专利名称：一种多元物料预处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物质能源装置技术领域，特别涉及一种多元物料预处理装置。
背景技术：
生物燃气在人们生活及工业生产中占着重要的角色，燃气是气体燃料的总称，它能燃烧释放出热量，供居民和工业企业使用。部分燃料气体可以利用原料发酵人工制造，例如使用农作物秸杆或畜禽粪便，但无论是农作物秸杆类还是畜禽粪便，在进行制备气体前都要进行预处理，这就涉及到原料预处理装置。就目前而言，由于不同原料的理化性能不同，预处理方式差别也较大，对畜禽粪便，一般采用调配搅拌池与泵结合；对农作物秸杆类，采取侧草机、锤式粉碎机、搅拌池与泵结合。这两种原料都有向对应的预处理装置，但是这两种物料对应的预处理装置都有无法弥补的缺陷，农作物秸杆类原料预处理装置只能针对秸杆进行预处理，畜禽粪便原料预处理装置也是同样的道理，这就对生物燃气的制备有了很大的限制，同一个生物质燃气工程只能投资几套不同的预处理系统，或者无法使用多元物料。另外，在我们生活中每天都产生大量的生活垃圾，其总量远远超出畜禽粪便和农作物秸杆的量，但是就当前技术对生活垃圾、其他农产品加工废弃物的破碎，在沼气工程中的应用还几乎是空白。这使得我国每年产生的大量有机废弃物无法得到有效利用，无害化与资源化率较低，而生物质燃气工程出现原料季节性短缺、运行不稳定。并且农作物秸杆类原料预处理设备，包括铡草机、锤式粉碎机等，这些装置为开放式高速撞击结构，工作时速度一般在3000rpm以上，功率消耗大，振动引起的噪音现场测定超过85dBa，粉碎后的物料飞散，粉尘污染严重。国家“十一五”科技支撑计划鼓励相关科研院所进行了相关技术研究，但目前缺乏有效进展和应用成果。制备生物燃气时需要对发酵工艺中PH值进行监测，一般通过调节干物质浓度和进料量来控制。由于发酵过程滞后性，同时发酵反应器体积远远大于进料量，通过这种后调节方式，往往造成发酵过程波动性大，微生物类群及数量也无法掌握，产气效率低且不稳定。因此，提供一种多元物料预处理装置，实现可同时对多种原料进行预处理，并进行原料营养调配，以达到提高生物质燃气工程对原料的适应性，同时提高发酵产气率和稳定性，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种多元物料预处理装置，实现了可同时对多种原料进行预处理， 并对原料进行营养调配，以达到提高生物质燃气工程对原料的适应性，同时提高了发酵产气率和稳定性。本发明提供的多元物料预处理装置，包括底架；
安装于所述底架一端的螺旋箱体，在所述螺旋箱体内部安装有两个处于同一水平面的左螺杆和右螺杆，所述左螺杆和右螺杆上均设有变螺距的叶片，且所述左螺杆和右螺杆上的叶片交叉排列；所述螺旋箱体一端的上方设有进料斗，在另一端下方设有出料斗； 所述螺旋箱体的两侧分别设有营养物质进口和污水进口；安装于所述底架另一端，用于驱动所述左螺杆和右螺杆相对转动的动力装置；安装在所述螺旋箱体内，用于探测所述螺旋箱体内物料配比浓度的传感器探头；营养配置装置，所述营养配置装置设置有营养配方数据库，所述营养配置装置的一端与所述传感器探头相连，用于接收所述传感器探头检测到的参数，所述参数用于指示物料中含微生物的活性污水的含量，另一端通过活性污水泵与所述污水进口相连，在所述参数指示物料中缺少活性污水时，启动所述活性污水泵。优选的，在上述多元物料预处理装置中，所述左螺杆和右螺杆分别通过轴承支撑于所述底架上，且所述左螺杆和右螺杆的端部分别安装有齿轮，两个所述齿轮相啮合；所述动力装置为电机，所述电机通过联轴器与所述左螺杆或右螺杆相连。优选的，在上述多元物料预处理装置中，所述左螺杆和右螺杆上叶片的螺距为从所述进料斗一端向所述出料斗一端方向逐渐减小。优选的，在上述多元物料预处理装置中，所述叶片的截面为锥形结构。优选的，在上述多元物料预处理装置中，所述进料斗的底部设有偏心活动栅板。优选的，在上述多元物料预处理装置中，在所述螺旋箱体的两端分别设有第一连接板和第二连接板；所述左螺杆和右螺杆没有设置齿轮的一端，分别设置有轴封系统。优选的，在上述多元物料预处理装置中，包括输送装置，所述输送装置安装于所述出料斗的下方。本发明提供的多元物料预处理装置，采用变距双螺旋结构，能对多元物料进行处理，使物料颗粒保持20mm以下，物料混合效果良好，同时拓展了原料的来源，极大提高了有机废物的无害化处理量；另外，本装置切割、粉碎和混合一体化，功率大大降低，且速度控制在300rpm以下，振动小、噪音小；在营养配置装置中包含物料营养配置库，根据原料种类和传感器探头反映的粘度情况，可从物料营养配置库中确定补加的污水和营养物，对原料进行调节，使物料营养均衡，提高产气率和稳定性；并且，本装置的成本仅为同类预处理装置的六分之一，极大的节约了成本。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例提供的多元物料预处理装置的俯视图；图2为本发明实施例提供的多元物料预处理装置的主视图；图3为本发明实施例提供的多元物料预处理装置的剖视图A-A。
具体实施方式
本发明提供了一种多元物料预处理装置，实现了同时对多种原料进行预处理，并对原料进行营养调配，以达到提高生物质燃气工程对原料的适应性，同时提高了发酵产气率和稳定性。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参考图I、图2和图3，图I为本发明实施例提供的多元物料预处理装置的俯视图；图2为本发明实施例提供的多元物料预处理装置的主视图；图3为本发明实施例提供的多元物料预处理装置的剖视图A-A。本发明提供的多元物料预处理装置包括底架15、动力装置I、螺旋箱体、传感器探头16和营养配置装置8。其中动力装置I和螺旋箱体分别安装在底架15的两端；在螺旋箱体内安装有两个处于同一水平面的左螺杆4和右螺杆5，在螺杆和右螺杆5上均设有变螺距的叶片，左螺杆 4和右螺杆5上的叶片交叉排列，螺旋箱体外侧一端的上方设有进料斗9，在另一端下方设有出料斗14，且螺旋箱体外部两侧面分别设有营养物质进口 3和污水进口 10。传感器探头16安装于螺旋箱体内部底端，用于探测所述螺旋箱体内物料配比浓度；传感器探头16与外部的营养配置装置8相连，用于接收传感器探头16检测到的参数， 营养配置装置8的另一端通过活性污水泵与螺旋箱体的污水进口 10相连，用于在该参数指示需添加的活性污水或微生物菌种，在螺旋箱体内的物料缺少活性污水时，对应的启动所述活性污水泵向螺旋箱体内输送活性污水；在螺旋箱体内的物料缺少微生物时，直接由所述营养物质进口 3输送所需微生物菌种，保证物料处于营养平衡。本发明的多元物料预处理装置在操作时，先启动动力装置1，使得螺旋箱体内的左螺杆4及右螺杆5保持在300rpm的速度转动，再将多种物料例如秸杆、禽畜粪便和生活垃圾等由进料斗9送入螺旋箱体内，经设计独特的左螺杆4及右螺杆5上叶片的切割作用，最终多元物料被切割成为长度在20_以下，在此过程中，安装于螺旋箱体内的传感器探头16 将检测到的多元物料的参数传送到营养配置装置8，营养配置装置8通过自身的营养数据库，分析出多元物料所缺少的活性活性污水或微生物菌种，当物料缺少活性污水时，对应的启动所述活性污水泵向螺旋箱体内输送活性污水；当物料缺少微生物时，直接由所述营养物质进口 3输送所需微生物菌种，保证物料处于营养平衡。通过上述技术方案我们可以了解到，本发明提供的多元物料预处理装置，采用变距螺旋结构，能对多元物料进行处理，使物料颗粒保持20mm以下，物料混合效果良好，同时拓展了原料的来源，极大提高了有机废物的无害化处理量；另外，本装置切割、粉碎和混合一体化，功率大大降低，且速度控制在300rpm以下，振动小、噪音小；在营养配置装置8中包含物料营养配置库，根据传感器探头16反映的原料营养情况，可从物料营养配置库中确定缺少的营养物，对原料进行调节，使物料营养均衡，提高产气率和稳定性；并且，本装置的成本仅为同类原料预处理装置的六分之一，极大的节约了成本。本发明中，螺旋箱体内的左螺杆4和右螺杆5分别通过轴承11支撑于底架15上， 且在左螺杆4和右螺杆5的端部分别安装有齿轮12，两个齿轮12相互啮合；本发明中的动力装置I为电机，且电机通过联轴器13与左螺杆4或右螺杆5相连，带动左螺杆4与右螺杆5转动。轴承11装置对左螺杆4与右螺杆5启到固定和支撑的作用，确保两者能始终稳定的转动，本发明中的动力装置I为电机，电机通过与联轴器13与左螺杆4或右螺杆5相连， 为其提供动力使其转动，且在左螺杆4和右螺杆5的端部分别安装有齿轮12，进而一个螺杆转动通过齿轮12作用，就可以带动另一个螺杆转动，使左螺杆4与右螺杆5保持相向转动， 用于切割物料。为了进一步优化上述技术方案，左螺杆4和右螺杆5上叶片的螺距都是沿进料斗 9 一端向出料斗14 一端方向逐渐减小；将进料斗9下方的叶片螺距相对较大，这样有利于落入的物料进入叶片的缝隙，迅速的对物料进行切割，且叶片螺距大能有效的缓减物料结团现象。为了优化左螺杆4及右螺杆5上叶片的切割效果，本发明中将叶片的横截面设置为锥形结构；锥形结构顶端很薄，能够快速有效色切割物料，确保所有物料被切割，且长度保持在20mm以下，锥形结构越向下越厚，无论叶片切割的为何种物料，叶片的安全性都很高，且大大延长了叶片的使用寿命。为了进一步优化上述技术方案，在进料斗9的底部设有偏心活动栅板；向进料斗9 内添加物料时都被偏心活动栅板所挡，只有物料达到一定重量后，偏心活动栅板才翻转，使物料进入螺旋箱体内，这种设计使得每次进入螺旋箱体内物料的量是恒定的，这样营养配置装置8就能根据重量，对物料进行营养配送，确保营养平衡；另外，增加偏心活动栅板后物料是从一定的高度落下的，这在很大程度上缓减了物料的结团现象。为了进一步优化上述技术方案，在本发明的螺旋箱体两端分别安装有第一连接板 7和第二连接板2 ;所述左螺杆4和右螺杆5上，在无齿轮12的一端，分别设置有轴封6系统；第一连接板7与第二连接板2均为中空的椭圆形结构，套在左螺杆4旋及右螺杆5上，并分别固定在螺旋箱体的两端，使螺旋箱体内部形成一个相对独立封闭的空间，将物料与其他装置隔离开，再配合活性污水的使用，极大的降低了装置内的粉尘量，改善了操作环境， 另外，在左螺杆4和右螺杆5上没有安装齿轮12的一端，分别设置有轴封6装置，防止物料从螺杆的末端排到外界，对物料形成一定的保护。在本发明的多元物料预处理装置中，还包括安装于出料斗14下方的输送装置；多元物料经过预处理装置的处理后由出料斗14排出，此时，物料的长度都在20mm以下，且物料的营养成分配比浓度合理，可以直接进行后续的发酵程序，可采用螺旋输送或泵输送等将多元物料输送到发酵装置内，进行发酵，使整个发酵工程连续进行。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种多元物料预处理装置，其特征在于，包括底架(15)；安装于所述底架(15) —端的螺旋箱体，在所述螺旋箱体内部安装有两个处于同一水平面的左螺杆(4)和右螺杆(5)，所述左螺杆(4)和右螺杆(5)上均设有变螺距的叶片， 且所述左螺杆(4)和右螺杆(5)上的叶片交叉排列；所述螺旋箱体一端的上方设有进料斗(9)，在另一端下方设有出料斗(14);所述螺旋箱体的两侧分别设有营养物质进口(3)和污水进口 (10)；安装于所述底架(15)另一端，用于驱动所述左螺杆(4)和右螺杆(5)相对转动的动力装置⑴；安装在所述螺旋箱体内，用于探测所述螺旋箱体内物料配比浓度的传感器探头(16)；营养配置装置(8)，所述营养配置装置(8)设有营养配方数据库，所述营养配置装置 (8)的一端与所述传感器探头(16)相连，用于接收所述传感器探头(16)检测到的参数，所述参数用于指示物料中含微生物的活性污水的含量，另一端通过活性污水泵与所述污水进口(10)相连,在所述参数指示物料中缺少活性污水时,启动所述活性污水泵。
2.根据权利要求I所述的多元物料预处理装置，其特征在于，所述左螺杆⑷和右螺杆(5)分别通过轴承(11)支撑于所述底架(15)上，且所述左螺杆(4)和右螺杆(5)的端部分别安装有齿轮(12)，两个所述齿轮(12)相啮合；所述动力装置(I)为电机，所述电机通过联轴器(13)与所述左螺杆(4)或右螺杆(5) 相连。
3.根据权利要求I所述的多元物料预处理装置，其特征在于，所述左螺杆(4)和右螺杆(5)上叶片的螺距从所述进料斗(9) 一端向所述出料斗(14) 一端方向逐渐减小。
4.根据权利要求I所述的多元物料预处理装置，其特征在于，所述叶片的横截面为锥形结构。
5.根据权利要求I所述的多元物料预处理装置，其特征在于，所述进料斗(9)的底部设有偏心活动栅板。
6.根据权利要求I所述的多元物料预处理装置，其特征在于，在所述螺旋箱体的两端分别设有第一连接板7和第二连接板⑵；所述左螺杆⑷和右螺杆(5)上，在无齿轮(12) 的一端，分别设置有轴封(6)。
7.根据权利要求I所述的多元物料预处理装置，其特征在于，包括输送装置，所述输送装置安装于所述出料斗(14)的下方。
全文摘要
本发明提供的多元物料预处理装置，采用变距双螺旋结构，能对多元物料进行处理，使物料颗粒保持20mm以下，物料混合效果良好，同时拓展了原料的来源，极大提高了有机废物的无害化处理量；另外，本装置切割、粉碎和混合一体化，功率大大降低，且速度控制在300rpm以下，振动小、噪音小；在营养配置装置中包含物料营养配置库，根据原料种类和传感器探头反映的粘度情况，可从物料营养配置库中确定补加的污水和营养物，对原料进行调节，使物料营养均衡，提高产气率和稳定性；并且，本装置的成本仅为同类预处理装置的六分之一，极大的节约了成本。
文档编号B01F15/04GK102580596SQ20121000878
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者胡国全, 邓良伟, 雷云辉 申请人:农业部沼气科学研究所