一种干法发酵系统及其发酵方法技术方案

本发明专利技术涉及一种干法发酵系统及其使用方法，属于农业生物质利用技术领域。该系统包括发酵库体，进口位于发酵库体顶部一侧，出料口位于发酵库体底部的一端，发酵库体底部装有螺旋输送机，进口上方装有进料装置；进料装置含有弯管状活塞筒，活塞筒的垂向段下端与进口连通，水平段内装有往复运动机构驱动的活塞。本发明专利技术不仅实现了自动进出料作业和连续产气，大大降低沼气工程操作劳动强度，提升其自动化操作功能，而且使得发酵库体浸浴在热水中，受热均匀一致，发酵过程采用沼液强化喷淋作业，在发酵库体内部设有沼液破壳注射装置，实现了破壳与注射沼液增强传质传热功能，因此产气量和产气质量均得到大幅度提升。

【技术实现步骤摘要】
一种干法发酵系统及其发酵方法
本专利技术涉及一种发酵设备，尤其是一种干法发酵系统，同时还涉及使用该系统进行发酵的方法，属于农业生物质利用

技术介绍
相对传统的湿法发酵而言，干发酵的发酵底物干物质浓度TS一般在20%以上，利用厌氧菌对发酵原料进行生物分解产生CH4的过程。干发酵产生的沼液少、原料粉碎要求低、对原料适应性强、沼渣后处理成本低，因此已经广泛应用于大规模处理畜禽粪便、农作物秸秆以及生活垃圾等固体有机废弃物生产沼气和绿色有机肥，基本上达到零排放，随着农村城镇化以及养殖的集约化发展，沼气干法发酵技术正逐渐向规模化、集成化、模块化方向上发展，已经成为厌氧发酵技术研究的热点。据申请人了解，目前干发酵设备均较为简陋，无法实现在封闭状态下进料和出料作业，因此其不仅操作费工费时，而且其操作劳动强度也大，不能实现连续化生产沼气。此外，由于缺乏合理调控发酵过程温度的举措，因此造成其产气效率低、质量差。现有干发酵装置无法实现自动连续化进出料，发酵采用间歇式发酵作业，影响产气效率，发酵过程原料受热不均、局部物料易产生酸化现象，发酵物料表面易出现结壳现象，喷淋沼液无法进入发酵物料内部，导致其传质传热效果较差，影响整个沼气工程运行质量。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以在封闭状态能够自动进料和出料的干法发酵系统，从而实现连续产气。本专利技术进一步的目的在于：提出一种可以显著提高产气效率和产气质量的干法发酵系统，同时给出相应的发酵方法。为了达到以上首要目的，本专利技术的干法发酵系统包括具有进口、出料口（45）以及出气口的发酵库体（2），所述进口位于发酵库体顶部一侧，所述出料口位于发酵库体底部远离进口的一端，所述发酵库体底部装有自进口下方至出料口的螺旋输送机（43——俗称绞龙），所述进口上方装有进料装置（3）；所述进料装置含有弯管状活塞筒（18），所述活塞筒的垂向段下端与进口连通，所述活塞筒的水平段内装有往复运动机构（23）驱动的活塞（19），所述水平段上方设有漏斗状进料口（20）。这样，当外界输送设备将发酵原料输入进料口后，启动往复运动机构，在活塞的推送作用下，发酵原料被源源不断地推至发酵库体的进口处落入发酵库体内；发酵结束后，启动螺旋输送机，即可将沼渣源源不断地从出料口输出。由此实现了无需开启发酵库体，即可完成自动连续进料和出料，从而实现连续产气作业。在此过程中，螺旋输送机还同时起到翻料搅拌的作用，有利于产气。为了达到进一步的目的，所述发酵库体由在内的库体内胆（14）和包套在库体内胆外的水浴库体（12）构成，所述水浴库体顶部一角具有进水口（13），所述水浴库体底部远离进水口的一角具有出水口（15），所述出水口通过经锅炉（11）、热水泵（10）的外部管路通往进水口；所述库体内胆邻近出料口的一端底部具有栅漏板（25）的沼液池（26），所述库体内胆上部装有附着在升降机构上的破壳注射机构（24）；所述破壳注射机构主要由间隔分布在输液管路上的破壳注射喷头（28）构成，所述沼液池通过经沼液输送泵（27）的沼液管路接破壳注射机构的沼液输入口（29）。使用该系统的发酵方法包括以下步骤：第一步、输送进料——启动进料装置的往复运动机构，将输入进料口的发酵原料输入发酵库体的库体内胆中；第二步、控温发酵——启动锅炉和热水泵进行热交换，保持库体内胆浸浴在所需发酵温度的热水中，均匀加热库体内胆，使发酵原料发酵，由出气口输出沼气；第三步、喷淋促酵——启动沼液输送泵，对库体内胆中的发酵原料进行喷淋，形成沼液循环，促进充分发酵；第四步、表面破壳——启动升降机构，使破壳注射机构的破壳注射喷头刺入发酵原料的表层，将沼液喷洒注射到发酵原料内，进一步促进充分发酵；第五步、输出沼渣——充分发酵后，启动螺旋输送机，将库体内胆底部发酵后的沼渣源源不断从出料口输出。总之采用本专利技术后，与现有技术相比，具有如下显著优点：1）系统结构紧凑、布局合理、占地面积较小，节省空间。2）实现了干发酵连续化进出料作业，使产气连续化，同时大大降低沼气工程操作劳动强度，提升其自动化操作功能。3）省去干发酵进出料大门及其密封机构，降低了沼气工程建造成本，使沼气工程生产更安全、可靠。4）发酵过程中整个库体内胆浸浴在热水中，受热均匀、稳定，加之沼液喷淋采用强化破壳举措，将沼液均匀分布到发酵物料中，大大提高了其传质传热的效果，避免了发酵物料区部酸化现象的发生，使整个干发酵工程产气稳定、可靠、安全。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术一个实施例的结构示意图。图中包括1水浴增温系统；2发酵库体；3进料装置；4进料输送机构；5沼液强化喷淋系统；6出料装置；7储气罐；8沼气输送泵；9出料输送机构。图2为图1实施例的水浴增温系统结构示意图。图中包括10热水泵；11锅炉；12水浴库体；13进水口；14库体内胆；15出水口。图3为图1实施例的干发酵装置结构示意图。图中包括16内保温层；17外保温层。图4为图1实施例的进料装置结构示意图。图中包括18活塞筒；19活塞；20进料口；21链轮装置；22电机1；23曲柄连杆往复运动机构。图5为图1实施例的沼液强化喷淋系统结构示意图。图中包括24沼液破壳注射机构；25沼液池盖板；26沼液池；27沼液输送泵。图6为图1实施例的沼液破壳注射装置结构示意图。图中包括28破壳注射喷头；29沼液输入口；30喷淋注射驱动装置。图7为图1实施例的沼液破壳注射驱动装置结构示意图。图中包括31电机；32转动手柄；33带轮装置；34多齿轮单齿条驱动装置。图8为图1实施例的升降机构驱动装置结构示意图。图中包括35齿条导轨；36主动齿轮；37齿条；38从动齿轮一；39夹具；40从动齿轮二；41从动齿轮三；42从动齿轮四。图9为图1实施例的出料装置结构示意图。图中包括43螺旋输送机；44电机3；45出料口；46带轮装置二。具体实施方式实施例一本实施例的干法发酵系统基本结构主要如图1所示，并参见图2至图9，包括具有进口、出料口45以及出气口的发酵库体2，出气口通过管路接至储气罐7。进口位于发酵库体2顶部一侧，出料口45位于发酵库体2底部远离进口的一端。参见图9，发酵库体2底部装有自进口下方至出料口的螺旋输送机43，进口上方装有进料装置3。进料装置3的具体结构参见图4，含有弯管状活塞筒18，活塞筒18的垂向段下端与进口连通，水平段内装有曲柄连杆往复运动机构23驱动的活塞19，水平段上方设有漏斗状进料口20。发酵库体2的具体结构参见图2、图3，由在内的库体内胆14和包套在库体内胆外的水浴库体12构成，水浴库体12顶部一角具有进水口13，水浴库体12底部远离进水口13的一角具有出水口15，该出水口15通过锅炉11、热水泵10的外部管路通往进水口13，形成热交换循环系统。水浴库体12内表面和库体内胆14外表面分别装有内、外保温层16、17，因此具有理想的保温和控温性能。参见图5，库体内胆14邻近出料口的一端底部具有栅漏板25的沼液池26，库体内胆14上部装有附着在升降机构上的破壳注射机构24。破壳注射机构参见图6，主要由间隔分布在输液管路上的破壳注射喷头28构成。升降机构参见图7和图8，库体内胆14的两端分别固定与垂向齿条37构成移动副本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干法发酵系统，包括具有进口、出料口（45）以及出气口的发酵库体（2），所述进口位于发酵库体顶部一侧，所述出料口位于发酵库体底部远离进口的一端，其特征在于：所述发酵库体底部装有自进口下方至出料口的螺旋输送机（43），所述进口上方装有进料装置（3）；所述进料装置含有弯管状活塞筒（18），所述活塞筒的垂向段下端与进口连通，所述活塞筒的水平段内装有往复运动机构（23）驱动的活塞（19），所述水平段上方设有漏斗状进料口（20）。

【技术特征摘要】
1.一种使用干法发酵系统的发酵方法，其特征在于：所述干法发酵系统包括具有进口、出料口（45）以及出气口的发酵库体（2），所述进口位于发酵库体顶部一侧，所述出料口位于发酵库体底部远离进口的一端，其特征在于：所述发酵库体底部装有自进口下方至出料口的螺旋输送机（43），所述进口上方装有进料装置（3）；所述进料装置含有弯管状活塞筒（18），所述活塞筒的垂向段下端与进口连通，所述活塞筒的水平段内装有往复运动机构（23）驱动的活塞（19），所述水平段上方设有漏斗状进料口（20）；所述发酵库体由在内的库体内胆（14）和包套在库体内胆外的水浴库体（12）构成，所述水浴库体顶部一角具有进水口（13），所述水浴库体底部远离进水口的一角具有出水口（15），所述出水口通过经锅炉（11）、热水泵（10）的外部管路通往进水口；所述库体内胆邻近出料口的一端底部具有栅漏板（25）的沼液池（26），所述库体内胆上部装有附着在升降机构上的破壳注射机构（24）；所述破壳注射机构主要由间隔分布在输液管路上的破壳注射喷头（28）构成，所述沼液池通过沼液输送泵（27）的沼液管路接破壳注射机构的沼液输入口（29）；所述升降机构包括固定在库体内胆端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱德文，谢虎，吴爱兵，马标，曹杰，王鹏军，陶三奇，李瑞容，曲浩丽，
申请(专利权)人：农业部南京农业机械化研究所，南京物环新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32