CN206232619U - 一种固体有机物好氧加压高温发酵罐 - Google Patents

一种固体有机物好氧加压高温发酵罐 Download PDF

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卢誉远
林应强
熊庆明
卢繁远
林叶俊龙
周淑珍
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Abstract

本实用新型公开了一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，包括罐体、进料系统、固定轴、布料机构、移料机构、出料机构、泄气口、出料口和内热交换器；进料系统设于罐顶，固定轴设于罐体内，为中空结构，两端分别轴承连接罐顶和罐底，固定轴底端密封且伸出罐底连接液压马达；布料机构、移料机构和出料机构从上而下依次排布在固定轴上；泄气口设于罐顶；出料口设于罐底；内热交换器设于罐体内壁，进气口连接充氧加压系统，出气口连接固定轴顶端。本实用新型的发酵罐保障了发酵所需的氧气，内外两套热交换器能有效利用生物发酵产生的温度，保证发酵温度稳定，升温快速，腐熟和无害化更快更彻底，通过压力差控制使水份快速蒸发，缩短了发酵周期，提高了效率。

Description

一种固体有机物好氧加压高温发酵罐
技术领域
本实用新型属于发酵罐技术领域，具体是一种固体有机物好氧加压高温发酵罐。
技术背景
目前，我国高效、集约化农业和农产品加工业获得飞速发展，同样带来了大量固体有机物资源被闲置、丢弃，也造成了有机物资源的浪费，很多地方还造成了对环境的污染。固体有机物包括秸秆、中草药渣、木薯渣、甘蔗渣、畜禽粪渣、压滤菌泥等等，经过粉碎等预处理后，可以利用生物技术，在厌氧或好氧发酵的条件下转化成为富含丰富腐植酸质和动植物可吸收的养分产物，重新回到现代农业生产中，减少农业生产对化肥的使用量，有利于提高土壤的有机质、改善土壤活性、提高农产品质量，也可以作为畜禽饲养的饲料，减少饲料投资成本。但是，目前，由于固体有机物质量轻，体积大，包装搬运困难，一般长距离集中发酵处理制成产品后，再一次长距离分散销售，造成运输成本高昂。固体有机物资源化就是要通过生物发酵的方式实现物料的脱水、腐熟和无害化，传统条跺式、槽式的固体有机物发酵工艺，多为露天或车间内进行发酵，受环境温度、臭气处理等因素制约，而且存在占地大、工艺控制困难、水分蒸发慢、发酵周期长等问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，解决传统方式占地大、废气处理困难、发酵温度和工艺难于控制、水分蒸发慢、发酵周期长、收集运输成本高昂的问题，实现系统装备化，固体有机物可就地资源化利用，有利于技术和装备的推广应用。
本实用新型通过以下技术方案解决上述技术问题：
一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，包括罐体、进料系统、固定轴、布料机构、移料机构、出料机构、泄气口、出料口和内热交换器；
进料系统设于罐顶，包括储料仓和进料舱门，进料舱门设于储料仓底部；
固定轴设于罐体内，为中空结构，两端分别轴承连接罐顶和罐底，固定轴底端密封且伸出罐底连接液压马达，液压马达连接液压油泵；固定轴顶端伸出罐顶；
布料机构、移料机构和出料机构均为不锈钢材质或碳钢防腐处理，均呈剪刀状结构，从上而下依次排布在固定轴上；
泄气口设于罐顶；出料口设于罐底；
内热交换器设于罐体内壁，内热交换器的进气口开设在罐体中部或中下部，出气口设于罐体上部或顶部且管道连接固定轴顶端。
所述罐体为圆柱体，高径比为1.0～3.5。
还包括固定支架；罐体置于固定支架上。
所述进料舱门四周设有密封垫，进料舱门的舱门板通过活动耳与罐体固定；舱门板连接气缸，气缸安装在储料仓顶上。
所述布料机构包括：上旋切刀和下旋切刀呈剪刀状连接在固定轴上，上旋切刀和下旋切刀上各设有两个导板；
移料机构包括：上旋切刀和下旋切刀呈剪刀状连接在固定轴上，上旋切刀在刀身尾端、刀身中部各设两个导板，下旋切刀在刀身尾端、刀身中部各设两个导板，且刀背上均设有气孔，气孔连通固定轴内；
出料机构包括：下旋切刀与固定轴连接，下旋切刀的刀身尾端、刀身中部分别设有两个导板，刀口上间隔均布有多片刀片。
所述内热交换器的进气口连接充氧加压系统，充氧加压系统包括高压鼓风机、储气罐、外热交换器和加热系统，高压鼓风机连接储气罐，储气罐管道连接外热交换器的进气口，外热交换器的出气口管道连接内热交换器的进气口；加热系统连接外热交换器。
所述的加热系统为电加热、太阳能加热、热泵加热、沼气加热、蒸汽加热的一种或几种。
所述泄气口连接泄气装置，泄气装置包括高压排风机，高压排风机一端管道连接与泄气口，另一端管道连接生物洗气塔。
还包括仓内物料感应器、罐内物料感应器、氧气传感器、压力传感器和温度探测器；仓内物料感应器、罐内物料感应器、氧气传感器、压力传感器和温度探测器分别与控制中心连接；仓内物料感应器设于储料仓内，罐内物料感应器、氧气传感器和压力传感器分别设于罐体内，温度探测器为多个，分别设于罐体内的上部、中部和下部。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型固体有机物好氧加压高温发酵罐利用充氧加压系统保障了发酵所需的氧气，分别设置内外两套加温系统，有效利用生物发酵产生的温度，保证发酵温度稳定，升温快速，腐熟和无害化更快、更彻底，利用加压负压交替循环蒸发技术，通过压力差控制，使水份快速蒸发，缩短了发酵周期，提高了效率；
(2)固体有机物好氧加压高温发酵装置实现了模块化设计，采用罐式装备结构，占地小，装备化、自动化程度高，降低了劳动强度；
(3)可多组并联使用，满足各种处理量的生产要求。
附图说明
图1为本实用新型固体有机物好氧加压高温发酵罐结构示意图。
图2为图1中的布料机构结构示意图。
图3为图1中的移料机构结构示意图。
图4为图1中的出料机构结构示意图。
图中：5-罐体，510-储料仓，511-进料舱门，512-仓内物料感应器，513-罐内物料感应器，515-气缸，516-活动耳，517-液压马达，518-液压油泵，519-固定支架，52-泄气口，520-出料口，521-高压排风机，53-氧气传感器，54-压力传感器，55-上轴承，56-下轴承，571-高压鼓风机，572-储气罐，573-外热交换器，574-内热交换器，575-加热系统，58-布料机构，581-上旋切刀，582-下旋切刀，583-导板，584-固定轴，585-法兰，586-气孔，588-刀片，59-移料机构，60-出料机构，7-温度探测器，6-生物洗气塔，9-控制中心。
具体实施方式
下面结合实例、附图对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施不限于下列实施例。
如图1所示，一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，主体为不锈钢材质或碳钢防腐处理，包括罐体5、进料系统、固定轴584、布料机构58、移料机构59、出料机构60、泄气口52、出料口520和内热交换器574；
进料系统设于罐体5顶部，包括储料仓510和进料舱门511，进料舱门511设于储料仓510底部，用于控制物料从储料仓510进入罐体5内；进料舱门511四周设有密封垫，进料舱门511的舱门板通过活动耳516与罐体5固定连接；舱门板连接气缸515，气缸515安装在储料仓510顶上。通过气缸515控制进料舱门511的开闭，控制物料储料仓510的物料进入罐体5。
固定轴584设于罐体5内，为中空结构。固定轴584的上端伸出罐顶且通过上轴承55连接罐顶，下端伸出罐底且通过下轴承56连接罐底，下端还连接液压马达517，液压马达517连接液压油泵518；固定轴584的底端密封。
布料机构58、移料机构59和出料机构60均为不锈钢材质或碳钢防腐处理，均呈剪刀状结构，布料机构58和出料机构60各一组分别连接在固定轴584的上部和下部，移料机构59为若干组呈螺旋排布固定在固定轴584中部。
也可以是：布料机构58、移料机构59、出料机构60各连接一根中空短轴分别形成整体结构，再通过法兰585依次串连成固定轴584。
如图2所示，布料机构58包括上旋切刀581和下旋切刀582，上旋切刀581和下旋切刀582呈剪刀状连接在固定轴584上，上旋切刀581和下旋切刀582上各设有两个导板583。
如图3所示，移料机构59包括上旋切刀581和下旋切刀582，上旋切刀581和下旋切刀582呈剪刀状连接在固定轴584上，上旋切刀581在刀身尾端、刀身中部各设两个导板583，下旋切刀582在刀身尾端、刀身中部各设两个导板583，且刀背上均设有气孔586，气孔586连通固定轴584内。
如图4所示，出料机构60包括下旋切刀582，下旋切刀582与固定轴584连接，下旋切刀582的刀身尾端、刀身中部分别设有两个导板583，刀口上间隔均布有多片刀片588。
泄气口52设于罐顶，泄气口52连接泄气装置，泄气装置包括高压排风机521，高压排风机521一端管道连接与泄气口52，另一端管道连接生物洗气塔6。出料口520设于罐底；
内热交换器574设于罐体5内壁，内热交换器574的进气口开设在罐体5中部或中下部，内热交换器574本体沿罐体5内壁向上环绕，内热交换器574的出气口开设在罐体5上部并管道连接固定轴584顶端。内热交换器574的进气口连接充氧加压系统，充氧加压系统包括高压鼓风机571、储气罐572、外热交换器573和加热系统575，高压鼓风机571连接储气罐572，储气罐572管道连接外热交换器573的进气口，外热交换器573的出气口管道连接内热交换器574的进气口；加热系统575连接外热交换器573。所述的加热系统575为电加热、太阳能加热、热泵加热、沼气加热、蒸汽加热的一种或几种。
所述罐体5为圆柱体，高径比为1.0～3.5。
还包括固定支架519；罐体5置于固定支架519上。
还包括分别与控制中心9连接的仓内物料感应器512、罐内物料感应器513、氧气传感器53、压力传感器54和温度探测器7；仓内物料感应器512设于储料仓510内，罐内物料感应器513、氧气传感器53和压力传感器54分别设于罐体5内，温度探测器7为多个，分别设于罐体5内的上部、中部和下部。
包括秸秆、中草药渣、木薯渣、甘蔗渣、畜禽粪渣、压滤菌泥等固体有机物粉碎处理后送入混料机，由配料机分别向混料机加入发酵菌剂、N营养盐和水进行混合，混合均匀后送入储料仓510，由储料仓510投料入好氧加压高温发酵罐中发酵5-12天，在好氧加压高温发酵罐中根据控制中心9的信号指令循环实现进料、布料、充氧加压、移料、泄气、出料的工序处理，利用加压负压交替循环蒸发方法，提高固体有机物的水份蒸发速度，生物发酵使固体有机物快速转化为富含丰富腐植酸质和动植物可吸收的养分产物，达到固体有机物资源化利用的要求，排出物料可以作为饲料使用，也可以作为有机肥料、生物有机肥使用。好氧加压高温发酵罐排出的废气经由生物洗气塔6净化再排放，解决废气污染问题。
投料、出料为序批式模式，充氧加压、泄压为序批式模式，发酵罐内至上而下形成升温区50-60℃、高温区60-72℃、降温区45-60℃三个梯度，水分自上而下从60％-70％递减为30％-45％，发酵罐内形成正压、负压状态，快速蒸发水分。
仓内物料感应器512根据储料仓510的物料堆高信号反馈给控制中心9，控制投料到储料仓510；罐内物料排出后，形成一定的物料位差，罐内物料感应器513反馈信号给控制中心9，控制气缸515打开进料舱门511投料到罐内，同时启动泄气装置。进料舱门511关闭，泄气装置停止，投料完成，液压马达517驱动固定轴584顺时针转动，布料机构58把固体物料均匀布置于罐内，移料机构59同时把物料在罐内水平位移，并起到破桥、混合作用，温度传感器7、氧气传感器53、压力传感器54分别反馈检测信号给控制中心9，管理充氧加压系统的启停。当发酵物料温度达到设定温度后，升温区温度达到55℃或高温区达到65℃，液压油泵、充氧加压系统启动；或氧气浓度低于18％的设定浓度后，液压驱动、充氧加压系统启动；或发酵罐气压达到正压0.08MPa设定压力后，泄气装置和高压排风机521启动,发酵罐气压达到负压0.07MPa设定压力，泄气装置和高压排风机521停闭；储气罐压力低于设定压力2MPa，高压鼓风机571启动，压力达到设定压力4MPa，高压鼓风机571停止。

Claims (9)

1.一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：包括罐体、进料系统、固定轴、布料机构、移料机构、出料机构、泄气口、出料口和内热交换器；
进料系统设于罐顶，包括储料仓和进料舱门，进料舱门设于储料仓底部；
固定轴设于罐体内，为中空结构，两端分别轴承连接罐顶和罐底，固定轴底端密封且伸出罐底连接液压马达，液压马达连接液压油泵；固定轴顶端伸出罐顶；
布料机构、移料机构和出料机构均为不锈钢材质或碳钢防腐处理，均呈剪刀状结构，从上而下依次排布在固定轴上；
泄气口设于罐顶；出料口设于罐底；
内热交换器设于罐体内壁，内热交换器的进气口开设在罐体中部或中下部，出气口设于罐体上部或顶部且管道连接固定轴顶端。
2.如权利要求1所述的一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：所述罐体为圆柱体，高径比为1.0～3.5。
3.如权利要求1所述的一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：还包括固定支架；罐体置于固定支架上。
4.如权利要求1所述的一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：所述进料舱门四周设有密封垫，进料舱门的舱门板通过活动耳与罐体固定；舱门板连接气缸，气缸安装在储料仓顶上。
5.如权利要求1所述的一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：所述布料机构包括：上旋切刀和下旋切刀呈剪刀状连接在固定轴上，上旋切刀和下旋切刀上各设有两个导板；
移料机构包括：上旋切刀和下旋切刀呈剪刀状连接在固定轴上，上旋切刀在刀身尾端、刀身中部各设两个导板，下旋切刀在刀身尾端、刀身中部各设两个导板，且刀背上均设有气孔，气孔连通固定轴内；
出料机构包括：下旋切刀与固定轴连接，下旋切刀的刀身尾端、刀身中部分别设有两个导板，刀口上间隔均布有多片刀片。
6.如权利要求1所述的一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：所述内热交换器的进气口连接充氧加压系统，充氧加压系统包括高压鼓风机、储气罐、外热交换器和加热系统，高压鼓风机连接储气罐，储气罐管道连接外热交换器的进气口，外热交换器的出气口管道连接内热交换器的进气口；加热系统连接外热交换器。
7.如权利要求6所述的一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：所述的加热系统为电加热、太阳能加热、热泵加热、沼气加热、蒸汽加热的一种或几种。
8.如权利要求1所述的一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：所述泄气口连接泄气装置，泄气装置包括高压排风机，高压排风机一端管道连接与泄气口，另一端管道连接生物洗气塔。
9.如权利要求1所述的一种固体有机物好氧加压高温发酵罐，其特征是：还包括仓内物料感应器、罐内物料感应器、氧气传感器、压力传感器和温度探测器；仓内物料感应器、罐内物料感应器、氧气传感器、压力传感器和温度探测器分别与控制中心连接；仓内物料感应器设于储料仓内，罐内物料感应器、氧气传感器和压力传感器分别设于罐体内，温度探测器为多个，分别设于罐体内的上部、中部和下部。
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