一種干法發(fā)酵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種干法發(fā)酵系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)生物質(zhì)利用【技術(shù)領(lǐng)域】。該系統(tǒng)包括發(fā)酵庫體，進口位于發(fā)酵庫體頂部一側(cè)，出料口位于發(fā)酵庫體底部的一端，發(fā)酵庫體底部裝有螺旋輸送機，進口上方裝有進料裝置；進料裝置含有彎管狀活塞筒，活塞筒的垂向段下端與進口連通，水平段內(nèi)裝有往復(fù)運動機構(gòu)驅(qū)動的活塞。本實用新型不僅實現(xiàn)了自動進出料作業(yè)和連續(xù)產(chǎn)氣，大大降低沼氣工程操作勞動強度，提升其自動化操作功能，而且使得發(fā)酵庫體浸浴在熱水中，受熱均勻一致，發(fā)酵過程采用沼液強化噴淋作業(yè)，在發(fā)酵庫體內(nèi)部設(shè)有沼液破殼注射裝置，實現(xiàn)了破殼與注射沼液增強傳質(zhì)傳熱功能，因此產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣質(zhì)量均得到大幅度提升。
【專利說明】一種干法發(fā)酵系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)酵設(shè)備，尤其是一種干法發(fā)酵系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)生物質(zhì)利用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]相對傳統(tǒng)的濕法發(fā)酵而言，干發(fā)酵的發(fā)酵底物干物質(zhì)濃度TS —般在20%以上，利用厭氧菌對發(fā)酵原料進行生物分解產(chǎn)生CH4的過程。干發(fā)酵產(chǎn)生的沼液少、原料粉碎要求低、對原料適應(yīng)性強、沼渣后處理成本低，因此已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大規(guī)模處理畜禽糞便、農(nóng)作物秸桿以及生活垃圾等固體有機廢棄物生產(chǎn)沼氣和綠色有機肥，基本上達到零排放，隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化以及養(yǎng)殖的集約化發(fā)展，沼氣干法發(fā)酵技術(shù)正逐漸向規(guī)?；⒓苫?、模塊化方向上發(fā)展，已經(jīng)成為厭氧發(fā)酵技術(shù)研究的熱點。
[0003]據(jù) 申請人:了解，目前干發(fā)酵設(shè)備均較為簡陋，無法實現(xiàn)在封閉狀態(tài)下進料和出料作業(yè)，因此其不僅操作費工費時，而且其操作勞動強度也大，不能實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)沼氣。此夕卜，由于缺乏合理調(diào)控發(fā)酵過程溫度的舉措，因此造成其產(chǎn)氣效率低、質(zhì)量差。
[0004]現(xiàn)有干發(fā)酵裝置無法實現(xiàn)自動連續(xù)化進出料，發(fā)酵采用間歇式發(fā)酵作業(yè)，影響產(chǎn)氣效率，發(fā)酵過程原料受熱不均、局部物料易產(chǎn)生酸化現(xiàn)象，發(fā)酵物料表面易出現(xiàn)結(jié)殼現(xiàn)象，噴淋沼液無法進入發(fā)酵物料內(nèi)部，導(dǎo)致其傳質(zhì)傳熱效果較差，影響整個沼氣工程運行質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的首要目的在于:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種可以在封閉狀態(tài)能夠自動進料和出料的干法發(fā)酵系統(tǒng)，從而實現(xiàn)連續(xù)產(chǎn)氣。
[0006]本實用新型進一步的目的在于:提出一種可以顯著提高產(chǎn)氣效率和產(chǎn)氣質(zhì)量的干法發(fā)酵系統(tǒng)，同時給出相應(yīng)的發(fā)酵方法。
[0007]為了達到以上首要目的，本實用新型的干法發(fā)酵系統(tǒng)包括具有進口、出料口(45)以及出氣口的發(fā)酵庫體(2)，所述進口位于發(fā)酵庫體頂部一側(cè)，所述出料口位于發(fā)酵庫體底部遠離進口的一端，所述發(fā)酵庫體底部裝有自進口下方至出料口的螺旋輸送機(43—俗稱絞龍)，所述進口上方裝有進料裝置(3 );所述進料裝置含有彎管狀活塞筒(18 )，所述活塞筒的垂向段下端與進口連通，所述活塞筒的水平段內(nèi)裝有往復(fù)運動機構(gòu)(23)驅(qū)動的活塞(19 )，所述水平段上方設(shè)有漏斗狀進料口( 20 )。
[0008]這樣，當(dāng)外界輸送設(shè)備將發(fā)酵原料輸入進料口后，啟動往復(fù)運動機構(gòu)，在活塞的推送作用下，發(fā)酵原料被源源不斷地推至發(fā)酵庫體的進口處落入發(fā)酵庫體內(nèi)；發(fā)酵結(jié)束后，啟動螺旋輸送機，即可將沼渣源源不斷地從出料口輸出。由此實現(xiàn)了無需開啟發(fā)酵庫體，即可完成自動連續(xù)進料和出料，從而實現(xiàn)連續(xù)產(chǎn)氣作業(yè)。在此過程中，螺旋輸送機還同時起到翻料攪拌的作用，有利于產(chǎn)氣。
[0009]為了達到進一步的目的，所述發(fā)酵庫體由在內(nèi)的庫體內(nèi)膽(14)和包套在庫體內(nèi)膽外的水浴庫體(12)構(gòu)成，所述水浴庫體頂部一角具有進水口( 13)，所述水浴庫體底部遠離進水口的一角具有出水口( 15 )，所述出水口通過經(jīng)鍋爐(11)、熱水泵(10 )的外部管路通往進水口 ；所述庫體內(nèi)膽鄰近出料口的一端底部具有柵漏板(25)的沼液池(26)，所述庫體內(nèi)膽上部裝有附著在升降機構(gòu)上的破殼注射機構(gòu)(24);所述破殼注射機構(gòu)主要由間隔分布在輸液管路上的破殼注射噴頭(28)構(gòu)成，所述沼液池通過經(jīng)沼液輸送泵(27)的沼液管路接破殼注射機構(gòu)的沼液輸入口(29)。
[0010]使用該系統(tǒng)的發(fā)酵方法包括以下步驟:
[0011]第一步、輸送進料一啟動進料裝置的往復(fù)運動機構(gòu)，將輸入進料口的發(fā)酵原料輸入發(fā)酵庫體的庫體內(nèi)膽中；
[0012]第二步、控溫發(fā)酵——啟動鍋爐和熱水泵進行熱交換，保持庫體內(nèi)膽浸浴在所需發(fā)酵溫度的熱水中，均勻加熱庫體內(nèi)膽，使發(fā)酵原料發(fā)酵，由出氣口輸出沼氣；
[0013]第三步、噴淋促酵一啟動沼液輸送泵，對庫體內(nèi)膽中的發(fā)酵原料進行噴淋，形成沼液循環(huán)，促進充分發(fā)酵；
[0014]第四步、表面破殼——啟動升降機構(gòu)，使破殼注射機構(gòu)的破殼注射噴頭刺入發(fā)酵原料的表層，將沼液噴灑注射到發(fā)酵原料內(nèi)，進一步促進充分發(fā)酵；
[0015]第五步、輸出沼渣一充分發(fā)酵后，啟動螺旋輸送機，將庫體內(nèi)膽底部發(fā)酵后的沼渣源源不斷從出料口輸出。
[0016]總之采用本實用新型后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點:
[0017]I)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、占地面積較小，節(jié)省空間。
[0018]2)實現(xiàn)了干發(fā)酵連續(xù)化進出料作業(yè)，使產(chǎn)氣連續(xù)化，同時大大降低沼氣工程操作勞動強度，提升其自動化操作功能。
[0019]3)省去干發(fā)酵進出料大門及其密封機構(gòu)，降低了沼氣工程建造成本，使沼氣工程生產(chǎn)更安全、可靠。
[0020]4)發(fā)酵過程中整個庫體內(nèi)膽浸浴在熱水中，受熱均勻、穩(wěn)定，加之沼液噴淋采用強化破殼舉措，將沼液均勻分布到發(fā)酵物料中，大大提高了其傳質(zhì)傳熱的效果，避免了發(fā)酵物料區(qū)部酸化現(xiàn)象的發(fā)生，使整個干發(fā)酵工程產(chǎn)氣穩(wěn)定、可靠、安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0022]圖1為本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括I水浴增溫系統(tǒng)；2發(fā)酵庫體；3進料裝置；4進料輸送機構(gòu)；5沼液強化噴淋系統(tǒng)；6出料裝置；7儲氣罐；8沼氣輸送泵；9出料輸送機構(gòu)。
[0023]圖2為圖1實施例的水浴增溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括10熱水泵；11鍋爐；12水浴庫體；13進水口 ； 14庫體內(nèi)膽；15出水口。
[0024]圖3為圖1實施例的干發(fā)酵裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括16內(nèi)保溫層；17外保溫層。
[0025]圖4為圖1實施例的進料裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括18活塞筒；19活塞；20進料口 ；21鏈輪裝置；22電機I ;23曲柄連桿往復(fù)運動機構(gòu)。
[0026]圖5為圖1實施例的沼液強化噴淋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括24沼液破殼注射機構(gòu)；25沼液池蓋板；26沼液池；27沼液輸送泵。
[0027]圖6為圖1實施例的沼液破殼注射裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括28破殼注射噴頭；29沼液輸入口 ；30噴淋注射驅(qū)動裝置。
[0028]圖7為圖1實施例的沼液破殼注射驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括31電機；32轉(zhuǎn)動手柄；33帶輪裝置；34多齒輪單齒條驅(qū)動裝置。
[0029]圖8為圖1實施例的升降機構(gòu)驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括35齒條導(dǎo)軌；36主動齒輪；37齒條；38從動齒輪一 ；39夾具；40從動齒輪二 ；41從動齒輪三；42從動齒輪四。
[0030]圖9為圖1實施例的出料裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中包括43螺旋輸送機；44電機3 ；45出料口 ；46帶輪裝置二。

【具體實施方式】
[0031]實施例一
[0032]本實施例的干法發(fā)酵系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)主要如圖1所示,并參見圖2至圖9，包括具有進口、出料口 45以及出氣口的發(fā)酵庫體2，出氣口通過管路接至儲氣罐7。進口位于發(fā)酵庫體2頂部一側(cè)，出料口 45位于發(fā)酵庫體2底部遠離進口的一端。參見圖9，發(fā)酵庫體2底部裝有自進口下方至出料口的螺旋輸送機43，進口上方裝有進料裝置3。
[0033]進料裝置3的具體結(jié)構(gòu)參見圖4，含有彎管狀活塞筒18，活塞筒18的垂向段下端與進口連通，水平段內(nèi)裝有曲柄連桿往復(fù)運動機構(gòu)23驅(qū)動的活塞19，水平段上方設(shè)有漏斗狀進料口 20。
[0034]發(fā)酵庫體2的具體結(jié)構(gòu)參見圖2、圖3，由在內(nèi)的庫體內(nèi)膽14和包套在庫體內(nèi)膽外的水浴庫體12構(gòu)成,水浴庫體12頂部一角具有進水口 13，水浴庫體12底部遠離進水口 13的一角具有出水口 15，該出水口 15通過鍋爐11、熱水泵10的外部管路通往進水口 13，形成熱交換循環(huán)系統(tǒng)。水浴庫體12內(nèi)表面和庫體內(nèi)膽14外表面分別裝有內(nèi)、外保溫層16、17，因此具有理想的保溫和控溫性能。
[0035]參見圖5，庫體內(nèi)膽14鄰近出料口的一端底部具有柵漏板25的沼液池26，庫體內(nèi)膽14上部裝有附著在升降機構(gòu)上的破殼注射機構(gòu)24。破殼注射機構(gòu)參見圖6，主要由間隔分布在輸液管路上的破殼注射噴頭28構(gòu)成。升降機構(gòu)參見圖7和圖8，庫體內(nèi)膽14的兩端分別固定與垂向齒條37構(gòu)成移動副的齒條導(dǎo)軌35以及可與齒條37嚙合且相互嚙合的垂向排列齒輪組——主動齒輪36以及從動齒輪一至從動齒輪四38、40、41、42，構(gòu)成多齒輪單齒條驅(qū)動裝置34。齒條37通過夾具39與破殼注射機構(gòu)24的輸液管路固連，主動齒輪36通過帶輪裝置33與電機31傳動連接，該帶輪裝置具有與帶輪同軸的轉(zhuǎn)動手柄32，因此既可以電動升降，也可以手動升降。
[0036]沼液池26通過經(jīng)沼液輸送泵27的沼液管路接破殼注射機構(gòu)的沼液輸入口 29。
[0037]閱讀下文可以對本實施例的結(jié)構(gòu)及工作原理進一步理解。從系統(tǒng)分解角度看，本實施例采用水浴增溫的干法發(fā)酵系統(tǒng)可以分為五個各具特色的部分，分別是:
[0038]I)水浴增溫部分一由鍋爐、熱水循環(huán)泵、進水和出水管道、水溫檢測及控制器等組成。熱水通過循環(huán)泵在發(fā)酵庫和保溫層之間間隙層內(nèi)循環(huán)流動，并進行熱量交換，在干發(fā)酵過程中，整個發(fā)酵庫浸浴在空間熱水中保持干發(fā)酵溫度，這樣使其受熱均勻，利于發(fā)酵。熱交換后的水再次進入鍋爐加熱，溫度由水溫檢測儀和控制器調(diào)節(jié)與控制。
[0039]2)進料裝置一由進料斗、進料筒、活塞連桿機構(gòu)、電機以及動力傳動機構(gòu)等組成。進料時，由輸送機構(gòu)將發(fā)酵原料源源不斷地送至進料口處，原料在重力的作用下進入進料筒內(nèi)，活塞在活塞連桿機構(gòu)和動力傳動機構(gòu)的共同作用下，將原料推送到發(fā)酵庫內(nèi)。當(dāng)進料作業(yè)完成時，停止活塞驅(qū)動，此時進料斗和進料筒內(nèi)仍存放大量原料，并將其充滿，起到自動密封作用。
[0040]3)干發(fā)酵部分一由發(fā)酵庫體、保溫層及其防水機構(gòu)、保溫層間的熱水循環(huán)系統(tǒng)、支撐架等組成。發(fā)酵庫體上部設(shè)有活塞式進料機構(gòu)，下端設(shè)有螺旋出料機構(gòu)，內(nèi)墻頂部設(shè)有沼液破殼注射機構(gòu)，以滿足干發(fā)酵工藝要求為宗旨。
[0041]4)沼液強化噴淋部分一由沼液池、沼液循環(huán)泵、噴淋管道、沼液破殼注射裝置(包括注射器、齒輪、齒條、固定槽、動力傳動機構(gòu)、主軸及其支架、軸承、主軸電機、手動操作機構(gòu))等構(gòu)成。沼液池設(shè)在發(fā)酵庫體底部，可收集其上面的發(fā)酵物料滲漏下來的沼液，加熱后的沼液通過沼液強化噴淋系統(tǒng)進行傳質(zhì)傳熱循環(huán)作業(yè)。沼液破殼注射裝置中的主軸電機將動力通過動力傳動機構(gòu)帶動主軸轉(zhuǎn)動，主軸通過發(fā)酵庫兩端的內(nèi)外軸承及軸承支架支撐在發(fā)酵庫兩端的墻壁上(軸承與發(fā)酵庫墻壁及其保溫層采用機械密封)，主軸轉(zhuǎn)動帶動主軸上齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪再帶動齒條沿固定槽作上下運動，固定槽固定在發(fā)酵庫內(nèi)墻壁上，伸入發(fā)酵庫內(nèi)部的噴淋管道連接一定長度的噴淋軟管，噴淋軟管另一端與注射器上的管道相連，注射器上的管道均勻分布在發(fā)酵庫內(nèi)的物料上端，每條管道下端均勻設(shè)置注射頭，注射器上的管道與齒條固定，可作上下運動。當(dāng)注射頭插入發(fā)酵物料后，一定壓力的沼液就被連續(xù)不斷地注射進入物料，沼液通過物料中的空隙向下滲透，直至流進集液池內(nèi)再加熱、再循環(huán)。
[0042]6)出料部分一由旋轉(zhuǎn)絞龍、軸承、支撐架、絞龍罩殼、電機及動力傳動機構(gòu)等組成。絞龍一端通過軸承固定在發(fā)酵庫內(nèi)墻壁上，另一端固定在發(fā)酵庫外部的支撐架上，絞龍罩殼固定在谷溫層的外壁上，當(dāng)出料時，電機通過動力傳動機構(gòu)帶動絞龍轉(zhuǎn)動，發(fā)酵后的物料(沼渣)在旋轉(zhuǎn)絞龍的作用下被不斷地運送至發(fā)酵庫出料口處，落入其下方的出料輸送機構(gòu)運走。
[0043]使用時，具體步驟為:
[0044]第一步、輸送進料——啟動進料裝置的曲柄連桿往復(fù)運動機構(gòu)，將輸入進料口的發(fā)酵原料輸入發(fā)酵庫體的庫體內(nèi)膽中；
[0045]第二步、控溫發(fā)酵——啟動鍋爐和熱水泵進行熱交換，保持庫體內(nèi)膽浸浴在所需發(fā)酵溫度的熱水中，均勻加熱庫體內(nèi)膽，使發(fā)酵原料發(fā)酵，由出氣口輸出沼氣至儲氣罐；
[0046]第三步、噴淋促酵一啟動沼液輸送泵，對庫體內(nèi)膽中的發(fā)酵原料進行噴淋，形成沼液循環(huán)，促進充分發(fā)酵；
[0047]第四步、表面破殼——啟動升降機構(gòu)，使破殼注射機構(gòu)的破殼注射噴頭刺入發(fā)酵原料的表層，將沼液噴灑注射到發(fā)酵原料內(nèi)，進一步促進充分發(fā)酵；
[0048]第五步、輸出沼渣一待發(fā)酵原料充分發(fā)酵后，啟動螺旋輸送機，將庫體內(nèi)膽底部發(fā)酵后的沼渣源源不斷從出料口輸出。
[0049]實驗證明，采用本實施例的干發(fā)酵系統(tǒng)后，實現(xiàn)了進出料的自動化作業(yè)和連續(xù)發(fā)酵供氣，其中的水浴增溫系統(tǒng)不僅可以使發(fā)酵庫體受熱均勻、利于發(fā)酵，而且確保了冬季正常運行。而沼液強化噴淋系統(tǒng)可以破壞發(fā)酵物料上層的結(jié)殼，保證沼液進入發(fā)酵原料內(nèi)部，增強傳質(zhì)傳熱功效，與現(xiàn)有技術(shù)相比，供氣產(chǎn)量和質(zhì)量同時得到顯著提升。
[0050]同時，避免了發(fā)酵物料區(qū)部酸化現(xiàn)象的發(fā)生，使整個干發(fā)酵工程產(chǎn)氣穩(wěn)定、可靠、安全。
【權(quán)利要求】
1.一種干法發(fā)酵系統(tǒng)，包括具有進口、出料口(45)以及出氣口的發(fā)酵庫體(2)，所述進口位于發(fā)酵庫體頂部一側(cè)，所述出料口位于發(fā)酵庫體底部遠離進口的一端，其特征在于:所述發(fā)酵庫體底部裝有自進口下方至出料口的螺旋輸送機(43)，所述進口上方裝有進料裝置(3);所述進料裝置含有彎管狀活塞筒(18)，所述活塞筒的垂向段下端與進口連通，所述活塞筒的水平段內(nèi)裝有往復(fù)運動機構(gòu)(23)驅(qū)動的活塞(19)，所述水平段上方設(shè)有漏斗狀進料口(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干法發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)酵庫體由在內(nèi)的庫體內(nèi)膽(14)和包套在庫體內(nèi)膽外的水浴庫體(12)構(gòu)成，所述水浴庫體頂部一角具有進水口(13)，所述水浴庫體底部遠離進水口的一角具有出水口(15)，所述出水口通過經(jīng)鍋爐(11)、熱水泵(10)的外部管路通往進水口 ；所述庫體內(nèi)膽鄰近出料口的一端底部具有柵漏板(25)的沼液池(26)，所述庫體內(nèi)膽上部裝有附著在升降機構(gòu)上的破殼注射機構(gòu)(24);所述破殼注射機構(gòu)主要由間隔分布在輸液管路上的破殼注射噴頭(28)構(gòu)成，所述沼液池通過沼液輸送泵(27)的沼液管路接破殼注射機構(gòu)的沼液輸入口(29)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干法發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述升降機構(gòu)包括固定在庫體內(nèi)膽端部與垂向齒條(37)構(gòu)成移動副的齒條導(dǎo)軌(35)以及與所述齒條(37)嚙合且相互嚙合的垂向排列齒輪組(36、38、40、41、42)，所述齒條(37)通過夾具(39)與破殼注射機構(gòu)(24)的輸液管路固連，所述齒輪組中的主動齒輪(36)與通過傳動裝置(33)與電機(31)傳動連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干法發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述傳動裝置具有同軸的轉(zhuǎn)動手柄(32 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的干法發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述往復(fù)運動機構(gòu)為曲柄連桿往復(fù)運動機構(gòu)(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的干法發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述水浴庫體(12)內(nèi)表面和庫體內(nèi)膽(14)外表面分別裝有保溫層(16、17)。
【文檔編號】C12M1/02GK204097478SQ201420555085
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】朱德文, 謝虎, 吳愛兵, 馬標, 曹杰, 王鵬軍, 陶三奇, 李瑞容, 曲浩麗 申請人:農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所, 南京物環(huán)新能源科技有限公司