專利名稱：一種多元物料預處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及生物質能源裝置技術領域，特別涉及一種多元物料預處理裝置。
背景技術：
生物燃氣在人們生活及工業生產中占著重要的角色，燃氣是氣體燃料的總稱，它能燃燒釋放出熱量，供居民和工業企業使用。部分燃料氣體可以利用原料發酵人工制造，例如使用農作物秸桿或畜禽糞便，但無論是農作物秸桿類還是畜禽糞便，在進行制備氣體前都要進行預處理，這就涉及到原料預處理裝置。就目前而言，由于不同原料的理化性能不同，預處理方式差別也較大，對畜禽糞便，一般采用調配攪拌池與泵結合；對農作物秸桿類，采取側草機、錘式粉碎機、攪拌池與泵結合。這兩種原料都有向對應的預處理裝置，但是這兩種物料對應的預處理裝置都有無法彌補的缺陷，農作物秸桿類原料預處理裝置只能針對秸桿進行預處理，畜禽糞便原料預處理裝置也是同樣的道理，這就對生物燃氣的制備有了很大的限制，同一個生物質燃氣工程只能投資幾套不同的預處理系統，或者無法使用多元物料。另外，在我們生活中每天都產生大量的生活垃圾，其總量遠遠超出畜禽糞便和農作物秸桿的量，但是就當前技術對生活垃圾、其他農產品加工廢棄物的破碎，在沼氣工程中的應用還幾乎是空白。這使得我國每年產生的大量有機廢棄物無法得到有效利用，無害化與資源化率較低，而生物質燃氣工程出現原料季節性短缺、運行不穩定。并且農作物秸桿類原料預處理設備，包括鍘草機、錘式粉碎機等，這些裝置為開放式高速撞擊結構，工作時速度一般在3000rpm以上，功率消耗大，振動引起的噪音現場測定超過85dBa，粉碎后的物料飛散，粉塵污染嚴重。國家“十一五”科技支撐計劃鼓勵相關科研院所進行了相關技術研究，但目前缺乏有效進展和應用成果。制備生物燃氣時需要對發酵工藝中PH值進行監測，一般通過調節干物質濃度和進料量來控制。由于發酵過程滯后性，同時發酵反應器體積遠遠大于進料量，通過這種后調節方式，往往造成發酵過程波動性大，微生物類群及數量也無法掌握，產氣效率低且不穩定。因此，提供一種多元物料預處理裝置，實現可同時對多種原料進行預處理，并進行原料營養調配，以達到提高生物質燃氣工程對原料的適應性，同時提高發酵產氣率和穩定性，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容
本發明提供了一種多元物料預處理裝置，實現了可同時對多種原料進行預處理， 并對原料進行營養調配，以達到提高生物質燃氣工程對原料的適應性，同時提高了發酵產氣率和穩定性。本發明提供的多元物料預處理裝置，包括底架；
安裝于所述底架一端的螺旋箱體，在所述螺旋箱體內部安裝有兩個處于同一水平面的左螺桿和右螺桿，所述左螺桿和右螺桿上均設有變螺距的葉片，且所述左螺桿和右螺桿上的葉片交叉排列；所述螺旋箱體一端的上方設有進料斗，在另一端下方設有出料斗； 所述螺旋箱體的兩側分別設有營養物質進口和污水進口；安裝于所述底架另一端，用于驅動所述左螺桿和右螺桿相對轉動的動力裝置；安裝在所述螺旋箱體內，用于探測所述螺旋箱體內物料配比濃度的傳感器探頭；營養配置裝置，所述營養配置裝置設置有營養配方數據庫，所述營養配置裝置的一端與所述傳感器探頭相連，用于接收所述傳感器探頭檢測到的參數，所述參數用于指示物料中含微生物的活性污水的含量，另一端通過活性污水泵與所述污水進口相連，在所述參數指示物料中缺少活性污水時，啟動所述活性污水泵。優選的，在上述多元物料預處理裝置中，所述左螺桿和右螺桿分別通過軸承支撐于所述底架上，且所述左螺桿和右螺桿的端部分別安裝有齒輪，兩個所述齒輪相嚙合；所述動力裝置為電機，所述電機通過聯軸器與所述左螺桿或右螺桿相連。優選的，在上述多元物料預處理裝置中，所述左螺桿和右螺桿上葉片的螺距為從所述進料斗一端向所述出料斗一端方向逐漸減小。優選的，在上述多元物料預處理裝置中，所述葉片的截面為錐形結構。優選的，在上述多元物料預處理裝置中，所述進料斗的底部設有偏心活動柵板。優選的，在上述多元物料預處理裝置中，在所述螺旋箱體的兩端分別設有第一連接板和第二連接板；所述左螺桿和右螺桿沒有設置齒輪的一端，分別設置有軸封系統。優選的，在上述多元物料預處理裝置中，包括輸送裝置，所述輸送裝置安裝于所述出料斗的下方。本發明提供的多元物料預處理裝置，采用變距雙螺旋結構，能對多元物料進行處理，使物料顆粒保持20mm以下，物料混合效果良好，同時拓展了原料的來源，極大提高了有機廢物的無害化處理量；另外，本裝置切割、粉碎和混合一體化，功率大大降低，且速度控制在300rpm以下，振動小、噪音小；在營養配置裝置中包含物料營養配置庫，根據原料種類和傳感器探頭反映的粘度情況，可從物料營養配置庫中確定補加的污水和營養物，對原料進行調節，使物料營養均衡，提高產氣率和穩定性；并且，本裝置的成本僅為同類預處理裝置的六分之一，極大的節約了成本。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例提供的多元物料預處理裝置的俯視圖；圖2為本發明實施例提供的多元物料預處理裝置的主視圖；圖3為本發明實施例提供的多元物料預處理裝置的剖視圖A-A。
具體實施方式
本發明提供了一種多元物料預處理裝置，實現了同時對多種原料進行預處理，并對原料進行營養調配，以達到提高生物質燃氣工程對原料的適應性，同時提高了發酵產氣率和穩定性。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。請參考圖I、圖2和圖3，圖I為本發明實施例提供的多元物料預處理裝置的俯視圖；圖2為本發明實施例提供的多元物料預處理裝置的主視圖；圖3為本發明實施例提供的多元物料預處理裝置的剖視圖A-A。本發明提供的多元物料預處理裝置包括底架15、動力裝置I、螺旋箱體、傳感器探頭16和營養配置裝置8。其中動力裝置I和螺旋箱體分別安裝在底架15的兩端；在螺旋箱體內安裝有兩個處于同一水平面的左螺桿4和右螺桿5，在螺桿和右螺桿5上均設有變螺距的葉片，左螺桿 4和右螺桿5上的葉片交叉排列，螺旋箱體外側一端的上方設有進料斗9，在另一端下方設有出料斗14，且螺旋箱體外部兩側面分別設有營養物質進口 3和污水進口 10。傳感器探頭16安裝于螺旋箱體內部底端，用于探測所述螺旋箱體內物料配比濃度；傳感器探頭16與外部的營養配置裝置8相連，用于接收傳感器探頭16檢測到的參數， 營養配置裝置8的另一端通過活性污水泵與螺旋箱體的污水進口 10相連，用于在該參數指示需添加的活性污水或微生物菌種，在螺旋箱體內的物料缺少活性污水時，對應的啟動所述活性污水泵向螺旋箱體內輸送活性污水；在螺旋箱體內的物料缺少微生物時，直接由所述營養物質進口 3輸送所需微生物菌種，保證物料處于營養平衡。本發明的多元物料預處理裝置在操作時，先啟動動力裝置1，使得螺旋箱體內的左螺桿4及右螺桿5保持在300rpm的速度轉動，再將多種物料例如秸桿、禽畜糞便和生活垃圾等由進料斗9送入螺旋箱體內，經設計獨特的左螺桿4及右螺桿5上葉片的切割作用，最終多元物料被切割成為長度在20_以下，在此過程中，安裝于螺旋箱體內的傳感器探頭16 將檢測到的多元物料的參數傳送到營養配置裝置8，營養配置裝置8通過自身的營養數據庫，分析出多元物料所缺少的活性活性污水或微生物菌種，當物料缺少活性污水時，對應的啟動所述活性污水泵向螺旋箱體內輸送活性污水；當物料缺少微生物時，直接由所述營養物質進口 3輸送所需微生物菌種，保證物料處于營養平衡。通過上述技術方案我們可以了解到，本發明提供的多元物料預處理裝置，采用變距螺旋結構，能對多元物料進行處理，使物料顆粒保持20mm以下，物料混合效果良好，同時拓展了原料的來源，極大提高了有機廢物的無害化處理量；另外，本裝置切割、粉碎和混合一體化，功率大大降低，且速度控制在300rpm以下，振動小、噪音小；在營養配置裝置8中包含物料營養配置庫，根據傳感器探頭16反映的原料營養情況，可從物料營養配置庫中確定缺少的營養物，對原料進行調節，使物料營養均衡，提高產氣率和穩定性；并且，本裝置的成本僅為同類原料預處理裝置的六分之一，極大的節約了成本。本發明中，螺旋箱體內的左螺桿4和右螺桿5分別通過軸承11支撐于底架15上， 且在左螺桿4和右螺桿5的端部分別安裝有齒輪12，兩個齒輪12相互嚙合；本發明中的動力裝置I為電機，且電機通過聯軸器13與左螺桿4或右螺桿5相連，帶動左螺桿4與右螺桿5轉動。軸承11裝置對左螺桿4與右螺桿5啟到固定和支撐的作用，確保兩者能始終穩定的轉動，本發明中的動力裝置I為電機，電機通過與聯軸器13與左螺桿4或右螺桿5相連， 為其提供動力使其轉動，且在左螺桿4和右螺桿5的端部分別安裝有齒輪12，進而一個螺桿轉動通過齒輪12作用，就可以帶動另一個螺桿轉動，使左螺桿4與右螺桿5保持相向轉動， 用于切割物料。為了進一步優化上述技術方案，左螺桿4和右螺桿5上葉片的螺距都是沿進料斗 9 一端向出料斗14 一端方向逐漸減小；將進料斗9下方的葉片螺距相對較大，這樣有利于落入的物料進入葉片的縫隙，迅速的對物料進行切割，且葉片螺距大能有效的緩減物料結團現象。為了優化左螺桿4及右螺桿5上葉片的切割效果，本發明中將葉片的橫截面設置為錐形結構；錐形結構頂端很薄，能夠快速有效色切割物料，確保所有物料被切割，且長度保持在20mm以下，錐形結構越向下越厚，無論葉片切割的為何種物料，葉片的安全性都很高，且大大延長了葉片的使用壽命。為了進一步優化上述技術方案，在進料斗9的底部設有偏心活動柵板；向進料斗9 內添加物料時都被偏心活動柵板所擋，只有物料達到一定重量后，偏心活動柵板才翻轉，使物料進入螺旋箱體內，這種設計使得每次進入螺旋箱體內物料的量是恒定的，這樣營養配置裝置8就能根據重量，對物料進行營養配送，確保營養平衡；另外，增加偏心活動柵板后物料是從一定的高度落下的，這在很大程度上緩減了物料的結團現象。為了進一步優化上述技術方案，在本發明的螺旋箱體兩端分別安裝有第一連接板 7和第二連接板2 ;所述左螺桿4和右螺桿5上，在無齒輪12的一端，分別設置有軸封6系統；第一連接板7與第二連接板2均為中空的橢圓形結構，套在左螺桿4旋及右螺桿5上，并分別固定在螺旋箱體的兩端，使螺旋箱體內部形成一個相對獨立封閉的空間，將物料與其他裝置隔離開，再配合活性污水的使用，極大的降低了裝置內的粉塵量，改善了操作環境， 另外，在左螺桿4和右螺桿5上沒有安裝齒輪12的一端，分別設置有軸封6裝置，防止物料從螺桿的末端排到外界，對物料形成一定的保護。在本發明的多元物料預處理裝置中，還包括安裝于出料斗14下方的輸送裝置；多元物料經過預處理裝置的處理后由出料斗14排出，此時，物料的長度都在20mm以下，且物料的營養成分配比濃度合理，可以直接進行后續的發酵程序，可采用螺旋輸送或泵輸送等將多元物料輸送到發酵裝置內，進行發酵，使整個發酵工程連續進行。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種多元物料預處理裝置，其特征在于，包括底架(15)；安裝于所述底架(15) —端的螺旋箱體，在所述螺旋箱體內部安裝有兩個處于同一水平面的左螺桿(4)和右螺桿(5)，所述左螺桿(4)和右螺桿(5)上均設有變螺距的葉片， 且所述左螺桿(4)和右螺桿(5)上的葉片交叉排列；所述螺旋箱體一端的上方設有進料斗(9)，在另一端下方設有出料斗(14);所述螺旋箱體的兩側分別設有營養物質進口(3)和污水進口 (10)；安裝于所述底架(15)另一端，用于驅動所述左螺桿(4)和右螺桿(5)相對轉動的動力裝置⑴；安裝在所述螺旋箱體內，用于探測所述螺旋箱體內物料配比濃度的傳感器探頭(16)；營養配置裝置(8)，所述營養配置裝置(8)設有營養配方數據庫，所述營養配置裝置 (8)的一端與所述傳感器探頭(16)相連，用于接收所述傳感器探頭(16)檢測到的參數，所述參數用于指示物料中含微生物的活性污水的含量，另一端通過活性污水泵與所述污水進口(10)相連,在所述參數指示物料中缺少活性污水時,啟動所述活性污水泵。
2.根據權利要求I所述的多元物料預處理裝置，其特征在于，所述左螺桿⑷和右螺桿(5)分別通過軸承(11)支撐于所述底架(15)上，且所述左螺桿(4)和右螺桿(5)的端部分別安裝有齒輪(12)，兩個所述齒輪(12)相嚙合；所述動力裝置(I)為電機，所述電機通過聯軸器(13)與所述左螺桿(4)或右螺桿(5) 相連。
3.根據權利要求I所述的多元物料預處理裝置，其特征在于，所述左螺桿(4)和右螺桿(5)上葉片的螺距從所述進料斗(9) 一端向所述出料斗(14) 一端方向逐漸減小。
4.根據權利要求I所述的多元物料預處理裝置，其特征在于，所述葉片的橫截面為錐形結構。
5.根據權利要求I所述的多元物料預處理裝置，其特征在于，所述進料斗(9)的底部設有偏心活動柵板。
6.根據權利要求I所述的多元物料預處理裝置，其特征在于，在所述螺旋箱體的兩端分別設有第一連接板7和第二連接板⑵；所述左螺桿⑷和右螺桿(5)上，在無齒輪(12) 的一端，分別設置有軸封(6)。
7.根據權利要求I所述的多元物料預處理裝置，其特征在于，包括輸送裝置，所述輸送裝置安裝于所述出料斗(14)的下方。
全文摘要
本發明提供的多元物料預處理裝置，采用變距雙螺旋結構，能對多元物料進行處理，使物料顆粒保持20mm以下，物料混合效果良好，同時拓展了原料的來源，極大提高了有機廢物的無害化處理量；另外，本裝置切割、粉碎和混合一體化，功率大大降低，且速度控制在300rpm以下，振動小、噪音小；在營養配置裝置中包含物料營養配置庫，根據原料種類和傳感器探頭反映的粘度情況，可從物料營養配置庫中確定補加的污水和營養物，對原料進行調節，使物料營養均衡，提高產氣率和穩定性；并且，本裝置的成本僅為同類預處理裝置的六分之一，極大的節約了成本。
文檔編號B01F15/04GK102580596SQ20121000878
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者胡國全, 鄧良偉, 雷云輝 申請人:農業部沼氣科學研究所