CN214032441U - 卧式干式厌氧发酵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卧式干式厌氧发酵装置，该卧式干式厌氧发酵装置通过将搅拌叶设置成长度向可伸缩的结构，达到了搅拌无死区、无沉渣、物料输送顺畅的目的；通过在搅拌轴和搅拌叶内设置内腔，让供热介质注入内腔，达到了搅拌系统与加热系统一体、加热系统的热量动态均匀散布、加热均匀的目的；通过为每个搅拌单元单独配置一个控温单元，达到了将处于不同反应阶段的物料控制到不同温度的目的；通过设置剥离系统，达到了解决搅拌叶和搅拌轴被物料包埋、使搅拌系统的扭矩稳定且加热系统的传热效率高的目的。

Description

卧式干式厌氧发酵装置

技术领域

本实用新型涉及有机废弃物资源化处理技术领域，特别是涉及一种卧式干式厌氧发酵装置。

背景技术

干式厌氧发酵是有机废弃物资源化处理的常用方式。干式厌氧发酵的原料是高粘度的非牛顿流体，流动性不好，容易沉积。干式厌氧发酵包括多个反应阶段，其中有水解酸化阶段和产甲烷阶段。

干式厌氧发酵常采用的装置是卧式干式厌氧发酵装置。卧式干式厌氧发酵装置包括壳体、搅拌系统和加热系统。搅拌系统用于搅拌物料，使新鲜物料和接种物料均匀混合。加热系统用于将物料加热到合适的温度。

生产过程中发现，现有的卧式干式厌氧发酵装置存在壳体底部沉渣严重、搅拌系统的扭矩不稳定、耗能高产能低等弊端。

因此，对卧式干式厌氧发酵装置进行改进优化，以规避或减轻上述部分弊端或全部弊端，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种卧式干式厌氧发酵装置，包括壳体和搅拌系统，所述搅拌系统包括多个搅拌单元，每个搅拌单元包括搅拌轴和固定在所述搅拌轴上的搅拌叶，各所述搅拌单元的搅拌轴大致相互平行且均大致平行于所述壳体的底面且沿物料输送方向依次间隔布置，所述搅拌叶是能够缩短并能够自动伸长的结构，所述搅拌轴与所述壳体的底面之间的距离小于所述搅拌叶的最大长度。

在一种实施方式中，所述搅拌叶包括固定在所述搅拌轴上的第一叶段和安装在所述第一叶段外端的第二叶段，所述第一叶段为刚性体，所述第二叶段为弹性体或者所述第二叶段为刚性体且所述第二叶段与所述第一叶段通过弹性体连接。

在一种实施方式中，所述搅拌叶在最大长度状态下随所述搅拌轴旋转时，所述搅拌叶的最外端形成最大圆形轨迹，所述最大圆形轨迹与所述壳体的底面形成前后两个交点；相邻的所述搅拌单元，后面的所述搅拌单元的最大圆形轨迹与所述壳体的底面的前交点位于前面的所述搅拌单元的最大圆形轨迹与所述壳体的底面的后交点之前。

在一种实施方式中，所述搅拌叶在最小长度状态下随所述搅拌轴旋转时，所述搅拌叶的最外端形成最小圆形轨迹；相邻的所述搅拌单元的搅拌轴之间的距离不小于两者的最小圆形轨迹的半径之和。

在一种实施方式中，所述搅拌轴和所述搅拌叶内部设有内腔，所述内腔与供热介质循环供给部件连通，使供热介质注充到所述内腔中。

在一种实施方式中，所述卧式干式厌氧发酵装置还包括控温系统，所述控温系统包括多个控温单元，每个所述控温单元单独控制一个所述搅拌单元的供热温度。

在一种实施方式中，所述控温单元包括通信连接的温度传感器和温控模块，所述温控模块还与所述供热介质循环供给部件通信连接，所述温控模块内预设有参考温度，不同区域的所述搅拌单元对应的所述参考温度不同。

在一种实施方式中，所述卧式干式厌氧发酵装置还包括剥离系统，所述剥离系统包括通信连接的控制器、液面位置传感器和多个加热器，每个所述加热器负责加热一个或多个所述搅拌叶，所述液面位置传感器用于采集所述壳体内的液面位置，所述控制器用于在所述搅拌叶露出液面时启动与之对应的所述加热器、在所述搅拌叶进入液面时关闭与之对应的所述加热器。

在一种实施方式中，所述加热器采用电热丝结构，电热丝缠绕在所述搅拌叶表面上。

在一种实施方式中，所述壳体的顶部设有排气口，所述壳体的前端设有进料口、后端设有出料口。

本实用新型提供的卧式干式厌氧发酵装置具有以下技术效果：

通过将搅拌叶设置成长度向可伸缩的结构，达到了搅拌无死区、无沉渣、物料输送顺畅的目的。

通过在搅拌轴和搅拌叶内设置内腔，让供热介质注入内腔，达到了搅拌系统与加热系统一体、加热系统的热量动态均匀散布、加热均匀的目的。

通过为每个搅拌单元单独配置一个控温单元，达到了将处于不同反应阶段的物料控制到不同温度的目的。

通过设置剥离系统，达到了解决搅拌叶和搅拌轴被物料包埋、使搅拌系统的扭矩稳定且加热系统的传热效率高的目的。

附图说明

图1为本实用新型提供的卧式干式厌氧发酵装置一种实施例的主视图；

图2为图1的俯视图。

附图标记说明如下：

10壳体，101排气口，102进料口，103排料口；

20搅拌单元，201搅拌轴，202搅拌叶，2021第一叶段，2022第二叶段；

30控温单元；

a最大圆形轨迹，b最小圆形轨迹，c前交点，d后交点，e垂直接触点。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。

如图所示，该卧式干式厌氧发酵装置包括壳体10和搅拌系统。

壳体10顶部设有排气口101，壳体10的前端设有进料口102、后端设有出料口103。物料由前向后输送。

搅拌系统用于对壳体10内的物料进行搅拌，以使新鲜物料和接种物料充分混合。

以往的卧式干式厌氧发酵装置的壳体底部沉渣严重，分析原因在于：以往的卧式干式厌氧发酵装置的搅拌系统，在壳体底面与搅拌叶的垂直接触点前后存在很大的搅拌死区，因此容易沉渣。有鉴于此，对搅拌系统的结构作了改进。

如图所示，改进后的搅拌系统包括多个搅拌单元20，每个搅拌单元20包括搅拌轴201和固定在搅拌轴201上的搅拌叶202。

各搅拌单元20的搅拌轴201大致相互平行且均大致平行于壳体 10的底面，并且，各搅拌单元20的搅拌轴201沿物料输送方向(即图中前后方向)依次间隔布置。

搅拌叶202是可缩短和可自动伸长的结构。图示方案中，搅拌叶 202包括固定在搅拌轴201上的第一叶段2021和安装在第一叶段2021 外端的第二叶段2022，第一叶段2021为刚性体，第二叶段2022为弹性体，利用第二叶段2022的弹性变形实现搅拌叶202的伸缩。在其他方案中，第二叶段2022也可以设置成刚性体，并让第二叶段2022与第一叶段2021通过弹性体弹性连接，利用第二叶段2022相对第一叶段2021的内外移动实现搅拌叶202的伸缩。需说明，可缩短和自动伸长的结构的实现方式有很多种，并不局限于上述两种方式。

搅拌轴201与壳体10的底面之间的距离小于搅拌叶202的最大长度。这样，如图1中左侧的搅拌单元所示，当搅拌叶202逐渐靠近并接触壳体10底面时，会在壳体10底面的抵压作用下逐渐收缩，在转到与壳体10底面垂直接触的位置(图中e点位置)时，缩短到最小长度；当搅拌叶202逐渐远离壳体10底面时，会逐渐自动伸长，在转到与壳体10底面脱离接触的位置时，伸长到最大长度。

采用这样的结构，在搅拌叶202即将转到与壳体10底面垂直接触的位置(图中e点位置)时以及刚转过与壳体10底面垂直接触的位置(图中e点位置)时，仍能够与壳体10底面保持接触，因此，消除了壳体10底面与搅拌叶202的垂直接触点(图中e点)前后的搅拌死区，由此解决了沉渣问题。

具体的，最好让相邻搅拌单元20与壳体10的底面的接触区域重叠。详细来说：如图1所示，搅拌叶202在最大长度状态下随搅拌轴 201旋转时，搅拌叶202的最外端形成最大圆形轨迹a。最大圆形轨迹 a与壳体10的底面形成前后两个交点，两个交点之间的区域即为搅拌单元20与壳体10的底面的接触区域。让后面的搅拌单元20的最大圆形轨迹a与壳体10的底面的前交点c，位于前面的搅拌单元20的最大圆形轨迹a与壳体10的底面的后交点d之前，就能够确保相邻搅拌单元20与壳体10的底面的接触区域重叠。让相邻搅拌单元20与壳体10的底面的接触区域重叠，能够更彻底地解决沉渣问题。

具体的，为了避免相邻搅拌单元20相互干涉，需要合理地设置相邻搅拌单元20的搅拌轴201之间的距离。详细的，如图1所示，搅拌叶202在最小长度状态下随搅拌轴201旋转时，搅拌叶202的最外端形成最小圆形轨迹b。相邻的搅拌单元20的搅拌轴201之间的距离不小于两者的最小圆形轨迹b的半径之和。

以往的卧式干式厌氧发酵装置耗能高、产能低，分析原因在于以下两点：①以往的卧式干式厌氧发酵装置的加热系统的热量不均匀，导致物料局部温度过高，影响微生物菌群活性，因此会造成耗能高、产能低；②以往的卧式干式厌氧发酵装置的控温系统采用单一控温模式，使不同反应阶段的物料的温度基本一致。而实际上，物料自前向后输送的过程中，物料逐渐经历不同的反应阶段，靠近壳体前端的物料处于水解酸化阶段，靠近壳体后端的物料处于产甲烷阶段，处于不同反应阶段的物料所需求的最佳温度是不同的，所以使不同反应阶段的物料温度基本一致对物料的反应效率不利，因此会造成耗能高、产能低。有鉴于此，对加热系统和控温系统的结构作了改进。

改进后，在搅拌轴201和搅拌叶202内部设有内腔，内腔与供热介质循环供给部件相通，使供热介质注充到内腔中，以此利用搅拌轴 201和搅拌叶202的内腔构建了加热系统。

这种结构的加热系统，由于运行过程中，搅拌轴201和搅拌叶202 一直旋转着，所以供热介质能够与不同位置的物料换热，因此，热量能够动态散布，所以解决了物料局部温度过高导致耗能高、产能低的问题。而且，该加热系统借助是既有的搅拌轴201和搅拌叶202实现供热热量的动态散布，因此不会造成装置复杂化。

改进后，控温系统包括多个控温单元30，每个所述控温单元30 单独控制一个搅拌单元20的供热温度。具体的，控温单元30包括通信连接的温度传感器和温控模块，温控模块与供热介质循环供给部件通信连接，温控模块内预设有参考温度。当搅拌单元20的供热温度低于对应的温控模块的参考温度时，启动供热介质循环供给部件，当搅拌单元20的供热温度达到对应的温控模块的参考温度时，关闭供热介质循环供给部件。

每个温控模块内预设的参考温度根据对应的搅拌单元20所处的位置确定，可以让不同位置的搅拌单元20对应不同的参考温度。比如，可以让上游的(即靠近壳体10前端的)搅拌单元20对应的参考温度高一些，让下游的(即靠近壳体10后端的)搅拌单元20对应的参考温度低一些。

以往的卧式干式厌氧发酵装置的搅拌系统的扭矩不稳定，这对物料的混合均匀性和装置的运行可靠性不利。分析原因在于：由于物料的粘性较大，会沉积在搅拌轴和搅拌叶上，包埋住搅拌轴和搅拌叶，从而导致搅拌系统的扭矩不稳定。为了解决这一问题，作了如下设置：

设置了剥离系统，剥离系统包括通信连接的控制器、液面位置传感器和多个加热器。具体的，加热器可以采用电热丝结构，电热丝缠绕在搅拌叶202表面上。

每个加热器负责加热一个或多个搅拌叶202。液面位置传感器用于采集壳体10内的液面位置。控制器在搅拌叶202露出液面时启动与之对应的加热器，对搅拌叶202进行加热，使搅拌叶202表面沉积的物料粘度下降，从而能够自动从搅拌叶202表面剥离，控制器在搅拌叶202进入液面时关闭与之对应的加热器。

采用该剥离系统，能够保障搅拌系统的扭矩稳定，且能够提升加热系统的传热效率。

总的来说，本方案具有以下效果：

通过将搅拌叶202设置成长度向可伸缩的结构，达到了搅拌无死区、无沉渣、物料输送顺畅的目的。

通过在搅拌轴201和搅拌叶内设置内腔，让供热介质注入内腔，达到了搅拌系统与加热系统一体、加热系统的热量动态均匀散布、加热均匀的目的。

通过为每个搅拌单元20单独配置一个控温单元30，达到了将处于不同反应阶段的物料控制到不同温度的目的。

通过设置剥离系统，达到了解决搅拌叶202和搅拌轴201被物料包埋、使搅拌系统的扭矩稳定且加热系统的传热效率高的目的。

以上对本实用新型所提供的卧式干式厌氧发酵装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.卧式干式厌氧发酵装置，包括壳体(10)和搅拌系统，其特征在于，所述搅拌系统包括多个搅拌单元(20)，每个搅拌单元(20)包括搅拌轴(201)和固定在所述搅拌轴(201)上的搅拌叶(202)，各所述搅拌单元(20)的搅拌轴(201)大致相互平行且均大致平行于所述壳体(10)的底面且沿物料输送方向依次间隔布置，所述搅拌叶(202)是能够缩短并能够自动伸长的结构，所述搅拌轴(201)与所述壳体(10)的底面之间的距离小于所述搅拌叶(202)的最大长度。

2.根据权利要求1所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述搅拌叶(202)包括固定在所述搅拌轴(201)上的第一叶段(2021)和安装在所述第一叶段(2021)外端的第二叶段(2022)，所述第一叶段(2021)为刚性体，所述第二叶段(2022)为弹性体或者所述第二叶段(2022)为刚性体且所述第二叶段(2022)与所述第一叶段(2021)通过弹性体连接。

3.根据权利要求1所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述搅拌叶(202)在最大长度状态下随所述搅拌轴(201)旋转时，所述搅拌叶(202)的最外端形成最大圆形轨迹(a)，所述最大圆形轨迹(a)与所述壳体(10)的底面形成前后两个交点；相邻的所述搅拌单元(20)，后面的所述搅拌单元(20)的最大圆形轨迹(a)与所述壳体(10)的底面的前交点(c)位于前面的所述搅拌单元(20)的最大圆形轨迹(a)与所述壳体(10)的底面的后交点(d)之前。

4.根据权利要求1所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述搅拌叶(202)在最小长度状态下随所述搅拌轴(201)旋转时，所述搅拌叶(202)的最外端形成最小圆形轨迹(b)；相邻的所述搅拌单元(20)的搅拌轴(201)之间的距离不小于两者的最小圆形轨迹(b)的半径之和。

5.根据权利要求1-4任一项所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述搅拌轴(201)和所述搅拌叶(202)内部设有内腔，所述内腔与供热介质循环供给部件连通，使供热介质注充到所述内腔中。

6.根据权利要求5所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述卧式干式厌氧发酵装置还包括控温系统，所述控温系统包括多个控温单元(30)，每个所述控温单元(30)单独控制一个所述搅拌单元(20)的供热温度。

7.根据权利要求6所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述控温单元(30)包括通信连接的温度传感器和温控模块，所述温控模块还与所述供热介质循环供给部件通信连接，所述温控模块内预设有参考温度，不同区域的所述搅拌单元对应的所述参考温度不同。

8.根据权利要求1-4任一项所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述卧式干式厌氧发酵装置还包括剥离系统，所述剥离系统包括通信连接的控制器、液面位置传感器和多个加热器，每个所述加热器负责加热一个或多个所述搅拌叶(202)，所述液面位置传感器用于采集所述壳体(10)内的液面位置，所述控制器用于在所述搅拌叶(202)露出液面时启动与之对应的所述加热器、在所述搅拌叶(202)进入液面时关闭与之对应的所述加热器。

9.根据权利要求8所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述加热器采用电热丝结构，电热丝缠绕在所述搅拌叶(202)表面上。

10.根据权利要求1-4任一项所述的卧式干式厌氧发酵装置，其特征在于，所述壳体(10)的顶部设有排气口(101)，所述壳体(10)的前端设有进料口(102)、后端设有出料口(103)。

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