发酵罐浮渣去除装置的制作方法

本发明属于发酵技术领域，尤其涉及一种发酵罐浮渣去除装置。

背景技术：

生物质发酵过程中，发酵体系易出现分层现象，其上层为浮渣层。浮渣层的成因有许多方面，以纤维素类原料厌氧发酵过程为例，其浮渣层一是因进入厌氧体系的纤维素类原料比重较小，继而在厌氧体系中自然上浮而形成，二是因反应体系中的纤维素类原料易吸附体系中产生的沼气气泡后上浮而形成。浮渣层的存在容易出现结壳现象，进而容易导致反应器有效容积降低，阻碍沼气由反应体系进入气室、堵塞出料管口等问题发生。

中国发明专利cn205774508u公开了一种沼气发酵罐顶部浮渣破壳装置，壳装置及其破壳方法。破壳装置包括导流筒和搅拌器，所述导流筒设置在沼气发酵罐内，导流筒的上端和下端均设置为喇叭口形状，中部为圆柱形，导流筒上端喇叭口顶面低于沼气发酵罐内的液面；搅拌器包括电机、减速器、搅拌轴和搅拌桨叶，电机设置在沼气发酵罐顶部，搅拌桨叶位于导流筒下端喇叭口下方，搅拌轴一端通过减速器与电机连接，另一端穿过导流筒内腔与搅拌桨叶连接。该破壳装置在用于去除流动性较强的原料浮渣时，能够很好的将原料浮渣打散，从而对浮渣进行有效去除，进而避免结壳现象发生。

然而，上述破壳装置在用于去除含固率高且组分之间的吸附性强的原料浮渣(如纤维素类原料)时，搅拌桨叶的转动更多的是起到使浮渣绕搅拌桨叶的轴线方向循环转动的作用，同时通过导流筒后的浮渣会与空气充分接触，进而使浮渣吸附更多的细泡，此外在实际的工程应用中，即使大幅度提高搅拌桨叶的转速，也不能有效克服上述缺陷，从而不能从根本上对浮渣进行去除，进而不能有效避免结壳现象的发生。

技术实现要素：

本发明针对现有发酵罐浮渣去除装置不能从根本上对浮渣进行去除的技术问题，提出一种能够从根本上对浮渣进行去除的发酵罐浮渣去除装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种发酵罐浮渣去除装置，包括内部形成有腔室的发酵罐，所述发酵罐的腔室内设置有搅拌组件，所述发酵罐上对应于所述发酵罐内浮渣层开设有出料口，所述发酵罐的出料口的下方开设有进料口，所述发酵罐连接有浮渣去除组件，所述浮渣去除组件包括可将浮渣及溶液从进料口输送至出料口的输料管道，所述输料管道的两端分别与所述发酵罐的进料口及出料口连通。

作为优选，所述浮渣去除组件还包括可将输料管道内浮渣粉碎的粉碎单元，所述粉碎单元固定设置于所述输料管道上。

作为优选，所述粉碎单元包括转轴，以及可与所述转轴同步转动的搅拌叶片，所述搅拌叶片与所述转轴同轴设置，所述搅拌叶片及所述转轴均位于所述输料管道的腔室内。

作为优选，所述粉碎单元还包括可驱动所述转轴转动的驱动件，所述驱动件的动力输出端与所述转轴连接，所述驱动件的固定端与所述输料管道固定连接。

作为优选，所述输料管道包括第一管道部及第二管道部，所述第一管道部的一端与所述发酵罐的出料口可拆卸密封连通，所述第一管道部的另一端侧部与所述第二管道部可拆卸密封连通，所述第二管道部的另一端与所述发酵罐的进料口可拆卸密封连通，所述粉碎单元的数量设置为多个，至少一个所述粉碎单元固定设置于所述第一管道部上，至少一个所述粉碎单元固定设置于所述第二管道部上。

作为优选，所述第一管道部远离所述发酵罐一端的侧部与所述第二管道部可拆卸密封连通，所述第一管道部远离所述发酵罐一端的端部与至少一个所述驱动件的固定端固定连接，所述第二管道部远离所述发酵罐一端的侧部与所述第一管道部可拆卸密封连通，所述第二管道部远离所述发酵罐一端的端部与至少一个所述驱动件的固定端连接。

作为优选，所述输料管道还包括第三管道部，所述第三管道部的一端与所述第一管道部远离所述发酵罐的一端可拆卸密封连通，所述第三管道部的另一端与所述第二管道部远离所述发酵罐的一端可拆卸密封连通，至少一个所述粉碎单元设置于所述第三管道部上。

作为优选，所述搅拌叶片为螺旋叶片或搅拌桨叶。

作为优选，所述发酵罐的腔室内设置有可将浮渣及溶液导向至所述发酵罐出料口的导流件，所述导流件对应于所述发酵罐出料口设置，所述导流件与所述发酵罐固定连接。

作为优选，所述导流件设置为挡板，所述导流件位于所述发酵罐的出料口处并与浮渣层接触。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明发酵罐浮渣去除装置通过设置所述输料管道，一方面能够使从所述发酵罐出料口排出的浮渣及溶液的体积被压缩，从而促进吸附于原料的气泡在所述输料管道的腔室内与原料之间得到有效的分离，另一方面，能够使原料在所述输料管道的腔室内与溶液进行充分混合，同时使原料在返回所述发酵罐后又与所述发酵罐内的溶液进行充分混合，从而使原料因充分吸收水分而比重得到大大升高，因此，本发明发酵罐浮渣去除装置能够使原料返回至所述发酵罐腔室内时无法再次形成浮渣，进而相对于现有的浮渣去除装置能够从根本上对浮渣进行去除。

2、本发明发酵罐浮渣去除装置通过在所述输料管道上设置粉碎单元，以此在所述输料管道腔室的有限空间内与浮渣充分接触，继而对浮渣进行充分打碎，即同时实现了对浮渣边输送、边去除及边打碎的过程，从而显著提高了发酵罐浮渣去除装置的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为图1中沿a-a截面方向结构示意图；

图3为本发明实施例中搅拌单元的内部结构示意图；

以上各图中：1、发酵罐；2、搅拌组件；2-1、搅拌轴；2-2、旋转桨；3、浮渣去除组件；3-1、输料管道；3-1-1、第一管道部；3-1-2、第二管道部；3-1-3、第三管道部；3-2、粉碎单元；3-2-1、转轴；3-2-2、搅拌叶片；3-2-3、驱动件；4、导流件；5、第一连接管道。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平方向”、“竖直方向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1至图3，一种发酵罐浮渣去除装置，包括内部形成有腔室的发酵罐1，所述发酵罐1上开设有进料口和出料口，所述发酵罐1的出料口对应于所述发酵罐1内的浮渣层开设，以用于将所述发酵罐1的浮渣有效排出，所述发酵罐1的进料口位于所述发酵罐1出料口的下方，所述发酵罐1的进料口用于接收所述发酵罐1出料口排出的物料，并使物料直接排入溶液中，进而避免原料与空气的接触，同时使原料与所述发酵罐1内的溶液充分接触；所述发酵罐1的腔室内设置有搅拌组件2，所述搅拌组件2一方面对所述发酵罐1内浮渣层下部的溶液进行搅拌，另一方面使所述发酵罐1内的浮渣旋转运动，进而使浮渣快速且顺利地通过所述发酵罐1出料口排出；所述发酵罐1连接有浮渣去除组件3，所述浮渣去除组件3包括可将浮渣及溶液从进料口输送至出料口的输料管道3-1，所述输料管道3-1的两端分别与所述发酵罐1的进料口及出料口连通。

本发明发酵罐浮渣去除装置通过设置所述输料管道3-1，一方面能够使从所述发酵罐1出料口排出的浮渣及溶液的体积被压缩，从而促进吸附于原料的气泡在所述输料管道3-1的腔室内与原料之间得到有效的分离，另一方面，能够使原料在所述输料管道3-1的腔室内与溶液进行充分混合，同时使原料在返回所述发酵罐1后又与所述发酵罐1内的溶液进行充分混合，从而使原料因充分吸收水分而比重得到大大升高，因此，本发明发酵罐浮渣去除装置能够使原料返回至所述发酵罐1腔室内时无法再次形成浮渣，进而相对于现有的浮渣去除装置能够从根本上对浮渣进行去除。此外，由于所述搅拌组件2在去除浮渣的过程中仅起到辅助的作用，因此无需对所述搅拌组件2的位置及搅拌速率进行严格的调节，进而使本发明发酵罐浮渣去除装置的工作效率得到显著的提高。

基于上述，作为本发明的一种实施方式，如图1和图2所示，所述搅拌组件2具体包括搅拌轴2-1、旋转桨2-2及驱动电机，所述搅拌轴2-1沿竖直方向设置，所述搅拌轴2-1的顶端与所述驱动电机的动力输出端连接，所述驱动电机用于驱动所述搅拌轴2-1转动，所述驱动电机的机座与所述发酵罐1固定连接，所述旋转桨2-2固定连接于所述搅拌轴2-1的底端，并且与所述搅拌轴2-1同步转动，所述旋转桨2-2用于伸入所述发酵罐1腔室内溶液中使溶液及溶液上方的浮渣循环运动；参见图1和图2，为了便于对所述输料管道3-1输送物料路径的设定，所述输料管道3-1包括第一管道部3-1-1、第二管道部3-1-2及第三管道部3-1-3，所述第一管道部3-1-1的一端与所述发酵罐1的出料口可拆卸密封连通，所述第一管道部3-1-1的另一端与所述第三管道部3-1-3的一端可拆卸密封连通，所述第三管道部3-1-3的另一端与所述第二管道部3-1-2的一端可拆卸密封连通，所述第二管道部3-1-2的另一端与所述发酵罐1的进料口可拆卸密封连接，以此通过将所述输料管道3-1分割成多个独立的模块，一方面便于对所述输料管道3-1位姿进行调节，即便于对物料输送的路径进行调节，从而能够以最高效的方式对物料进行传送，另一方面，能够根据实际需要对输料管道3-1的各独立模块进行选择或更换。此外，通过将所述输料管道3-1分成所述第一管道部3-1-1、所述第二管道部3-1-2及所述第三管道部3-1-3，使其与所述发酵罐1构成四边形结构，进而更加有利于安装过程中对所述输料管道3-1位姿的调节。

具体的，如图1和图2所示，所述第一管道部3-1-1与所述第三管道部3-1-3之间连接有第一连接管道5，所述第一管道部3-1-1远离所述发酵罐1一端的侧部开设有通孔，所述第三管道部3-1-3靠近所述第一管道部3-1-1一端的侧部开设有通孔，所述第一连接管道5的两端分别与所述第一管道部3-1-1的通孔及所述第三管道部3-1-3的通孔密封连通；同理，所述第三管道部3-1-3与所述第二管道部3-1-2之间连接有第二连接管道，在此不细述；作为优选的，所述第一管道部3-1-1自所述发酵罐1至所述第三管道部3-1-3的方向向下倾斜设置，所述第三管道部3-1-3沿竖直方向设置，所述第二管道部3-1-2沿水平方向设置。

进一步，由于考虑到所述搅拌组件2对浮渣粉碎的效果有限，而体积较大的浮渣在所述输料管道3-1的腔室达到内充分吸水及分离气泡的效果所需要的时间较长，进而会影响装置去除浮渣的工作效率，因此为了提高装置去除浮渣的工作效率，参见图1至图3，所述浮渣去除组件3还包括可将输料管道3-1内浮渣粉碎的粉碎单元3-2，所述粉碎单元3-2固定设置于所述输料管道3-1上，以此在所述输料管道3-1腔室的有限空间内与浮渣充分接触，继而对浮渣进行充分打碎，即同时实现了对浮渣边输送、边去除及边打碎的过程，从而显著提高了发酵罐浮渣去除装置的工作效率。

具体的，如图1至图3所示，所述粉碎单元3-2包括转轴3-2-1，可与所述转轴3-2-1同步转动的搅拌叶片3-2-2，以及可驱动所述转轴3-2-1转动的驱动件3-2-3，所述粉碎单元3-2的数量设置为多个，至少一个所述粉碎单元3-2固定设置于所述第一管道部3-1-1上，如图3所示，所述搅拌叶片3-2-2优选为螺旋叶片，所述搅拌叶片3-2-2与所述转轴3-2-1同轴设置，即与所述转轴3-2-1构成螺旋轴，所述搅拌叶片3-2-2及所述转轴3-2-1均位于所述输料管道3-1的腔室内，所述第一管道部3-1-1远离所述发酵罐1一端的端部开设有通孔，所述转轴3-2-1的端部套接于所述第一管道部3-1-1的通孔内并与所述驱动件3-2-3连接，所述驱动件3-2-3位于所述第一管道部外，所述驱动件3-2-3的固定端与所述第一管道部远离所述发酵罐1一端的端部固定连接，所述驱动件3-2-3的动力输出端与所述转轴3-2-1的端部连接，以驱动所述转轴3-2-1转动；同理，至少一个所述粉碎单元3-2固定设置于所述第二管道部3-1-2上，至少一个所述粉碎单元3-2固定设置于所述第三管道部3-1-3上，在此不细述。

本发明发酵罐浮渣去除装置通过设置螺旋轴，一方面对所述输料管道3-1腔室内的浮渣进行充分粉碎，继而使粉碎后的浮渣气泡快速排出，同时使粉碎后的浮渣快速与溶液进行充分混合，另一方面，通过螺旋转动能够促进浮渣及溶液沿既定方向快速输送，因此本发明的上述设置能够在最短时间内实现对浮渣的有效去除。

作为优选的，所述驱动件3-2-3可以为伺服电机、步进电机或液压马达其中之一种。

另外，所述搅拌叶片3-2-2可以为锯齿状，以此能够更加高效的对浮渣进行粉碎。

需要说明的是，上述螺旋轴可替换为搅拌桨，即所述搅拌叶片3-2-2为搅拌桨叶，同时所述搅拌叶片3-2-2可沿所述转轴3-2-1轴线方向设置有多个。

进一步，为了保证所述发酵罐1内的浮渣能够全部进入所述输料管道3-1内，参见图1和图2，所述发酵罐1的腔室内设置有可将浮渣及溶液导向至所述发酵罐1出料口的导流件4，所述导流件4对应于所述发酵罐1出料口设置，所述导流件4与所述发酵罐1固定连接。本发明发酵罐浮渣去除装置通过设置导流件4能够在所述发酵罐1的出料口处对循环运动的浮渣进行阻挡，继而将被阻挡的浮渣变向，以通过所述发酵罐1的出料口流入所述输料管道3-1的腔室内，从而有效保证了所述发酵罐1内的浮渣能够全部进入所述输料管道3-1内，进而保证了所述发酵罐1内的全部浮渣均得到充分的去除。

具体的，如图1和图2所示，所述导流件4设置为挡板，所述导流件4位于所述发酵罐1的出料口处并与浮渣层接触，所述导流件4位于所述发酵罐1出料口沿浮渣运行方向的侧方，所述导流件4与所述发酵罐1固定连接，所述导流件4的底部伸入至所述发酵罐1腔室内的溶液中，所述导流件4的顶部高于所述发酵罐1腔室内浮渣层的高度。本发明发酵罐浮渣去除装置通过将导流件4设置为挡板，保证了对所述发酵罐1腔室内浮渣高效导流的同时，大大简化了结构，以及降低了成本。

为了更好的理解本发明的技术方案，参见图1至图3，本发明发酵罐浮渣去除装置的工作过程如下：

首先使所述搅拌组件2运行，以使所述发酵罐1腔室内的浮渣及溶液因获得动能而做循环运动(沿如图2所示的箭头方向运动)，继而使所述发酵罐1腔室内的浮渣及溶液在所述导流件4的导流作用下向所述发酵罐1出料口方向输送，并经过所述发酵罐1的出料口输送至所述输料管道3-1的腔室内；浮渣在输料管道3-1腔室内因空间体积的减小而受到挤压，继而将气泡排出,此时通所述驱动件3-2-3驱动所述转轴3-2-1转动，继而使所述搅拌叶片3-2-2对浮渣进行充分粉碎，以促进气泡与原料迅速分离，以及使原料与溶液进行充分混合；最后，充分吸附水分后的原料通过所述发酵罐1的进料口返回至所述发酵罐1腔室的溶液内，并因比重较大且无气泡吸附而无法再次形成浮渣，与此同时，未充分吸附水分的原料经所述发酵罐1的进料口也返回至所述发酵罐1腔室的溶液内，并且通过与所述发酵罐1腔室的溶液充分混合，实现了对水分的充分吸收，进而使其自身因比重较大且无气泡吸附而无法再次形成浮渣。