CN210419781U - 分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统 - Google Patents

Abstract

一种分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其包括堆肥反应器、用于将物料供应至堆肥反应器内的进料系统、用于将物料从堆肥反应器中排出的出料系统、对堆肥反应器中的物料进行搅拌的搅拌系统、用于在堆肥反应器内进行曝气的曝气系统以及对上述各系统进行控制的控制部，曝气系统包括设置于堆肥反应器的罐体外部的气泵，气泵包括气泵主体和保温壳体，气泵主体包括出风口、进风口和动力组件，保温壳体被设置成将动力组件与进风口包围在保温壳体内的保温空间内。本实用新型增设了保温壳体，使得进入罐体内的空气得到预热，从而加快了堆肥反应，提高了生产效率。

Description

分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统

技术领域

本实用涉及一种分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，属于有机废弃物资源化利用技术领域。

背景技术

随着畜牧业朝着集约化、规模化方向发展，畜禽粪便产生量大且集中，每年产生的畜禽总量高达40亿吨。抗生素的大量使用导致畜禽粪便中农业集约化发展导致了作物秸秆及畜禽粪便的大量集中产生，大大增加了农业废弃物的处理难度，加剧了土壤，水体和大气污染的风险，给环境的综合治理带来了巨大的挑战。因此，利用生物技术——尤其是堆肥化技术成为了世界各国实现有机废弃物减量化，无害化和资源化的重要途径之一。其中，处理种养废弃物和生产有机肥的多维系统，不仅能够解决有机固体废弃物的环境污染问题，而且还为农业生产提供优质有机肥，从而形成有机废弃物质“资源”回归种植业的良性循环体系。

为了调节堆肥时的氧气浓度，现有的曝气堆肥反应器系统中一般通过气泵直接引入环境空气进行曝气，若外部温度较低，进入曝气堆肥反应器系统的低温空气会导致堆体温度降低，延缓堆肥的反应速度，影响其生产效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，通过增设保温壳体，使得进入罐体内的空气得到预热，从而加快了堆肥反应，提高了生产效率。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本实用新型提供一种分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其包括堆肥反应器、用于将物料供应至所述堆肥反应器内的进料系统、用于将所述物料从所述堆肥反应器中排出的出料系统、对所述堆肥反应器中的物料进行搅拌的搅拌系统、用于在所述堆肥反应器内进行曝气的曝气系统以及对上述各系统进行控制的控制部，所述曝气系统包括设置于所述堆肥反应器的罐体外部的气泵，所述气泵包括气泵主体和保温壳体，所述气泵主体包括出风口、进风口和动力组件，所述保温壳体被设置成将所述动力组件与所述进风口包围在所述保温壳体内的保温空间内。

为了降低空气流动时产生的噪音，所述保温壳体上的进风孔处设有消音器。

优选地，在所述堆肥反应器内的不同高度处设置有多个支撑梁，并且所述曝气系统还包括：曝气管路，分别设置在所述支撑梁的第一侧面并且具有多个曝气孔；气体浓度传感器，其设置在所述支撑梁的第二侧面并且用于检测所述堆肥反应器内的位于相应的所述支撑梁的高度处的预定气体的浓度；供气岐管，其连通至各所述曝气管路，用于向各所述曝气管路供气；阀门，其分别设置在各所述曝气管路内并且分别位于各所述曝气管路与所述供气岐管连接的连接端，各所述阀门能够在所述控制部的控制下打开和关闭。

优选地，所述支撑梁具有包括第一支撑梁和第二支撑梁的工字型构造，所述曝气管路设置在所述第一支撑梁的内侧，所述气体浓度传感器设置在所述第二支撑梁的内侧。

为了均匀曝气并防止异物堵塞曝气孔，所述曝气孔沿所述曝气管路的长度方向均匀地分布，且被设置成朝向所述堆肥反应器下部开口。进一步地，每个所述曝气孔设置有防护罩。

为了监控各曝气管路中的气体的流量，所述曝气系统还包括设置于各所述曝气管路内的气体流量计。

优选地，所述曝气系统还包括设置于所述罐体内部的测温传感器，以监测所述罐体内的温度。

优选地，所述搅拌系统包括位于所述罐体内部的搅拌装置和位于罐体底部的用于驱动所述搅拌装置旋转的液压传动装置。

优选地，所述气体浓度传感器是氧气浓度传感器或者氨气浓度传感器。

综上所述，本实用新型增设了保温壳体，使得进入罐体内的空气得到预热，从而加快了堆肥反应，提高了生产效率。

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本实用新型气泵的结构示意图；

图2为本实用新型气泵主体的结构示意图；

图3为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的主视图；

图4为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的侧视图；

图5为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统出料系统的结构示意图；

图6的a和b分别为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统搅拌系统的侧视图和俯视图；

图7为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统曝气系统的具体布置示例的局部放大图；

图8为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统尾气回收处理系统的示意图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细说明根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的各实施例。

图1为本实用新型气泵的结构示意图；图2为本实用新型气泵主体的结构示意图；图3为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的主视图。例如，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统包括堆肥反应器、进料系统、出料系统、搅拌系统、曝气系统、尾气回收处理系统以及控制部。控制部例如是可编程逻辑控制器(PLC)，控制部与上述各系统连接，并且对它们的操作进行控制。具体地，如图3所示，堆肥反应器包括罐体1、设置于罐体1的顶部的进料口2和设置于罐体1的底部的出料口(未示出)。注意，进料口2 和出料口均设置有盖体(未示出)，这些盖体在系统进行发酵时是关闭的，并且在进料或出料时被打开。在控制部的控制下，进料系统通过进料口2将物料供应至堆肥反应器的罐体1中；搅拌系统对罐体1中的物料进行搅拌；曝气系统通过向罐体1内输入空气来供氧，以调节罐体内的氧气浓度；出料系统通过出料口将发酵后的物料排出；且尾气回收处理系统对反应尾气进行回收处理。

如图1和图2所示，所述曝气系统包括设置于罐体1外部的气泵 100，所述气泵100包括气泵主体110和保温壳体120，所述气泵主体 110包括动力组件、以及通过气体通道连通的出风口111和进风口112，用于产生气压的动力组件113设置在所述气体通道中，例如电机等。所述保温壳体120设置在所述进风口112处，并且围设所述动力组件 113与进风口112，使得所述动力组件113与进风口112被包围在保温壳体120内的保温空间内，换句话说，所述保温壳体120被设置成将所述动力组件113与所述进风口112包围在所述保温壳体120内的保温空间内。为了引入空气，所述保温壳体120上还设有进风孔121。优选地，为了降低空气流动时产生的噪音，所述进风孔121处设有消音器 122。为了提高保温效果，所述保温壳体120的材质优选为不锈钢。

在本实用新型中，所述气泵100的动力组件113在工作时会产生热量，现有技术中由于没有设置保温壳体120，其热量直接进入环境中，没有得到利用。而本实用新型通过将所述动力组件113与进风口112 围设在同一的保温空间内，所述动力组件113产生的热量不会直接传递至环境中，而是用于加热所述保温壳体120中的空气。例如，通过上述预热，可以使进入罐体1的空气温度比环境温度高4℃-6℃。在环境温度较低的情况下，对进入罐体1的空气进行预热能够改善后续的堆肥反应效果，提高生产效率。

需要说明的是，本实用新型并不限制所述保温壳体120的形状和大小，本领域技术人员可以根据实际需要进行设计，只要其能够使得进入进风口112的空气得到预热便可。

根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的进料系统能够根据控制部的指示向罐体1中定量地供应物料。例如，图4 为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的侧视图。如图3 和图4所示，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的示例性进料系统包括用于装载物料的料斗3、被牢固地固定至罐体 1的料斗导轨支架4、被料斗导轨支架4支撑的竖直延伸的平行料斗导轨5以及卷帘机6。具体地，料斗3以可滑动的方式安装在料斗导轨4 上并例如经由卷帘机6的缆绳连接至卷帘机6，使得料斗3能够在卷帘机6的驱动下沿着料斗导轨5上下滑动。因此，当需要向罐体1中供料时，先将物料放入料斗，接着料斗3在卷帘机6的驱动下上升。同时，进料口2打开。物料经由进料口2被倒入罐体1内。进料系统能够通过遥控装置进行远程控制。应当注意，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的进料系统不限于此，并且可以是本领域中的任何适合的进料系统。

根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的出料系统能够根据控制部的指示定量地排出物料。例如，图5为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统出料系统的结构示意图。如图 5所示，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的示例性出料系统包括电动机7、绞龙8和输送带9。具体地，绞龙8的一端置于罐体底部的出料口的正下方以接收从罐体1中排出的物料，且绞龙8的转动轴例如通过链带与电动机7的传动轴连接，使得绞龙8 能够在电动机7的驱动下进行旋转操作。因此，当需要排出发酵后的物料时，电动机7驱动绞龙8旋转，使得绞龙8将从出料口中排出的物料输送至输送带9。出料系统能够通过遥控装置进行远程控制。应当注意，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的出料系统不限于此，并且可以是本领域中的任何适合的出料系统。

根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的搅拌系统能够根据控制部的指示对罐体内的物料进行搅拌。例如，如图3 所示，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的示例性搅拌系统包括位于罐体1内部的搅拌装置和位于罐体1底部的用于驱动所述搅拌装置旋转的液压传动装置。具体地，所述搅拌装置包括一个主轴10和固定地连接至主轴10的至少一个桨叶11。优选地，如图3所示，所述搅拌装置包括三个桨叶11，且这些桨叶11分别位于罐体1内的上部、中部和下部。因此，当主轴10旋转时带动桨叶11 一起旋转，从而对罐体1内的物料进行搅拌。桨叶11的长度和叶片形状可以根据需要进行设计。此外，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的搅拌系统的液压传动装置能够根据控制部的指示对所述搅拌装置进行驱动。例如，所述液压传动装置可包括一个棘轮和至少一个驱动单元。图6的a和b分别为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统搅拌系统的侧视图和俯视图。如图6的a和 b所示，所述液压传动装置包括一个棘轮12以及围绕棘轮12间隔设置的两个驱动单元。所述驱动单元例如包括推臂板13、以可旋转的方式设置在推臂板13上的棘爪14、连接推臂板13与棘爪14的用于使棘爪 14回位的弹簧回位装置15以及油缸16。此外，主轴10穿过棘轮12 的中心并与其同轴固定连接，使得当棘轮12旋转时，主轴10也随之同步旋转。推臂板13的一端以可绕轴转动的方式连接至主轴10，另一端以可枢转的方式连接至油缸16的传动杆。当油缸16的传动杆处于收缩状态时，棘爪14处于与棘轮12的棘齿啮合的初始位置，且弹簧回位装置15处于初始状态。因此，当油缸16的传动杆伸长时，推臂板13以及设置其上的棘爪14被传动杆推动而绕主轴10旋转(图6中逆时针旋转)，且弹簧回位装置15随着棘爪14的旋转而进入受力形变状态。此时，棘爪14与棘轮12的棘齿啮合，棘轮12在棘爪14的推动下旋转，由此驱动主轴10旋转。当棘轮12在棘爪14的推动下旋转了预定角度之后，油缸16的传动杆停止伸长，并且随后进行收缩，使得棘爪14在推臂板13的带动下朝着初始位置运动，进入回位行程。当传动杆回复至收缩状态时，弹簧回位装置15恢复至初始状态，并且棘爪14在弹簧回位装置15的作用下返回至与棘轮12的棘齿啮合的初始位置。优选地，当一个驱动单元进入回位行程时，另一驱动单元驱动棘轮12旋转。以此方式，两个驱动单元交替地驱动棘轮12旋转，使得所述搅拌装置的主轴能够连续旋转，从而实现对罐体1内的物料的连续搅拌。应当注意，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的搅拌系统的驱动单元还可以采用其它能够使主轴旋转，优选地，连续旋转的方式。

此外，在罐体1内的不同高度处还设置有多个用于支撑主轴10的支撑梁17。例如，如图3所示，在罐体1内的上部、中部和下部分别设置有一个支撑梁17。支撑梁17的外端与罐体1的内壁固定地连接，且支撑梁17的中心部分设置有用于支撑主轴10的轴承，从而能够减轻主轴自身的承重，延长主轴使用寿命。优选地，图7为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统曝气系统的具体布置示例的局部放大图，如图7所示，支撑梁17沿罐体1的水平面具有工字型构造，即，支撑梁17具有第一支撑梁和第二支撑梁。轴承设置于连接第一支撑梁和第二支撑梁的连接部。

另外，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的曝气系统能够根据控制部的控制对罐体1内部进行曝气。如图7所示，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的示例性曝气系统还包括设置于罐体1内的曝气管路18、测温传感器19和测氧传感器20以及连通曝气管路18与气泵的供气岐管22。优先地，曝气管路18、测温传感器19和测氧传感器20设置于支撑梁17上。换言之，如图7所示，在设置于罐体1内的上部、中部和下部的支撑梁17 上均设置有曝气管路18、测温传感器19和测氧传感器20。优选地，曝气管路18、测温传感器19和测氧传感器20均设置于支撑梁17的侧面，以减轻搅拌物料时移动的物料对上述部件的影响。例如，如图7 所示，在支撑梁17为工字型构造的情况下，曝气管路18设置于支撑梁17的第一支撑梁的内侧，且测温传感器19和测氧传感器20设置于支撑梁17的第二支撑梁的内侧。此外，曝气管路18具有多个曝气孔。优选地，曝气孔沿曝气管路18的长度方向均匀地分布。优选地，曝气孔被设置为朝着罐体下部开口，以防止异物堵塞曝气孔。优选地，针对每个曝气孔还设置有诸如筛网状的防护罩(未示出)以防止异物进入曝气孔。此外，在各曝气管路18中还可以设置有气体流量计(未示出)，以监控各曝气管路中的气体的流量。在各曝气管路18与供气岐管22连接的连接端还设置有能够打开和关闭各曝气管路18的阀门。在发酵过程中，各层的曝气管路18中的阀门通常保持关闭，且各测氧传感器20分别监测罐体1内各支撑梁17所处高度的相应位置处的氧浓度。当位于罐体内某层的支撑梁17的测氧传感器20监测到相应位置处的氧浓度低于预定值时，则位于同一层的曝气管路18内的阀门在控制部的控制下被打开。在此情况下，该层曝气管路18与供气岐管22连通，空气在气泵的驱动下经过供气岐管22和曝气管路18从曝气孔进入罐体1内部，从而实现对罐体1内部的分层曝气。控制部还可以根据气体流量计的监测数据来控制阀门的打开程度，以实现曝气的流量控制。当所述气体流量计检测到曝气量达到预定值时，位于同一层的曝气管路18内的阀门在控制部的控制下关闭，结束该层的曝气。或者，可以在控制部中预设每次曝气的时间长度，当从阀门打开曝气开始起经过了预定的该时间长度之后，位于同一层的曝气管路18内的阀门在控制部的控制下关闭，结束该层的曝气。

此外，设置于罐体1内的各支撑梁上的测温传感器19还可以定时测量罐体内相应位置的温度，以实现对罐体内各位置的反应温度的监控。

可替代地，根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的曝气系统可以设置氨气浓度传感器来代替上述的测氧传感器 20。在此情况下，氨气浓度传感器的设置位置和控制方式与测氧传感器20类似，主要区别仅在于，当氨气浓度传感器测量到氨气的浓度高于预定值时，位于同一层的曝气管路18内的阀门在控制部的控制下被打开，以进行曝气。

应当理解，本实用新型的支撑梁不限于上述的工字型构造，而是可以采用任何合适的构造，只要其中心部能够设置用于支撑主轴10的轴承且端部与罐体内部固定连接即可。为了使罐体内各层的曝气均匀，关于主轴对称的轴对称形状的支撑梁是优选的，例如一字形横梁、十字形横梁等。

根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的尾气回收处理系统能够对发酵后的反应尾气进行回收处理。例如，图8为本实用新型分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统尾气回收处理系统的示意图，如图8所示，根据本实用新型的示例性尾气回收处理系统包括设置于罐体1的顶部的一个或多个吸气口25以及设置于罐体1外部的气体冷凝部24和风机26。吸气口25通过管道依次与气体冷凝部 24和风机26连通。在风机26的驱动下，反应尾气经由吸气口25被输送至气体冷凝部24进行冷凝。气体冷凝部24能够有效地去除反应尾气中的水蒸气，从而有效地保护下游的风机等装置。随后，经过冷凝的尾气经由管道从排气口排出，从而实现达标排放。

下面，将对根据本实用新型实施例的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的示例性工作步骤进行说明。

1)分别对选用的堆肥原料和辅料进行基本理化指标的测定分析，根据生产需求进行堆肥初始物料的配比。

2)混合堆肥初始物料，并将混合好的堆肥初始物料装入反应器系统的进料斗内，通过遥控装置控制料斗提升，倒料。

3)接通控制部的主开关电源，并开启控制部的控制程序，对堆肥反应器系统的系统参数及堆肥工艺参数进行设定。

4)设定各层的曝气流量、温度检测时间、氧浓度预定值和/或曝气时间长度等；

5)在控制部的控制下开始堆肥过程。其中，当检测到罐体内某层的氧浓度低于氧浓度预定值时，在控制部的控制下对该层进行曝气。随后，当检测到该层的氧浓度高于氧浓度第二预定值时或者曝气已经进行了预定的曝气时间长度，在控制部的控制下结束该层的曝气。

由于本实用新型增设了保温壳体120，与传统气泵相比，进入罐体内的空气得到预热，经试验，进入罐体1的空气温度比环境温度高4℃ -6℃，从而加快了堆肥反应，提高了生产效率，避免了低温空气对堆体温度的影响。

6)通过遥控装置控制出料绞龙进行出料。

根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统不仅可以应用于工厂化堆肥设备，还可以应用于集约化养殖场。

根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统根据采集的温度数据、氧气浓度数据对风机和气泵等进行控制的方式不限于上述实施例，而是可以根据温度数据及氧浓度数据采取任意可选的控制方式。例如，设置于支撑梁的侧面的传感器不限于测温传感器、测氧传感器和氨气浓度传感器，还可以设置有用于测量其它气体的浓度数据的其它传感器。

尽管在上面已经参照附图说明了根据本实用新型的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统的示例性实施例，但是本实用新型不限于此。因此，本领域技术人员应理解，在不偏离本实用新型随附权利要求书限定的主旨或范围的情况下，可以做出各种改变、组合、次组合以及变型。

Claims (10)

1.一种分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其包括堆肥反应器、用于将物料供应至所述堆肥反应器内的进料系统、用于将所述物料从所述堆肥反应器中排出的出料系统、对所述堆肥反应器中的物料进行搅拌的搅拌系统、用于在所述堆肥反应器内进行曝气的曝气系统以及对上述各系统进行控制的控制部，所述曝气系统包括设置于所述堆肥反应器的罐体外部的气泵，

其特征在于，所述气泵包括气泵主体和保温壳体，所述气泵主体包括出风口、进风口和动力组件，所述保温壳体被设置成将所述动力组件与所述进风口包围在所述保温壳体内的保温空间内。

2.如权利要求1所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，所述保温壳体上的进风孔处设有消音器。

3.如权利要求1所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，在所述堆肥反应器内的不同高度处设置有多个支撑梁，并且

所述曝气系统还包括：

曝气管路，分别设置在所述支撑梁的第一侧面并且具有多个曝气孔；

气体浓度传感器，其设置在所述支撑梁的第二侧面并且用于检测所述堆肥反应器内的位于相应的所述支撑梁的高度处的预定气体的浓度；

供气岐管，其连通至各所述曝气管路，用于向各所述曝气管路供气；

阀门，其分别设置在各所述曝气管路内并且分别位于各所述曝气管路与所述供气岐管连接的连接端，各所述阀门能够在所述控制部的控制下打开和关闭。

4.如权利要求3所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，所述支撑梁具有包括第一支撑梁和第二支撑梁的工字型构造，所述曝气管路设置在所述第一支撑梁的内侧，所述气体浓度传感器设置在所述第二支撑梁的内侧。

5.如权利要求3所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，所述曝气孔沿所述曝气管路的长度方向均匀地分布，且被设置成朝向所述堆肥反应器下部开口。

6.如权利要求3所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，每个所述曝气孔设置有防护罩。

7.如权利要求3-6中任一项所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，所述曝气系统还包括设置于各所述曝气管路内的用于监测曝气量的气体流量计。

8.如权利要求3-6中任一项所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，所述曝气系统还包括设置于所述罐体内部的测温传感器，以监测所述罐体内的温度。

9.如权利要求1-6中任一项所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，所述搅拌系统包括位于所述罐体内部的搅拌装置和位于罐体底部的用于驱动所述搅拌装置旋转的液压传动装置。

10.如权利要求3所述的分层曝气堆肥反应器气泵热能利用系统，其特征在于，所述气体浓度传感器是氧气浓度传感器或者氨气浓度传感器。

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