连续式秸秆干发酵工艺系统的制作方法

本发明涉及连续式秸秆干发酵工艺系统，属于秸秆发酵领域。

背景技术：

干发酵和湿发酵是根据发酵底物的含水量不同而区分的不同发酵模式。湿发酵因其原料适应性广、易于连续化运行等优点在我国大范围应用，但其最大缺点是产生大量的沼液。沼液属于高浓度的有机废水，处理成本高，沼气运营企业都不选择对其处理，使得大量的沼液外排，造成严重的二次环境污染，给社会发展带来严峻挑战。

干发酵由于能耗低，不会产生大量有机废水，受到了行业的高度重视，厌氧干发酵技术能够保证干物质在20％-40％的情况下正常发酵，与湿法工艺相比提高了容积产能能力，节约水源和能源。

现有的干法发酵工艺主要是以“车库式”的批式发酵为主，存在很多技术瓶颈，使得其技术及工艺的推广受到了严重制约，其缺陷如下：

第一是密封难。箱门是进、出物料的唯一通路，需要根据发酵周期定期的打开和关闭。在高湿、高腐蚀的环境下及在合理的成本预算下，如何保持箱门长时间高度密封成为了一个技术难题。

第二是搅拌难。有干法发酵工艺中，秸秆中的水分含量的低，底物是以不流动的固态形式存在，在密封环境下既不能像湿法发酵一样通过机器搅拌，又不能通过人工搅拌。使得微生物细胞和酶在反应基质中的传递和扩散受到严重抑制，造成部分区域的微生物代谢产物过度积累，引起局部酸抑制，最终可能导致发酵系统微生物群落结构失调和发酵过程的失败。

第三是接种难。干法发酵工艺中，常规的接种方法是使用沼液进行表面喷淋。在大型发酵工程中，每一批次的发酵物料堆积量大，缺乏合理的搅拌方法，表面喷淋的方式很难使得所有新物料得到充分的混合接种。这也是造成物料发酵速率低、产气率低、发酵不充分等问题的原因。

第四是发酵不连续。“车库式”批式发酵工艺中，发酵原料是按批次投入到发酵仓内，一个批次原料的发酵过程即为一个发酵周期。而秸秆发酵的产期率是随发酵进程变化的，这样会出现发酵初期和末期产气率低的情况，不能连续的稳定高效产气。

第五是可控性难。发酵过程一旦开始，就须按照固定的发酵周期进行。在发酵周期内人为的可干预性差，一旦出现问题很难得到及时补救和改善，导致发酵失败的风险提升。

因此，亟需提出一种新型的连续式秸秆干发酵工艺系统，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明研发目的是为了解决现有干法发酵技术的缺陷，实现干法发酵的准连续化，提升发酵速度及产气率的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

连续式秸秆干发酵工艺系统，包括发酵池、进出料室、悬挂牵引装置和发酵储气仓，发酵池内布置安装有发酵储气仓，发酵池内填充有沼液，进出料室设置有进料口和出料口，悬挂牵引装置循环布置在发酵池、进出料室和发酵储气仓内，秸秆悬挂在悬挂牵引装置上。

优选的：所悬挂牵引装置包括滑轨、滑轮、铰链、驱动装置和悬挂装置，滑轨上加工有滑动槽，滑轮滑动安装在滑轨的滑动槽内，铰链安装在滑轮底部，铰链底端设置有悬挂装置，驱动装置与铰链连接并带动铰链通过滑轮沿滑轨方向进行运动，秸秆设置在悬挂装置底部。

优选的：所述驱动装置包括电机和驱动齿轮，电机输出端与驱动齿轮固定连接，驱动齿轮与铰链啮合安装，电机底部通过电机架与地面相对固定安装，电机带动驱动齿轮啮合的铰链通过滑轮沿滑轨方向进行运动。

优选的：所述悬挂装置包括悬挂连接链和秸秆固定装置，悬挂连接链一端安装在铰链底部，悬挂连接链另一端安装有秸秆固定装置。

优选的：所述秸秆固定装置为网兜或网箱。

优选的：还包括热风装置，所述热风装置设置在发酵储气仓内。

优选的：还包括干燥吹风装置，所述干燥吹风装置设置在进出料室的出料口处。

优选的：还包括搅拌泵，所述搅拌泵安装在发酵池内。

优选的：整个连续式秸秆干法发酵周期流程划分为四个阶段，如下：

阶段a，接种阶段，将整株秸秆经过打捆或粉碎成1-5cm的秸秆粉末用秸秆固定装置装载，由于秸秆自身重量较轻，在秸秆固定装置内增加配重，悬挂装置安装在铰链上，在驱动装置的运动下通过滑轨从进料口进入至发酵池，进行发酵接种，在此过程中，使秸秆全浸于沼液当中，在发酵池内沼液搅拌泵的作用下，能够使秸秆与接种物充分混合，此过程通过控制浸入时间，使秸秆含水率达到60～70％；

阶段b，悬空干式发酵阶段，通过悬挂牵引装置使秸秆悬空在发酵储气仓当中进行干式发酵，在此过程中，通过热风装置向发酵储气仓内吹入热空气以达到事宜干法发酵的温度，同时秸秆中多余的水分会沥回至发酵池当中；

阶段c，回填接种阶段，通过悬挂牵引装置使完成发酵的秸秆重新回浸于发酵池的沼液中进行“清洗”，在此过程中，经过充分发酵的秸秆能够将成熟的接种菌回供至发酵池当中，搅拌泵7将沼液推至右侧的连通口处，继续为新进的秸秆接种；

阶段d，干燥脱水阶段，完成发酵的秸秆经过“清洗”过程后，通过悬挂牵引装置牵出沼液液面从出料口进入进出料室进行干燥处理。在此过程中，秸秆悬空措施自行沥水的同时，干燥吹风装置持续向出料口的秸秆吹入干燥的风，将秸秆中含带的沼液去除。

优选的：所述步骤a的浸入时间为24小时，所述步骤b的温度为15°～60°。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的连续式秸秆干发酵工艺系统，与传统的秸秆干法发酵相比，本专利采用了全新的“流水线式”的工艺设计，全过程自动化控制，秸秆按照既定的程序“一进一出”便完成发酵，实现秸秆干法发酵的连续化；

2.本发明的连续式秸秆干发酵工艺系统，采用“全浸”式接种，可使秸秆与接种物充分接触，秸秆充分发酵，提高发酵速率及产气率；

3.本发明的连续式秸秆干发酵工艺系统，发酵池内的沼液能够实现循环接种利用，发酵前既无需重复生产新的接种沼液，省去了新沼液的持续供应，发酵完成后又无多余沼液排出及处理，克服了发酵工程中多余沼液处理的难题，完全实现发酵沼液的自循环利用；

4.本发明的连续式秸秆干发酵工艺系统，整个发酵过程简洁、人工操作方便，成功的克服了传统工艺中密封难、搅拌难、接种难、可控性难、不连续等技术瓶颈；

5.本发明的连续式秸秆干发酵工艺系统，结构简单、设计巧妙、拆装方便、操作便利，适于推广使用。

附图说明

图1是发酵池的结构示意图；

图2是连续式秸秆干发酵工艺系统的结构示意图；

图3是驱动装置的局部结构示意图；

图4是悬挂牵引装置的局部结构示意图；

图5是滑轨和滑轮的结构示意图；

图中1-发酵池，2-进出料室，3-悬挂牵引装置，4-发酵储气仓，5-热风装置，6-干燥吹风装置，7-搅拌泵，11-连通口，21-进料口，22-出料口，31-滑轨，32-滑轮，33-铰链，34-驱动装置，35-悬挂装置，36-滑轮架，311-滑动槽，341-电机，342-驱动齿轮，351-悬挂连接链，352-秸秆固定装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，包括发酵池1、进出料室2、悬挂牵引装置3和发酵储气仓4，发酵池内布置安装有发酵储气仓4，发酵池1内填充有沼液，进出料室2设置有进料口21和出料口22，悬挂牵引装置3循环布置在发酵池1、进出料室2和发酵储气仓4内，秸秆设置在悬挂牵引装置3底部，所述悬挂牵引装置3底部设置的秸秆依次经过进出料室2的进料口21、发酵池1的沼液上端、发酵池1的沼液内部、发酵储气仓4上端、发酵池1的沼液内部、发酵池1的沼液上端和进出料室2的出料口22构成一次发酵循环，悬挂牵引装置3持续运动构成无数次发酵循环，发酵储气仓4底部安装在发酵池1底部，发酵储气仓4的左右两侧加工有两个连通口11，发酵池1中的沼液没过连通口11，发酵储气仓4顶部的空气通过水封作用进行厌氧密封，整个发酵过程采用“流水线”式的工艺设计，即原料从发酵池1和发酵储气仓4进入至脱水后运出，“一进一出”的过程便完成发酵，整个周期的持续时间为30～40天，进出料室2的底部与发酵池1连通，秸秆在进料室2悬挂时落下的沼液可流回发酵池1。

具体实施方式二：结合图1-图5说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，所悬挂牵引装置3包括滑轨31、滑轮32、铰链33、驱动装置34、悬挂装置35和滑轮架36，滑轨31上加工有滑动槽311，滑轮32滑动安装在滑轨31的滑动槽311内，滑轮32安装在滑轮架上，铰链33固定安装在滑轮架36上，滑轮架36底端安装有悬挂装置35，驱动装置34与铰链33连接并带动铰链33通过滑轮32沿滑轨31方向进行运动，秸秆设置在悬挂装置35底部，滑轨31通过水泥柱或者铁架固定安装在发酵池1、进出料室2和发酵储气仓4内，滑轨31布置成一个回路。

具体实施方式三：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，所述滑轨31首尾相连布置安装在进出料室2、发酵池1和发酵储气仓4内部，滑轨31穿过发酵储气仓4的左右两侧的两个连通口11，悬挂装置35底部秸秆依次经过进出料室2的进料口21、发酵池1的沼液上端、发酵池1的沼液内部、发酵储气仓4上端、发酵池1的沼液内部、发酵池1的沼液上端和进出料室2出料口22构成一次发酵循环，由于驱动装置34与铰链33连接并带动铰链33通过滑轮32沿滑轨31方向进行运动，故多个悬挂装置35可以同时进行一次发酵循环。

具体实施方式四：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，所述驱动装置34包括电机341和驱动齿轮342，电机341输出端与驱动齿轮342固定连接，驱动齿轮342与铰链33啮合安装，电机341底部通过电机架与地面相对固定安装，电机341带动驱动齿轮342啮合的铰链33通过滑轮32沿滑轨31方向进行运动。

具体实施方式五：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，所述悬挂装置35包括悬挂连接链351和秸秆固定装置352，悬挂连接链351一端安装在滑轮架36底部，悬挂连接链351另一端安装有秸秆固定装置352，所述秸秆固定装置352为网兜或网箱，已经打捆或者粉碎好的秸秆放置在秸秆固定装置352内进行一次发酵循环处理，避免秸秆在发酵过程中散落，并且方便收集。

具体实施方式六：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，还包括热风装置5，所述热风装置5设置在发酵储气仓4内，热风装置5持续向发酵储气仓4内部输送热风，加速秸秆在发酵储气仓4内部的发酵。

具体实施方式七：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，还包括干燥吹风装置6，所述干燥吹风装置6设置在进出料室2的出料口22处，干燥吹风装置6在进出料室2的出料口22处输送风力，加速秸秆的风干。

具体实施方式八：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，还包括搅拌泵7，所述搅拌泵7安装在发酵池1内，使沼液在发酵池内进行循环流动，加速发酵的进行。

具体实施方式九：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，悬挂牵引装置3的布置路径为：

1.进料，滑轨31水平安装在进出料室2的进料口21处，并在悬挂装置35装置上安装好秸秆；

2.接种，滑轨31从进料口21向下转入发酵池1，经过发酵储气仓4左侧的连通口11，滑轨31距发酵池1的最低距离依照悬挂装置35上秸秆完全进入沼液为准，悬挂装置35在驱动装置34的带动下向前平走接种；

3.悬空发酵，滑轨31从连通口11进入发酵储气仓4后向上至悬空，滑轨31距发酵池1的最低悬空距离依照悬挂装置35上秸秆完全离开沼液为准；

4.回填接种，滑轨31在发酵储气仓4悬空一段距离后，向下进入沼液，经过经过发酵储气仓4右侧的连通口11后上升至离开沼液；

5.脱水，滑轨31经过发酵池1后，通过出料口22进入进出料室2，在进出料室2内水平布置并与进料口21处一端的滑轨31相连，构成一个回路。

具体实施方式十：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的连续式秸秆干发酵工艺系统，整个干法发酵周期流程划分为四个阶段，如下：

阶段a，接种阶段，将整株秸秆经过打捆或粉碎成1-5cm的秸秆粉末用秸秆固定装置352装载，由于秸秆自身重量较轻，可在秸秆固定装置352内增加配重，悬挂装置35安装在铰链33上，在驱动装置34的运动下通过滑轨32从进料口21进入至发酵池1，进行发酵接种，在此过程中，使秸秆全浸于沼液当中，在发酵池1内沼液搅拌泵7的作用下，能够使秸秆与接种物充分混合，此过程通过控制浸入时间为24小时，使秸秆含水率达到60～70％。

阶段b，悬空干式发酵阶段，通过悬挂牵引装置3使秸秆悬空在发酵储气仓4当中进行干式发酵。在此过程中，通过热风装置5向发酵储气仓4内吹入热空气以达到事宜干法发酵的温度，例如常温发酵为15度，中温发酵为35°，高温发酵为55°，同时秸秆中多余的水分会沥回至发酵池1当中，防止秸秆含水率过高而影响干法发酵。

阶段c，回填接种阶段，通过悬挂牵引装置3使完成发酵的秸秆重新回浸于发酵池1的沼液中进行“清洗”，在此过程中，经过充分发酵的秸秆能够将成熟的接种菌回供至发酵池1当中，搅拌泵7将沼液推至右侧的连通口11处，继续为新进的秸秆接种。

阶段d，干燥脱水阶段，完成发酵的秸秆经过“清洗”过程后，通过悬挂牵引装置3牵出沼液液面从出料口22进入进出料室2进行干燥处理。在此过程中，秸秆悬空措施自行沥水的同时，干燥吹风装置6持续向出料口22的秸秆吹入干燥的风，将秸秆中含带的沼液去除。调节干燥吹风装置6风力和悬挂牵引装置3运动速度的大小可以控制秸秆内部的含水量，根据沼渣用途不同，调整至适用的含水率，避免了造成环境的再次污染。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。