槽式發(fā)酵車間物料流動(dòng)的自動(dòng)化系統(tǒng)
——基于鏈板式翻堆機(jī)的堆肥發(fā)酵系統(tǒng)

曾慶東，韋建吉，楊浩君

（廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州 510630）

槽式發(fā)酵車間物料流動(dòng)的自動(dòng)化系統(tǒng)
——基于鏈板式翻堆機(jī)的堆肥發(fā)酵系統(tǒng)

曾慶東，韋建吉，楊浩君

（廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州 510630）

鏈板式翻堆機(jī)是槽式好氧堆肥發(fā)酵的核心設(shè)備，通過鏈板翻堆機(jī)對(duì)槽內(nèi)物料的定量定距移位功能，以及配套進(jìn)料布料裝置和出料裝置，實(shí)現(xiàn)堆肥發(fā)酵機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)。

槽式好氧堆肥，鏈板式翻堆機(jī)，定量定距移位，自動(dòng)化生產(chǎn)

0 引言

好氧堆肥是有機(jī)廢棄物實(shí)現(xiàn)無害化處置和資源化利用的重要技術(shù)手段，它利用微生物和生物質(zhì)能源，符合生態(tài)學(xué)效應(yīng)，經(jīng)濟(jì)有效，節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用，工藝成熟穩(wěn)定，適用于各種規(guī)模的有機(jī)固廢處理項(xiàng)目，因而得到蓬勃發(fā)展。

在好氧堆肥工程中，應(yīng)用翻堆機(jī)對(duì)發(fā)酵堆體進(jìn)行操作，是調(diào)控發(fā)酵參數(shù)最通用、最有效的手段。可根據(jù)原料參數(shù)、投資水平和生產(chǎn)規(guī)模等條件來選擇適合的翻堆機(jī)。其中鏈板式翻堆機(jī)集攪拌、移料功能于一體，可以把前面的物料翻松、混合后，將物料向后定距離輸送，為好氧堆肥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制提供了條件。

1 鏈板式翻堆機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

圖1 翻堆機(jī)工作示意圖

鏈板式翻堆機(jī)構(gòu)類似1臺(tái)移動(dòng)的鏈板輸送機(jī)，如圖1，有獨(dú)特的多齒鏈板。在翻堆過程中，翻堆機(jī)沿隔墻軌道前行作業(yè)，多齒鏈板將底層物料掏空送走，上層物料不停跌落到傾斜的鏈板輸送頭上，物料會(huì)在輸送過程中被打散、混合，翻過輸送頭向后散落，產(chǎn)生定量位移，使物料在槽內(nèi)有規(guī)律、等距離后移，從而形成了一種定時(shí)翻堆、定距移位的標(biāo)準(zhǔn)好氧發(fā)酵機(jī)制。

翻堆機(jī)的翻堆一次，物料向后移動(dòng)3～4 m（根據(jù)鏈板輸送頭的長度），即翻堆的同時(shí)，往出料端移動(dòng)物料，并空出進(jìn)料端的一段距離進(jìn)料。每天翻堆一次，物料往后移動(dòng)一次，發(fā)酵過程完成后（20～30 d），物料即可以從入料端移動(dòng)到出料端。

鏈板翻堆機(jī)具有的移位功能，能使物料在翻堆工作的同時(shí)實(shí)現(xiàn)有序流動(dòng)，減少運(yùn)輸車輛的使用，減少了轉(zhuǎn)運(yùn)、布料車輛的工作區(qū)域。

2 鏈板式翻堆機(jī)的移位功能在堆肥生產(chǎn)自動(dòng)化方面的作用

圖2和圖3為基于鏈板翻堆機(jī)的堆肥發(fā)酵車間區(qū)域的示意圖。

2.1 布料方式

堆肥發(fā)酵工程需要處理大量物料，物堆高度一般1～2 m。以每天處理100 t原料計(jì)，體積約150 m3；以發(fā)酵15 d計(jì)，物料在發(fā)酵區(qū)的總體積2 250 m3（未考慮發(fā)酵過程的體積損耗）；以堆高1.5 m計(jì)，約占地1 500 m2（未含料堆間隔空間）。

采用常規(guī)的全進(jìn)全出發(fā)酵模式（即原料布滿發(fā)酵區(qū)后，在原地翻拌，原料不移位，直到發(fā)酵成熟），原料需從倉庫（或原料點(diǎn)）運(yùn)送到1 500 m2區(qū)域內(nèi)堆垛，定時(shí)進(jìn)行翻堆作業(yè)；發(fā)酵成熟后，再從1 500 m2區(qū)域內(nèi)收集物料，送入下一工段。

圖2 工作區(qū)立面圖

圖3 發(fā)酵車間平面區(qū)域示意圖

而采用鏈板式翻堆機(jī)，由于翻堆機(jī)可以在翻堆過程中，定距離向后移動(dòng)物料，這樣發(fā)酵區(qū)域就可以分成投料區(qū)、發(fā)酵區(qū)、出料區(qū)（圖2和圖3）。待發(fā)酵物料經(jīng)初處理后，只需運(yùn)送到投料區(qū)即可。按每天處理100 t原料，體積150 m3，垛堆高度1.5 m計(jì)，布料區(qū)域集中在100 m3區(qū)域，即布料方式從原來的面（原料倉庫）→面（發(fā)酵區(qū)）改變?yōu)槊妫ㄔ蟼}庫）→線（投料區(qū)）。這樣，鏟車（裝載機(jī)）運(yùn)輸原料就不必行走于整個(gè)發(fā)酵區(qū)域，減少了鏟車行走距離和使用頻率，減少了車間原料轉(zhuǎn)運(yùn)成本。

布料方式從面→面改為面→線，也為自動(dòng)布料系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了方便。通過架空皮帶機(jī)、短距離的移動(dòng)皮帶機(jī)，就可以很方便地實(shí)現(xiàn)將攪拌后的原料布置到投料區(qū)。

2.2 出料方式

同樣，發(fā)酵完成后，物料已移位到發(fā)酵槽的出料口，鏟車不用深入槽內(nèi)收集成熟料，直接從出料口鏟走到下一個(gè)生產(chǎn)車間，也可能通過皮帶系統(tǒng)接料到下一個(gè)工序。

2.3 其它方面

鏈板翻堆機(jī)一般通過遙控、自動(dòng)控制方式操作，正常生產(chǎn)過程不需要操作工人進(jìn)入發(fā)酵區(qū)域，為發(fā)酵車間密封處理、防治臭氣提供了條件。

3 應(yīng)用案例

下面從一個(gè)應(yīng)用鏈板式翻堆機(jī)的堆肥工程實(shí)例（每天處理100 t鮮雞糞），說明自動(dòng)化的堆肥工藝流程。

發(fā)酵車間的平面布置圖4。

圖4 典型發(fā)酵車間平面布置圖

1） 原料倉庫與配料車間：1 800 m2。其中1 000 m2堆放輔料（約900 t，1個(gè)月用量）。配料車間設(shè)施包括鏟車、投料斗、皮帶機(jī)、攪拌機(jī)；新鮮雞糞直接投入配料倉，各種輔料用鏟車送入不同的配料倉。

2）2間發(fā)酵車間，面積3 600 m3，其中投料區(qū)面積約300 m2（含皮帶機(jī)停放、操作平臺(tái)、過道等面積），出料區(qū)面積300 m2[包括換軌車（含出料皮帶機(jī)）、接料皮帶機(jī)安裝位置]。

2間發(fā)酵車間合計(jì)10條槽，每條槽長60 m，面積共2 500 m2。翻堆機(jī)每翻堆一次，物料移動(dòng)4 m，每條槽的投料端可空出20 m3空間投放新料，10條槽每天可空出200 m3的空間接納新料。

投料端采用皮帶布料系統(tǒng)，由數(shù)條送料皮帶機(jī)、移動(dòng)架組成。移動(dòng)架通過電控系統(tǒng)，引導(dǎo)移動(dòng)布料皮帶機(jī)在發(fā)酵槽投料端4 m范圍內(nèi)左右、前后移動(dòng)，將接料皮帶機(jī)送來的原料均勻布滿發(fā)酵槽進(jìn)料端；布滿1條槽后，電控系統(tǒng)引導(dǎo)移動(dòng)架到另一條發(fā)酵槽端，進(jìn)入下一循環(huán)。

3）翻堆機(jī)同時(shí)在出料端開始工作，沿隔墻軌道前行，進(jìn)行翻拌、混合、曝氣、移料工作。到進(jìn)料端頭后，升起翻堆鏈板頭，退回到出料端，進(jìn)入下一循環(huán)。翻堆機(jī)結(jié)合鼓風(fēng)系統(tǒng)，可以保證發(fā)酵過程物料均一、供氧均衡。

4）發(fā)酵槽出料端口安裝一條接料皮帶機(jī)。通過換軌車上的接料裝置，出料端口4 m的物料被均勻轉(zhuǎn)運(yùn)到接料皮帶機(jī)上，再通過幾條皮帶機(jī)接力到陳化車間垛堆陳化。

5）進(jìn)料裝置、布料皮帶機(jī)系統(tǒng)、翻堆機(jī)、出料皮帶機(jī)組成的物料流轉(zhuǎn)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了物料在面（原料倉庫）→點(diǎn)（配料斗）→線（布料皮帶機(jī)）→面（發(fā)酵槽）→線（出料皮帶機(jī)）→面（陳化車間）的有序的、自動(dòng)控制的流動(dòng)，鏟車只在輔料堆放區(qū)（約1 500 m2區(qū)域）處行走，其余區(qū)域通過皮帶機(jī)、翻堆機(jī)實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)流動(dòng)。

6）操作人員不用進(jìn)入發(fā)酵車間，車間兩側(cè)密封，在投料端安裝引風(fēng)及尾氣處理裝置，方便地實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵臭氣有序處理后的排放，防止臭氣四溢，改善了車間操作及周邊環(huán)境。

4 小結(jié)

具有移位功能的鏈板式翻堆機(jī)實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵翻堆和物料有序流動(dòng)同步進(jìn)行，使堆肥生產(chǎn)的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度大為提高，利用電動(dòng)機(jī)械組成自動(dòng)化程度高、控制方便的物料流轉(zhuǎn)系統(tǒng)，減少運(yùn)輸車輛的使用，減少了車間原料轉(zhuǎn)運(yùn)成本；發(fā)酵房不用預(yù)留鏟車工作空間和承載車輛的行走負(fù)荷，房室的結(jié)構(gòu)可以簡化，降低了建筑成本；操作人員不用再進(jìn)入發(fā)酵場，方便密封發(fā)酵車間，能改善車間工作條件和周邊環(huán)境。

支持項(xiàng)目：2014年度省級(jí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展建設(shè)專項(xiàng)資金粵財(cái)農(nóng)【2014】422號(hào)

曾慶東，高級(jí)工程師，主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物資源化處理工程技術(shù)研發(fā)與推廣工作。