大田农作物秸秆分布式生物反应堆降解装置的制作方法

1.本实用新型涉及生态农业技术领域，具体来说涉及一种大田农作物秸秆分布式生物反应堆降解装置。


背景技术：

2.秸秆生物反应堆技术是继2014年后，农业农村部会同国家发展改革委编制的《秸秆综合利用技术目录(2021)》所推广的主要秸秆肥料化模式之一。秸秆生物反应堆技术特点以大田作物秸秆为生产对象，依据微生物降解、农作物营养吸收、光合作用、碳循环平衡的自然规律，人为调控缓慢释放发酵产生的热能和二氧化碳促进光合作用，获取改良土壤所需的有机质、营养物质，提高设施大棚内农作物产量。例如：中国专利cn201320869507公开的一种呼吸内置式生物反应堆降解装置，特点是：装置制造成本低，耗能低，通过提供热能，施用气肥(二氧化碳)提高农作物产量，很受农民和当地政府的喜爱。但是，该专利与现行秸秆生物反应堆装置共存的技术问题是：由于反应堆覆盖包裹的柔性材质不能承受较大外力，致使反应堆容积截面偏小，限制了物料容量；转化物料处于静止状态和自然环境，降解受自然环境因素影响比较大，周期漫长，容量小、产能低。限制了其在农业生产中大田农作物秸秆转化利用能力。中国专利cn108689739a公开了一种卧式好氧有机肥发酵系统装置，其特点是通过燃烧秸秆发热提高物料反应温度、密封反应器、优化补水和补气发酵条件等，加速微生物熟化程度，缩短降解时间，防止二次污染。该专利与现行同类装置共存的技术缺陷是：无论在装置系统内完成二次发酵方法；还是装置内完成第一次发酵后，通过装置外自然堆放完成第二次发酵的技术方法，都不能够解决好缩短生产周期与提高质量的相互制约技术疑难，没有考虑秸秆生物热能和二氧化碳深度利用问题，限制了其在大田农作物秸秆资源转化应用。因此，针对我国农业生产的大田农作物秸秆资源转化和深度利用紧迫需要，不断研发高产能的转化技术和装置，提高生态农业生产力，满足农业生态转型绿色发展。成为本领域技术人员的一个重要的研究方向。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在提供一种大田农作物秸秆分布式生物反应堆降解装置，能够应用于大田农作物秸秆生物转化，不受环境影响和限制，秸秆物料经过杀虫灭菌还田维护土壤健康；获取土壤有机质和营养物质后还田，为农作物提供安全的营养物质；收集利用秸秆生物质能和二氧化碳，促进大田农作物光合作用和提升土壤碳库等深度利用。
4.其采用的技术方案如下：
5.一种大田农作物秸秆分布式生物反应堆降解装置，其包括：
6.一个主降解装置，一个分料机和至少两个后降解装置；
7.所述主降解装置包括第一入料斗，第一降解滚筒，第一电机组，第一水雾喷射机，第一滚动托轮机架和第一出料斗；所述第一降解滚筒的一端装设有第一输入固定端盖、另一端装设有第一输出固定端盖；所述第一入料斗安装在第一输入固定端盖上、与第一降解
滚筒导通连接；所述第一水雾喷射机和第一出料斗分别安装在第一输出固定端盖上、与第一降解滚筒导通连接；所述第一滚动托轮机架用于托举第一降解滚筒；所述第一电机组用于驱动第一降解滚筒滚动；
8.所述至少两个后降解装置分别包括第二入料斗，第二降解滚筒，第二电机组，第二水雾喷射机，第二滚动托轮机架和第二出料斗；所述第二降解滚筒的一端装设有第二输入固定端盖、另一端装设有第二输出固定端盖；所述第二入料斗连接第二输入固定端盖并伸入第二降解滚筒内；所述第二水雾喷射机和第二出料斗分别安装于第二输出固定端盖上、与第二降解滚筒导通连接；所述第二滚动托轮机架用于托举第二降解滚筒；所述第二电机组用于驱动第二降解滚筒滚动；
9.所述分料机的输入端导通连接第一出料斗，所述分料机的输出端分别导通连接各第二入料斗；所述第一降解滚筒和各第二的筒体内壁上分别设有旋进疏松叶片；所述第一降解滚筒和各第二降解滚筒上均设有排水口和热能废气收集口。
10.通过采用上述技术方案，实施二次发酵工艺的运行技术状况如下：首先将经过预处理秸秆物料，经第一入料斗投入第一降解滚筒，引入的优异菌种的自组织生命活动，呈物料高温降解反应状态；温度下降，第一电机组驱使第一降解滚筒转动，使第一降解滚筒中的秸秆物料在旋进疏松叶片的导向作用下翻动，并朝第一降解滚筒出料斗方向移动，与此同时，第一水雾喷射机将形成空气和水的混合雾化流体适时导入第一降解滚筒，实现秸秆物料与水、氧的均匀溶汇，满足微生物持续生命活动对湿度和氧气需求，保持微生物降解，促物料温度回升，不断收集物料所释放的生物热和二氧化碳等气体；装置优化环境条件能够克服自然界不良气候及环境因子对微生物活动制约；保持嗜热菌按照：繁殖－升温释放－翻动推移－注水供氧－繁殖的过程，循环数次，当温度不能再回升时，获取腐熟土壤有机质、矿物质、营养物质和未被分解的秸秆次物料；通过旋进疏松叶片推移到达第一出料斗，由分料机转投入某一第二降解滚筒中进行后降解处理；进入后降解装置滚筒的秸秆次物料，由嗜温菌自行降解反应，呈物料中温降解反应状态，温度下降，第二电机组驱动第二滚筒降解滚筒旋转，秸秆次物料在旋进疏松叶片的转动导向作用下翻动，并沿第二降解滚筒延伸方向移动；与此同时，第二水雾喷射机将形成空气和水的混合雾化流体适时导入第二降解滚筒，秸秆物料与水、氧的均匀溶汇，保持优化降解的环境，保持秸秆次物料的降解；保持嗜温菌按照：生物繁殖－升温释放－翻动推移－注水供氧－生物繁殖过程，循环数次，当温度不能再回升时，完成秸秆次物料的中温降解反应，获取比较稳定的土壤有机质、矿物质、营养物质等；即可达到熟化的质量要求；本实用新型针对秸秆物料第一次高温发酵时间少于第二次中温发酵时间的生物降解自然规律；设置多个后降解装置，当首个第二后降解滚筒工作尚未结束时，由分料机对另一个第二后降解滚筒导入主降解装置的第二批秸秆次物料；如果仍然存在降解时间差异影响连续生产，可以继续增设后降解装置，协调平衡连续生产需要；通过设置热能和废气口，收集降解滚筒内降解反应所产生的生物热和二氧化碳等废气进行再利用；设置排水口对降解滚筒内的积水定期排出集中处理利用。
11.优选的是，上述大田农作物秸秆分布式生物反应堆降解装置中：
12.所述第一降解滚筒的筒身上设有2个第一托举钢箍和1个第一传动钢箍；且所述第一传动钢箍位于2个第一托举钢箍之间；所述第一滚动托轮机架共有2个，分别滚动托举所述2个第一托举钢箍；所述第一传动钢箍上设有第一外齿圈，所述第一电机组的输出轴与所
述第一外齿圈啮合连接；
13.所述第二降解滚筒的筒身上套设有2个第二托举钢箍和1个第二传动钢箍；且所述第二传动钢箍位于2个第二托举钢箍之间；所述第二滚动托轮机架共有2个，分别滚动托举所述2个第二托举钢箍；所述第二传动钢箍上设有外齿圈，所述第二电机组的输出轴与所述外齿圈啮合连接。
14.通过采用这种技术方案：主降解装置通过两端钢箍及对应的滚动托轮机架，对第一降解滚筒的滚动、托举、限位、稳定；同时，第一电机组主动齿与中间钢箍套装固定的齿圈啮合，实现第一降解滚筒转动；同理，后降解装置通过两端钢箍及对应的滚动托轮机架，实现对第二降解滚筒的滚动、托举、限位、稳定；同时，第二电机组的主动齿，通过与第二中间钢箍上套装固定的外齿圈啮合，实现第二降解滚筒转动；本实用新型的各降解滚筒按照工艺要求独立转动，相互不受影响。
15.优选的是，上述大田农作物秸秆分布式生物反应堆降解装置中：还包括安装钢架，所述安装钢架包括上层架和下层架；所述主降解装置安装于上层架，所述至少两个后降解装置分别安装于下层架。
16.通过采用这种技术方案：将主降解装置和后降解装置分布设置于安装钢架的上层和下层，实现了减少设备占地面积的效果。同时，通过将主降解装置设于后降解装置上侧，令物料在由主降解装置转移至后降解装置时其移动的方向与重力方向相符，减少了该过程中所产生的能耗。
17.优选的是，上述大田农作物秸秆生物反应对装置中：所述第一降解滚筒和第二降解滚筒均为刚性旋转体，所述旋进疏松叶片上还设有梳齿。
18.通过采用这种技术方案：在物料的降解过程中，降解滚筒内的物料得以翻动，以梳齿对降解滚筒秸秆物料实现疏松，避免秸秆物料在翻滚移动过程中结团，从而提高降解效率。
19.与现有技术相比，本实用新型分布式系统技术结构，能够显著提高降解装置的产能；其与现行的同类装置相比，环境适应性强、结构简单，耗能低、工作稳定；投入农业生产，适应于产量巨大的大田农作物秸秆资源转化需求，获取熟化的有机质、矿物质、营养物质，去除了物料的病原体和虫卵后还田，减少化肥农药使用，保持土壤营养和安全；并充分收集秸秆热能和二氧化碳有利于农业生产深化利用。
附图说明
20.图1为实施例1的整体结构示意图；
21.图2为图1的侧视示意图，本图中省略了水雾喷射机；
22.图3为图2在a-a-a面的剖视图，本图省略了水雾喷射机和旋进疏松叶片；
23.图4为旋进疏松叶片的疏齿结构示意图；
24.各附图标记与部件名称对应关系如下：
25.1、安装钢架；11、上层架；12、下层架；21、第一入料斗；22、第一降解滚筒；23、第一电机组；24、第一水雾喷射机；25、第一滚动托轮机架；26、第一出料斗；27、第一输入固定端盖；28、第一输出固定端盖；29、第一托举钢箍；210、第一传动钢箍；31、第二入料斗；32、第二降解滚筒；33、第二电机组；34、第二水雾喷射机；35、第二滚动托轮机架；36、第二出料斗；
37、第二输入固定端盖；38、第二输出固定端盖；39、第二托举钢箍；310、第二传动钢箍；5、分料机；6、旋进疏松叶片；7、梳齿；8、排水口；9、热能废气收集口。
具体实施方式
26.以下将结合附图，对本实用新型实施例作进一步说明。本领域技术人员应理解的是，本实用新型所描述的实施例仅是示范性实施例。
27.在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
28.如图1、图2所示：一种大田农作物秸秆分布式生物反应堆降解装置，其包括：
29.一个安装钢架1，一个主降解装置，一个分料机5和两个后降解装置；
30.其中，所述安装钢架1包括上层架11和下层架12；所述主降解装置安装于上层架11，所述两个后降解装置分别安装于下层架12。
31.如图1、图3所示：所述主降解装置包括第一入料斗21，第一降解滚筒22，第一电机组23，第一水雾喷射机24，第一滚动托轮机架25和第一出料斗26；所述第一降解滚筒22的一端装设有第一输入固定端盖27、另一端装设有第一输出固定端盖28；所述第一入料斗21安装在第一输入固定端盖27上、与第一降解滚筒22导通连接；所述第一水雾喷射机24和第一出料斗26分别安装在第一输出固定端盖28上、与第一降解滚筒22导通连接；所述第一滚动托轮机架25用于托举第一降解滚筒22；所述第一电机组23用于驱动第一降解滚筒22滚动；
32.如图3所示：所述两个后降解装置分别包括第二入料斗31，第二降解滚筒32，第二电机组33，第二水雾喷射机34，第二滚动托轮机架35和第二出料斗36；所述第二降解滚筒32的一端装设有第二输入固定端盖37、另一端装设有第二输出固定端盖38；所述第二入料斗31连接第二输入固定端盖37并伸入第二降解滚筒32内；所述第二水雾喷射机34和第二出料斗36分别安装于第二输出固定端盖38上、与第二降解滚筒32导通连接；所述第二滚动托轮机架35用于托举第二降解滚筒32；所述第二电机组33用于驱动第二降解滚筒32滚动；
33.所述分料机5的输入端导通连接第一出料斗26，所述分料机5的输出端分别导通连接各第二入料斗31；所述第一降解滚筒22和各第二降解滚筒32的筒体内壁上分别设有旋进疏松叶片6；所述第一降解滚筒22和各第二降解滚筒32上均设有排水口8和热能废气收集口9。所述热能废气收集口9分布在有第一输入固定端盖27和第二输入固定端盖37上。
34.所述第一降解滚筒22的筒身上设有2个第一托举钢箍29和1个第一传动钢箍210；且所述第一传动钢箍210位于2个第一托举钢箍29之间；所述第一滚动托轮机架25共有2个，分别滚动托举所述2个第一托举钢箍；所述第一传动钢箍上设有第一外齿圈211，所述第一电机组23的输出轴与所述第一外齿圈211啮合连接；
35.所述第二降解滚筒32的筒身上套设有2个第二托举钢箍39和1个第二传动钢箍310；且所述第二传动钢箍310位于2个第二托举钢箍39之间；所述第二滚动托轮机架35共有2个，分别滚动托举所述2个第二托举钢箍39；所述第二传动钢箍上设有外齿圈311，所述第二电机组33的输出轴与所述外齿圈311啮合连接。
36.在本例中：如图1所示：
37.所述第一水雾喷射机24和第二水雾喷射机34的结构相同；所述各水雾喷射机分别包括储水箱，高压泵，高压风机和喷雾口；其中，所述喷雾口上设有喷嘴和分布于喷嘴周围的喷圈，所述高压泵两端分别与喷圈、储水箱导通连接；所述喷嘴与高压风机导通连接。上述结构为现有技术中的常见结构，故在此不再赘述。
38.如图3所示：所述第一降解滚筒22和第二降解滚筒32均为刚性旋转体滚筒，所述旋进疏松叶片6上还设有梳齿7。
39.实践中，其工作过程如图3所示：
40.滚筒由钢板卷制焊接成，直径3米
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长度20米，一次秸秆处理批量40吨，有效容量100立方米；以第一降解滚筒22为主降解a区，以两个第二降解滚筒32分别作为后降解b区和后降解c区，三者呈品字形布局；其次，将经过预处理(粉碎、调配、除臭、引菌种等)的秸秆物料，投入第一入料斗21，经第一入料斗21进入第一降解滚筒22，第一电机组23驱动第一降解滚筒22连续旋转(转速0.2～3转/分)30分钟后，物料搅拌均匀，嗜热微生物自行发酵，保持秸秆物料堆中心温度55～65度，待温度下降时，再开启滚筒转动；在旋进疏齿叶片的作用下翻动，导向沿第一降解滚筒22延伸方向移动；与此同时，第一水雾喷射机24将形成空气和水的混合雾化流体适时导入第一降解滚筒22，达到秸秆物料与水和氧气溶汇，促使降解反应温度回升，循环数次，保持物料高温降解反应约36小时后，待秸秆物料温度开始下降至40度左右不再回升，完成高温降解。随后，将完成高温降解的秸秆物料导入第一出料斗26。通过分料机5导通至降解b区，由第二入料斗31进入第二降解滚筒32，第二电机组33驱使第二降解滚筒32连续旋转(转速0.2～3转/分)30分钟后，物料搅拌均匀，嗜温菌微生物自行发酵升温，保持料堆中心温度30～45度，待温度下降时，再开启滚筒转动；秸秆物料在第二旋进疏松叶片6的导向作用下翻动，沿第二降解滚筒32延伸方向移动，与此同时，第二水雾喷射机34将形成空气和水的混合雾化流体适时导入第二降解滚筒32，达到秸秆物料与水和氧气溶汇，促使降解反应温度回升，循环数次，保持降解反应(96小时)后温度不再回升，完成中温降解反应；最终将熟化的有机质、矿物质、营养物质导入出料斗36，回收包装；
41.需要强调：本实用新型的秸秆次物料在b区降解尚未完成时，令a区的第二批秸秆次物料通过分料机5导通至后降解c区的第二降解滚筒32内，进行第二轮中温降解反应，最终获得a区第二批秸秆物料降解后的熟化有机质、矿物质、营养物质等。
42.秸秆物料在主降解a区、b区、c区如此循环，保持连续降解生产。当设置b、c两套后降解装置降解滚筒还不能承接主降解a区秸秆次物料连续生产时，可以增设后降解装置。
43.本发明与同类装置比较秸秆转化产能显著提高。例如：现行的一台好氧堆肥生物反应装置完成一批物料的二次降解需六个工作日，其中第一次降解需2个工作日，第二次降解需4个工作日，12天内，现行装置可生产两批成熟物料生产量；而在本实用新型技术方案中，相同降解工期，12天内可完成四批成品物料和两个半成品物料生产量。
44.装置产能比较如下所示：
45.表1:现行装置产能工作日：
[0046][0047]
表二：实用新型装置工作日：
[0048][0049]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例基本原理、结构特征和装置特点，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
[0050]
本实用新型未涉及部分均为与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。