采用流体对物料堆体的局部进行参数调整的方法及装置与流程

本发明涉及一种厌氧干发酵的方法及实施该方法的装置，特别是采用调参流体对厌氧干发酵物料堆体的局部进行发酵参数调整的方法，以及实施该方法的装置。

背景技术：

在厌氧干发酵过程中，通常需要对发酵参数例如发酵物料的ph值、水份含量、温度、接种物浓度等进行调整，以保证较好的发酵效果。

厌氧干发酵反应器中不可泵送的发酵物料所形成的堆体被称为物料堆体。在现有技术中，调整物料堆体发酵参数的主要方法之一，是向物料堆体整体输入可改变发酵参数的流体，de102006047828，cn103911281a，de102006044353，fr2981086(a1)等是在厌氧发酵过程中向物料堆体整体进行液体接种物的喷淋，而w02014027165(a1)是在发酵过程中向物料堆体整体进行充气；另外，通过对物料堆体整体进行机械搅拌，也可以达到或加强调整参数的效果，例如cn101768539a，cn101768542a，cn101798562a，cn105087366a等。

由于物料堆体各局部区域的发酵条件和状态各不相同，上述参数调整方法会对堆体中正常发酵的局部区域产生不利影响，还会浪费大量的能量和调参流体。

技术实现要素：

本发明采用调参流体对厌氧干发酵的物料堆体的局部进行参数调整的方法(以下简称本发明局部调参方法)，包括以下步骤(b)：

步骤(b)将调参流体经由流体通道输送到目标局部区域，所述目标局部区域是物料堆体中任意一个需要改变发酵条件的局部区域；

其特点在于在执行步骤(b)之前，先执行如下步骤(a)：

步骤(a)使流体通道的出口相对物料堆体运动，并达到目标局部区域中。

本发明对物料堆体的局部进行参数调整的方法，其特点在于在执行步骤(b)之时或/和之后，执行如下步骤(c)：

步骤(c)将目标局部区域中的调参流体和发酵物料进行混合。

调整发酵条件即发酵参数的操作简称为调参；物料堆体中需要进行调参的局部区域被称为目标局部区域；在厌氧发酵过程中，物料堆体的任何区域都有可能变成目标局部区域。

调参流体通常是能够泵送的、用于添加到发酵物料中改变其发酵条件的流体物质，例如，回流渗沥液、回流沼气等。

本发明的方法可以将调参流体直接输送到目标局部区域，不会对堆体的其它区域产生不良影响，同时还能节省大量的调参流体和能量。

当输出调参流体的出口不在目标局部区域时，采用停止给流体通道供应流体的措施，就可以避免调参流体由上述出口输出到目标局部区域以外的其它局部区域。

实施本发明局部调参方法的装置，包括一个带有螺旋叶片、可进入物料堆体的悬臂螺旋搅龙，其特点是：还包括至少一条与悬臂螺旋搅龙固定连接的流体通道，所述流体通道输出流体的出口可以达到物料堆体中的任何一个局部区域内。

悬臂螺旋搅龙可进入物料堆体中的一端被称为悬臂端，其另一端被称为驱动端。

悬臂螺旋搅龙绕其旋转轴旋转时，可以沿其旋转轴方向方便地进、出物料堆体。

至少可以用如下方法完成局部调参操作：首先让悬臂搅龙沿旋转轴线方向运动到物料堆体之外；将螺旋搅龙运动至旋转轴线的延长线通过堆体中目标局部区域的位置；沿旋转轴线方向将悬臂螺旋搅龙运动到物料堆体内，直至流体通道的出口到达目标局部区域；然后，让物料堆体之外的调参流体经由流体通道并从出口流到目标局部区域中，并随着螺旋搅龙的搅拌而与该局部区域中的发酵物料混合。上述所谓的“运动”，都是指螺旋搅龙相对于物料堆体的运动。

显然，上述局部调参操作不会对目标局部区域以外的其它区域产生影响。

通过对发酵状态不佳的目标局部区域分别进行调参，可以使物料堆体整体达到较佳发酵状态。

实施本发明局部调参方法的装置，其一个特点是，悬臂螺旋搅龙还包括管状旋转轴，并且所述管状旋转轴的内部通道构成流体通道的一部分。

所述管状旋转轴连接驱动装置和螺旋叶片，将驱动装置输出的旋转运动传递给螺旋叶片，并且是螺旋叶片的旋转中心轴。

实施本发明局部调参方法的装置，其一个特点是，还包括一个在物料堆体之外、与旋转轴密封连接、可以容纳调参流体的调参流体容器，所述调参流体容器的内部空间与所述管状旋转轴的内部通道连通。

所述调参流体容器与旋转轴的密封连接是通过例如轴承及密封圈完成的，其功能是使旋转轴能够流体密封地穿过流体容器的壁。

实施本发明局部调参方法的装置，其一个特点是，所述流体通道中的调参流体的压强是可以调整的。

对调参流体压强的调整，有利于将调参流体输入到物料堆体中的目标局部区域之中。

附图说明

图1至图3显示的是实现本发明局部调参方法第一实施例的装置，其中

图1是实现本发明局部调参方法第一实施例的装置在进行调参操作时的剖面图；

图2和图3分别是图1中i、ii处的局部放大图；

图4到图6显示的是实现本发明局部调参方法第二实施例的装置，其中

图4是实现本发明局部调参方法第二实施例的装置在进行调参操作时的剖面图；

图5和图6分别是图4中iii、iv处的局部放大图。

具体实施方式

在第一实施例中，物料堆体10在进行高温厌氧发酵，调参流体20是沼气，局部调参的目的是将高温沼气输送到目标局部区域中，以提高该区域中物料的温度。

如图1所示，实现本发明局部调参方法第一实施例的装置100包括由管状转轴112和螺旋叶片111构成的螺旋搅龙110，驱动装置122驱动伸入物料堆体10中的螺旋搅龙110绕转轴112旋转，可在物料堆体10中的局部区域进行搅拌混合，同时也可以使螺旋搅龙110沿其旋转轴线s-s的方向方便地进出物料堆体10。

其中物料堆体10相对于反应器130是静止的。

驱动装置122是液压动力装置，可以安全地在厌氧环境中运行，因此在物料堆体10之上的螺旋搅龙110可以相对物料堆体10进行水平方向的平动，这样，旋转轴线s-s的延长线可以穿过堆体10中的任何一个局部区域。

如图1至图3所示，在转轴112的驱动端有一个使转轴112的内部通道119与转轴112外部连通的进口116，在转轴112的悬臂端有至少一个可以将转轴112的内部通道119与目标局部区域连通的出口120、121。进口116、转轴112内部通道119、出口120和121构成了流体通道118。

如图2所示，密封件115将转轴112穿过调参流体容器113的上、下壁之处密封，调参流体容器113的内部空间117通过进口116与转轴112的内部通道119连通。另外，调参流体容器113还通过管114与图中没有显示的调参流体源连通。这样，无论转轴112转动与否，调参流体源中的调参流体20都能够流经管114、调参流体容器内部空间117、流体通道118到达目标局部区域。

其中，调参流体20的压强由调参流体源控制和调整。

显然，装置100对目标局部区域可以分别进行机械搅拌操作和调参流体输送操作，也可以同时进行上述两种操作。

在本发明第一实施例中，采用以下步骤对物料堆体10进行局部调参：

步骤a：在物料堆体10之上使螺旋搅龙110相对物料堆体10运动，至其旋转轴线s-s的延长线穿过物料堆体10中的目标局部区域；

步骤b：旋转转轴112；

步骤c：使螺旋搅龙110沿旋转轴线s-s的方向相对物料堆体10向下运动，直至出口120、121到达目标局部区域；

步骤d：使来自调参流体源的调参流体20流过流体通道118，从出口120、121流出，到达目标局部区域。

步骤e：沿旋转轴线s-s的方向使螺旋搅龙110相对于物料堆体10向上运动，直至其离开物料堆体10。

在上述步骤中，调参流体20没有流经目标局部区域之外的区域。

在第二实施例中，物料堆体11在进行干式厌氧发酵，调参流体30是含有大量产甲烷菌的回流渗沥液。局部参数调整的目的是将回流渗沥液输送到目标局部区域中，以提高该区域中产甲烷菌的浓度。

其中，假设物料堆体11在垂直于图纸平面方向具有较小的尺寸，这样，图中所示的调参流体出口220、221可以到达所有的局部区域。

如果实际物料堆体在垂直于图纸平面方向具有较大尺寸，则可以将其分成数个上述物料堆体11，各物料堆体11采用一个局部调参装置200，即可完成整个实际物料堆体的局部调参操作。

如图4所示，实现本发明局部调参方法第二实施例的装置200包括由管状转轴212和螺旋叶片211构成的螺旋搅龙210，驱动装置222驱动伸入物料堆体11中的螺旋搅龙210绕转轴212旋转，可在物料堆体11中的局部区域进行搅拌混合，同时也可以使螺旋搅龙210沿其旋转轴线s1-s1的方向方便地进出物料堆体11。

由柔性膜构成的密封软筒232防止了反应器内部通过开口231与大气连通。

其中物料堆体11相对于反应器230沿箭头d所示方向运动。

由于开口231的限制，螺旋搅龙210只能沿旋转轴线s1-s1上下运动。

如图4至图6所示，在转轴212的驱动端有一个使转轴212的内部通道219与转轴212外部连通的进口216，在转轴212的悬臂端有至少一个可以将转轴212的内部通道219与目标局部区域连通的出口220、221。进口216、转轴212内部通道219、出口220和221构成了流体通道218。

如图5所示，密封件215将转轴212穿过调参流体容器213的下壁之处密封，调参流体容器213的内部空间217通过进口216与转轴212的内部通道219连通。另外，调参流体容器213还通过管214与图中没有显示的调参流体源连通。这样，无论转轴212转动与否，调参流体源中的调参流体30都能够流经管214、调参流体容器内部空间217、流体通道218到达目标局部区域。

由于调参流体容器213的内部与外界连通，因此，调参流体30只能够是液体。在进行调整时，可以通过改变调参流体30在调参流体容器213中的液面高度，实现对调参流体30压强的调整。

另外，通过调整上述调参流体30即回流渗沥液的温度，还可以调整目标局部区域内物料的温度。

显然，装置200可以对目标局部区域分别进行机械搅拌操作和输送调参流体操作，也可以同时进行上述两种操作。

在本发明第二实施例中，采用以下步骤对物料堆体11进行局部调参：

步骤e：当使螺旋搅龙210在物料堆体11之上时，让物料堆体11沿箭头d的方向运动，至旋转轴线s1-s1的延长线穿过物料堆体11中的目标局部区域；

步骤f：旋转转轴212；

步骤g：沿旋转轴线s1-s1的方向使螺旋搅龙210相对于物料堆体11向下运动，直至出口220、221到达目标局部区域中；

步骤h：使来自调参流体源的调参流体30流过流体通道218，从出口220、221流出，到达目标局部区域，同时螺旋搅龙210对目标局部区域进行搅拌。

步骤i：沿旋转轴线s1-s1的方向使螺旋搅龙210相对于物料堆体11向上运动，直至其离开物料堆体11。

在上述步骤中，调参流体30没有流经目标局部区域之外的区域。

在上述的实施例中，流体通道出口的数量和位置分布，是根据物料种类、目标局部区域通常的形状和体积来确定的，以保证送达的调参流体能够均匀地分布在目标局部区域中。

本发明的流体通道可以有不同于上述实施例的多种形式，例如，可以采用一个单独的管路来形成流体通道；另外，还可以在螺旋叶片上设置流体通道的出口。类似上述这样的改变仍然在本发明的范围内，且不对本发明构成限定。

所述所有实施例并不构成对本发明的限定，在本发明的范围内，所述各实施例及其特征可以进行任意组合而不会背离本发明的构思框架。