以监测灵活调节通气开始时间、通气持续时间、搅拌时间间隔等参数，可以较为智能地控制有氧发酵过程。

Description

一种高温好氧发酵罐

技术领域

本发明涉及好氧发酵技术领域，具体涉及一种高温好氧发酵罐。

背景技术

当前养殖业和种植业都向着规模化、集约化方向迅速发展，降低了养殖和种植成本并提高了收入，但同时畜禽粪便和各类农作物秸秆的处置问题也给环境带来一定的压力。研究表明，将畜禽粪便和秸秆混合经过高温发酵制备成有机肥不仅可以改善污染现状，还可以实现畜禽粪便和秸秆的高值化利用，达到一举两得的目的。采用高温好氧发酵罐处置畜禽粪便和秸秆是近几年研究的热点，该方法较传统堆肥方法相比，具有发酵效率高、时间短、不易受环境因素影响、产品质量稳定等优势。

但现有发酵罐在处理畜禽粪便和秸秆时存在以下几点问题。1.物料易粘壁问题。现有发酵罐的搅拌桨与罐内壁不接触，在搅拌过程中物料会逐步堆积在罐内壁。这部分物料由于缺少氧气而出现厌氧情况，使罐内产生恶臭，对环境和罐内安全问题造成很大的影响。2.罐顶盖冷凝水回流问题。发酵过程会产生高温环境，造成水蒸气在发酵罐顶盖上凝结，并回流到发酵罐内。趋于腐熟的物料表面含有大量的亲水性官能团，在吸附回流水后形成黏核，黏核与干的物料形成团状体，随着搅拌的进行团状体越来越多，最终导致团状体内厌氧的发生，影响发酵质量。3.罐内供氧问题。现有技术中采用鼓风机给发酵罐送入空气来供氧，但空气难以均匀进入物料中；也有采用通过搅拌桨叶开通气孔送空气的方式供氧，但气孔容易被物料堵住而导致供氧不足。4.发酵罐工艺参数不可控问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种高温好氧发酵罐，能够实时监测发酵过程，并提供氧气补充，提高物料的发酵质量。

本发明提供了一种高温好氧发酵罐，包括：

箱体；

发酵罐，包括罐体和铰接于所述罐体上的盖体，所述盖体上还设有凝结水收集装置，所述罐体设于所述箱体的顶部，所述罐体的底部设有排料口；

搅拌装置，设于罐体内，包括搅拌轴，所述搅拌轴上设有多个搅拌桨，所述搅拌轴与驱动电机连接，所述搅拌桨包括支撑部以及固定在支撑部顶部靠近罐体一侧的刮板，所述支撑部上设置多个气孔，所述气孔通过导气软管与供气装置连接，供气装置设于所述箱体内用于提供高压空气，所述搅拌轴转动连接在固定架上，固定架固定在罐体的上开口处。

较佳地，还包括控制系统，所述控制系统包括：

控制面板，设置于所述箱体的一侧，用于输入设定参数值；

温度传感器，设于所述罐体内，用于检测罐体内的温度；

计时器，用于计时发酵时间；

控制器，分别与控制面板、温度传感器及计时器电性连接，所述控制器用于接收温度传感器检测到的温度，并将检测到的温度显示在控制面板的显示屏上，当检测到温度达到或大于发酵所需温度的设定值时计时器开始计时，低于温度设定值时计时结束，计时结果显示在显示屏上。

较佳地，还包括湿度传感器，设于所述罐体内，用于检测罐体内的湿度，所述湿度传感器与控制器电性连接，控制器用于接收湿度传感器检测到的湿度，并将检测到的湿度显示在控制面板的显示屏上。

较佳地，还包括变频器，所述变频器和驱动电机与控制器电性连接，用于调节搅拌轴的转速。

较佳地，控制面板上还设有启动开关和停止开关，所述启动开关为启动按键带指示灯开关。

较佳地，还包括开盖保护开关，所述开盖保护开关与控制器电性连接。

较佳地，供气装置还与控制器电性连接，用于控制通气开始时间及通气持续时间。

较佳地，还包括电磁阀，所述电磁阀设于空气压缩机气路出口与搅拌桨送气管路入口之间，所述电磁阀与控制器电性连接。

较佳地，还包括故障报警装置，所述故障报警装置与控制器电性连接。

较佳地，箱体的背侧侧板与箱体可拆卸连接，所述供气装置设于箱体内。

较佳地，所述搅拌轴与搅拌桨内部设有导气通道，所述气孔与导气通道连通，所述导气软管一端与供气装置的输出端连通，另一端与搅拌轴内的导气通道连通。

较佳地，供气装置包括空气压缩机，所述空气压缩机的进气端与气源连通，所述空气压缩机的出气端与导气软管连通。

较佳地，凝结水收集装置包括锥形凝结水收集罩和凝结水收集盒，所述锥形凝结水收集罩连接于所述盖体内部，锥形凝结水收集罩的顶部沿其边缘设置多个蒸汽流通孔，锥形凝结水收集罩的底部设有多个凝结水流通孔，所述凝结水收集盒设于锥形凝结水收集罩的底部用于收集凝结水流通孔排出的凝结水，所述凝结水收集盒收集的凝结水通过排水管排出，所述排水管一端与凝结水收集盒连接，所述排水管的另一端设于罐体外部。

较佳地，支撑部至少包括第一板体和第二板体，所述第一板体水平设置且与搅拌轴固定连接，所述第二板体设置在第一板体的外端且第一板体和第二板体互成夹角，所述气孔设置在第一板体背离罐体底壁的一侧，所述刮板竖向设置在第二板体的顶部。

较佳地，还包括至少一个第三板体，所述最下端的第三板体与第二板体互成夹角，相邻两个第三板体也互成夹角，刮板固定在最顶端的第三板体上。

较佳地，盖体顶部还设有二次蒸汽排放口。

较佳地，盖体顶部还设有提手。

较佳地，盖体与罐体的上开口卡接。

较佳地，刮板为柔性刮板。

较佳地，箱体上还设有散热孔板。

较佳地，箱体底部设有滚轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的高温好氧发酵罐的发酵罐顶盖，可以根据水蒸气的实际流向，有效收集顶盖处的凝结水，避免凝结水回流到发酵罐内部与干物料混合形成团状体而导致厌氧的发生，可以提高物料的发酵质量。

本发明的空气压缩机通过搅拌桨送气管路将高压空气打入搅拌桨中，高压空气通过搅拌桨中的桨叶顺着通气孔流出，此外背附式通气桨叶结构可以借助桨叶转动时与物料形成的空腔体，进一步将通气孔喷出的高压空气与物料均匀混合，继而有效补偿物料发酵过程中氧气的消耗。

本发明的柔性刮板当遇到无法刮下的硬物时（很小概率，属于极端情况），由于聚四氟乙烯刮板本身属于柔性材质，会越过硬物，防止发生刮板卡死而损坏桨叶的情况，此类情况需要人工刮下硬物。

本发明的发酵控制系统可以根据有氧发酵工艺和温湿度要求，灵活调节通气开始时间、通气持续时间、搅拌时间间隔等参数，可以较为智能地控制有氧发酵过程。

附图说明

图1为本发明发酵罐的整体结构立体图；

图2为本发明发酵罐的盖体打开后的立体图；

图3为本发明发酵罐箱体后侧板打开后的立体图；

图4为本发明发酵罐搅拌送气结构示意图

图5为本发明的发酵罐电路控制系统结构示意图。

附图标记说明：

1.箱体，2.罐体，21.排料口，3.盖体，4.凝结水收集装置，41.锥形凝结水收集罩，42.凝结水收集盒，5.搅拌装置，51.搅拌轴，52.支撑部，54.刮板，55.固定架，6.空气压缩机，7.二次蒸汽排放口，8.提手，9.散热孔板，10.滚轮，11控制面板，12.上盖合页，13.气动旋转接头，14.导气软管，15.进气管路连通。

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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。

如图1所示，本发明提供的一种高温好氧发酵罐，包括：箱体1；

发酵罐，包括罐体2和铰接于所述罐体2上的盖体3，所述盖体3通过上盖合页12与罐体2铰接，所述盖体3上还设有凝结水收集装置4，所述罐体2设于所述箱体1的顶部，所述罐体2的底部设有排料口21；

如图2-4所示，搅拌装置5，设于罐体2内，包括搅拌轴51，所述搅拌轴51上设有多个搅拌桨，所述搅拌轴51与驱动电机连接，所述搅拌桨包括支撑部52以及固定在支撑部52顶部靠近罐体2一侧的刮板54，所述支撑部52上设置多个气孔，所述气孔通过导气软管14与供气装置连接，供气装置设于所述箱体1内用于提供高压空气，所述导气软管14通过气动旋转接头13穿入搅拌轴51内壁，所述搅拌轴51可以为空心轴，所述气动旋转接头13固定在固定架55上，固定架55固定在罐体2的上开口处。

本实施例中搅拌装置用于搅拌发酵物料，供气装置可以将高压空气打入搅拌桨中，高压空气通过搅拌桨中的桨叶顺着通气孔流出。其支撑部52采用背附式通气桨叶结构可以借助桨叶转动时与物料形成的空腔体，进一步将通气孔喷出的高压空气与物料均匀混合，继而有效补偿物料发酵过程中氧气的消耗。

进一步地，如图5所示，为了实现发酵温度的自动监控，本实施例还包括控制系统，所述控制系统包括：

控制面板11，设置于所述箱体1的一侧，用于输入设定参数值；比如设定发酵所需的温度设定值；控制面板可以是触摸屏，方便操作。

温度传感器，设于所述罐体2内，用于检测罐体2内的温度；

计时器，用于计时发酵时间；

控制器，此处一般选择STM32F系列单片机微控制器，分别与控制面板、温度传感器及计时器电性连接，所述控制器用于接收温度传感器检测到的温度，并将检测到的温度显示在控制面板的显示屏上，当检测到温度达到或大于发酵所需温度的设定值时计时器开始计时，低于温度设定值时计时结束，计时结果显示在显示屏上。通过对发酵温度的实时监测以及发酵时间的控制，实现发酵重要指标参数以及发酵过程的自动监控。

进一步地，还包括湿度传感器，设于所述罐体2内，用于检测罐体2内的湿度，所述湿度传感器与控制器电性连接，控制器用于接收湿度传感器检测到的湿度，并将检测到的湿度显示在控制面板的显示屏上。用于对发酵条件进行试试监控。

进一步地，还包括变频器，所述变频器和驱动电机与控制器电性连接，用于调节搅拌轴51的转速。通过变频器实现对搅拌装置的转速调整，可以设置不同的搅拌档位，实现多样化的搅拌需求，也可以将桨叶转速：分为高速、中速、低速、缓慢四档；在不同时间段进行不同转速的搅拌，也可以实现间歇搅拌，通过设置搅拌时间、搅拌停止时间以及搅拌转速，实现整个发酵过程中的自动搅拌。

进一步地，控制面板上还设有启动开关和停止开关，所述启动开关为启动按键带指示灯开关。

进一步地，还包括开盖保护开关，所述开盖保护开关与控制器电性连接。用于避免异常开盖对发酵造成影响。

进一步地，供气装置还与控制器电性连接，用于控制通气开始时间及通气持续时间。通过提前预设通气开始时间或供气持续时间，实现供气自动控制。

进一步地，还包括电磁阀，所述电磁阀设于空气压缩机气路出口与搅拌桨送气管路入口之间，所述电磁阀与控制器电性连接。此处电磁阀为常闭的电磁阀，通过控制器发送指令而控制空气压缩机气路出口与搅拌桨送气管路入口处的高压空气通断。

当控制器发送送气指令时，电磁阀通电后打开，气路出口与送气管道入口导通，高压空气可以进入搅拌桨送气管路。当控制器发送停止送气指令时，电磁阀断电后关闭，气路出口与送气管道入口就会被切断，停止送气。

进一步地，还包括故障报警装置，所述故障报警装置与控制器电性连接。用于在设备出现运行故障时报警，报警方式可以是闪灯或蜂鸣或者闪灯加蜂鸣，闪灯颜色可以是红色或蓝色或其他颜色。

进一步地，箱体1的背侧侧板与箱体1可拆卸连接，所述供气装置设于箱体1内。方便打开箱体1对其内部的设备进行维护或检修。

进一步地，所述搅拌轴51与搅拌桨52内部设有导气通道，所述气孔与导气通道连通，所述导气软管一端与供气装置的输出端连通，另一端与搅拌轴51内的导气通道连通。

进一步地，供气装置包括空气压缩机6，所述空气压缩机6的进气端与气源连通，所述空气压缩机6的出气端与导气软管连通。

进一步地，如图2所示，凝结水收集装置4包括锥形凝结水收集罩41和凝结水收集盒42，所述锥形凝结水收集罩41连接于所述盖体3内部，锥形凝结水收集罩41的顶部沿其边缘设置多个蒸汽流通孔，锥形凝结水收集罩41的底部设有多个凝结水流通孔，所述凝结水收集盒42设于锥形凝结水收集罩41的底部用于收集凝结水流通孔排出的凝结水，所述凝结水收集盒42收集的凝结水通过排水管排出，所述排水管一端与凝结水收集盒42连接，所述排水管的另一端设于罐体2外部。

本实施例中的凝结水通过凝结水收集罩41的顶部沿其边缘设置多个蒸汽流通孔进入锥形凝结水收集罩41内部，且沿着其锥形内壁滑落至锥形凝结水收集罩41底部，然后经底部设有多个凝结水流通孔进入凝结水收集盒42，最后通过排水管排除。

进一步地，如图4所示，支撑部52至少包括第一板体和第二板体，所述第一板体水平设置且与搅拌轴51固定连接，所述第二板体设置在第一板体的外端且第一板体和第二板体互成夹角，所述气孔设置在第一板体背离罐体2底壁的一侧，所述刮板54竖向设置在第二板体的顶部。通过互成夹角的两个板体形成三角支撑，且气孔设置在背离罐体2底壁或侧壁的一侧，由于搅拌桨的桨叶部分结构设计为三角倾斜状，通气孔开设在三角结构背面，当桨叶与物料接触时会在开设通气孔桨叶的背面形成空腔形态，加之从通气孔喷出的高压空气进一步冲击桨叶背部物料，从而有效降低物料堵塞通气孔的问题。

进一步地，如图4所示，还包括至少一个第三板体，所述最下端的第三板体与第二板体互成夹角，相邻两个第三板体也互成夹角，刮板54固定在最顶端的第三板体上。基于上述三角形支撑结构的构思，还可以通过增设第三板体来构成至少2个三角形支撑。

进一步地，盖体3顶部还设有二次蒸汽排放口7，方便未凝结成水的剩余蒸汽通过二次蒸汽排放口7排除罐体2的外部。

进一步地，盖体3顶部还设有提手8，方便打开盖体3。

进一步地，盖体3与罐体2的上开口卡接，可以通过在盖体3上设置卡槽，在罐体2上设置紧固锁扣，通过紧固锁扣和卡槽的配合实现盖体3和罐体2的密封盖合，为了提高密封性盖体3上还以设置密封圈。

进一步地，刮板54为柔性刮板，该柔性刮板既满足对罐体2内壁的清理又能够避免刮板与罐体2内壁的硬性损伤。

进一步地，箱体1上还设有散热孔板，利于箱体1内运行设备的散热。

进一步地，作为优选方式，箱体1底部设有滚轮。方便发酵罐的移动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高温好氧发酵罐，其特征在于，包括：

箱体（1）；

发酵罐，包括罐体（2）和铰接于所述罐体（2）上的盖体（3），所述盖体（3）上还设有凝结水收集装置（4），所述罐体（2）设于所述箱体（1）的顶部，所述罐体（2）的底部设有排料口（21）；

搅拌装置（5），设于罐体（2）内，包括搅拌轴（51），所述搅拌轴（51）上设有多个搅拌桨，所述搅拌轴（51）与驱动电机连接，所述搅拌桨包括支撑部（52）以及固定在支撑部（52）顶部靠近罐体（2）一侧的刮板（54），所述支撑部（52）上设置多个气孔，所述气孔通过导气软管（14）与供气装置连接，供气装置设于所述箱体（1）内用于提供高压空气，所述搅拌轴（51）转动连接在固定架（55）上，固定架（55）固定在罐体（2）的上开口处。

2.如权利要求1所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括：

控制面板，设置于所述箱体（1）的一侧，用于输入设定参数值；

温度传感器，设于所述罐体（2）内，用于检测罐体（2）内的温度；

计时器，用于计时发酵时间；

控制器，分别与控制面板、温度传感器及计时器电性连接，所述控制器用于接收温度传感器检测到的温度，并将检测到的温度显示在控制面板的显示屏上，当检测到温度达到或大于发酵所需温度的设定值时计时器开始计时，低于温度设定值时计时结束，计时结果显示在显示屏上。

3.如权利要求2所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，还包括湿度传感器，设于所述罐体（2）内，用于检测罐体（2）内的湿度，所述湿度传感器与控制器电性连接，控制器用于接收湿度传感器检测到的湿度，并将检测到的湿度显示在控制面板的显示屏上。

4.如权利要求2所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，还包括变频器，所述变频器和驱动电机与控制器电性连接，用于调节搅拌轴（51）的转速，所述的高温好氧发酵罐还包括开盖保护开关，所述开盖保护开关与控制器电性连接，所述控制面板上还设有启动开关和停止开关，所述启动开关为启动按键带指示灯开关；

所述高温好氧发酵罐还包括故障报警装置，所述故障报警装置与控制器电性连接；

所述供气装置还包括电磁阀，所述电磁阀设于空气压缩机气路出口与搅拌桨送气管路入口之间，所述电磁阀与控制器电性连接，所述供气装置还与控制器电性连接，用于控制通气开始时间及通气持续时间。

5.如权利要求1所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，所述箱体（1）的背侧侧板与箱体（1）可拆卸连接，所述供气装置设于箱体（1）内；

所述搅拌轴（51）与搅拌桨（52）内部设有导气通道，所述气孔与导气通道连通，所述导气软管（14）一端与进气管路连通（15），另一端与搅拌轴（51）内的导气通道连通，所述进气管路（15）与供气装置的输出端连通；

所述供气装置包括空气压缩机（6），所述空气压缩机（6）的进气端与气源连通，所述空气压缩机（6）的出气端与进气管路连通（15）连通。

6.如权利要求1所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，所述凝结水收集装置（4）包括锥形凝结水收集罩（41）和凝结水收集盒（42），所述锥形凝结水收集罩（41）连接于所述盖体（3）内部，锥形凝结水收集罩（41）的顶部沿其边缘设置多个蒸汽流通孔，锥形凝结水收集罩（41）的底部设有多个凝结水流通孔，所述凝结水收集盒（42）设于锥形凝结水收集罩（41）的底部用于收集凝结水流通孔排出的凝结水，所述凝结水收集盒（42）收集的凝结水通过排水管排出，所述排水管一端与凝结水收集盒（42）连接，所述排水管的另一端设于罐体（2）外部。

7.如权利要求1所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，所述支撑部（52）至少包括第一板体和第二板体，所述第一板体水平设置且与搅拌轴（51）固定连接，所述第二板体设置在第一板体的外端且第一板体和第二板体互成夹角，所述气孔设置在第一板体背离罐体（2）底壁的一侧，所述刮板（54）竖向设置在第二板体的顶部。

8.如权利要求14所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，还包括至少一个第三板体，所述最下端的第三板体与第二板体互成夹角，相邻两个第三板体也互成夹角，刮板（54）固定在最顶端的第三板体上。

9.如权利要求1所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，所述盖体（3）顶部还设有二次蒸汽排放口（7），所述盖体（3）顶部还设有提手（8），所述盖体（3）与罐体（2）的上开口卡接，所述刮板（54）为柔性刮板，所述柔性刮板为聚四氟乙烯刮板。

10.如权利要求1所述的高温好氧发酵罐，其特征在于，所述箱体（1）上还设有散热孔板（9），所述箱体（1）底部设有滚轮（10）。

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