槽式发酵车间物料流动的自动化系统——基于链板式翻堆机的堆肥发酵系统

曾庆东，韦建吉，杨浩君

（广东省现代农业装备研究所，广州 510630）

槽式发酵车间物料流动的自动化系统
——基于链板式翻堆机的堆肥发酵系统

曾庆东，韦建吉，杨浩君

（广东省现代农业装备研究所，广州 510630）

链板式翻堆机是槽式好氧堆肥发酵的核心设备，通过链板翻堆机对槽内物料的定量定距移位功能，以及配套进料布料装置和出料装置，实现堆肥发酵机械自动化生产。

槽式好氧堆肥，链板式翻堆机，定量定距移位，自动化生产

0 引言

好氧堆肥是有机废弃物实现无害化处置和资源化利用的重要技术手段，它利用微生物和生物质能源，符合生态学效应，经济有效，节省投资和运行费用，工艺成熟稳定，适用于各种规模的有机固废处理项目，因而得到蓬勃发展。

在好氧堆肥工程中，应用翻堆机对发酵堆体进行操作，是调控发酵参数最通用、最有效的手段。可根据原料参数、投资水平和生产规模等条件来选择适合的翻堆机。其中链板式翻堆机集搅拌、移料功能于一体，可以把前面的物料翻松、混合后，将物料向后定距离输送，为好氧堆肥系统实现标准化生产和自动化控制提供了条件。

1 链板式翻堆机的工作原理及特点

图1 翻堆机工作示意图

链板式翻堆机构类似1台移动的链板输送机，如图1，有独特的多齿链板。在翻堆过程中，翻堆机沿隔墙轨道前行作业，多齿链板将底层物料掏空送走，上层物料不停跌落到倾斜的链板输送头上，物料会在输送过程中被打散、混合，翻过输送头向后散落，产生定量位移，使物料在槽内有规律、等距离后移，从而形成了一种定时翻堆、定距移位的标准好氧发酵机制。

翻堆机的翻堆一次，物料向后移动3～4 m（根据链板输送头的长度），即翻堆的同时，往出料端移动物料，并空出进料端的一段距离进料。每天翻堆一次，物料往后移动一次，发酵过程完成后（20～30 d），物料即可以从入料端移动到出料端。

链板翻堆机具有的移位功能，能使物料在翻堆工作的同时实现有序流动，减少运输车辆的使用，减少了转运、布料车辆的工作区域。

2 链板式翻堆机的移位功能在堆肥生产自动化方面的作用

图2和图3为基于链板翻堆机的堆肥发酵车间区域的示意图。

2.1 布料方式

堆肥发酵工程需要处理大量物料，物堆高度一般1～2 m。以每天处理100 t原料计，体积约150 m3；以发酵15 d计，物料在发酵区的总体积2 250 m3（未考虑发酵过程的体积损耗）；以堆高1.5 m计，约占地1 500 m2（未含料堆间隔空间）。

采用常规的全进全出发酵模式（即原料布满发酵区后，在原地翻拌，原料不移位，直到发酵成熟），原料需从仓库（或原料点）运送到1 500 m2区域内堆垛，定时进行翻堆作业；发酵成熟后，再从1 500 m2区域内收集物料，送入下一工段。

图2 工作区立面图

图3 发酵车间平面区域示意图

而采用链板式翻堆机，由于翻堆机可以在翻堆过程中，定距离向后移动物料，这样发酵区域就可以分成投料区、发酵区、出料区（图2和图3）。待发酵物料经初处理后，只需运送到投料区即可。按每天处理100 t原料，体积150 m3，垛堆高度1.5 m计，布料区域集中在100 m3区域，即布料方式从原来的面（原料仓库）→面（发酵区）改变为面（原料仓库）→线（投料区）。这样，铲车（装载机）运输原料就不必行走于整个发酵区域，减少了铲车行走距离和使用频率，减少了车间原料转运成本。

布料方式从面→面改为面→线，也为自动布料系统设计提供了方便。通过架空皮带机、短距离的移动皮带机，就可以很方便地实现将搅拌后的原料布置到投料区。

2.2 出料方式

同样，发酵完成后，物料已移位到发酵槽的出料口，铲车不用深入槽内收集成熟料，直接从出料口铲走到下一个生产车间，也可能通过皮带系统接料到下一个工序。

2.3 其它方面

链板翻堆机一般通过遥控、自动控制方式操作，正常生产过程不需要操作工人进入发酵区域，为发酵车间密封处理、防治臭气提供了条件。

3 应用案例

下面从一个应用链板式翻堆机的堆肥工程实例（每天处理100 t鲜鸡粪），说明自动化的堆肥工艺流程。

发酵车间的平面布置图4。

图4 典型发酵车间平面布置图

1） 原料仓库与配料车间：1 800 m2。其中1 000 m2堆放辅料（约900 t，1个月用量）。配料车间设施包括铲车、投料斗、皮带机、搅拌机；新鲜鸡粪直接投入配料仓，各种辅料用铲车送入不同的配料仓。

2）2间发酵车间，面积3 600 m3，其中投料区面积约300 m2（含皮带机停放、操作平台、过道等面积），出料区面积300 m2[包括换轨车（含出料皮带机）、接料皮带机安装位置]。

2间发酵车间合计10条槽，每条槽长60 m，面积共2 500 m2。翻堆机每翻堆一次，物料移动4 m，每条槽的投料端可空出20 m3空间投放新料，10条槽每天可空出200 m3的空间接纳新料。

投料端采用皮带布料系统，由数条送料皮带机、移动架组成。移动架通过电控系统，引导移动布料皮带机在发酵槽投料端4 m范围内左右、前后移动，将接料皮带机送来的原料均匀布满发酵槽进料端；布满1条槽后，电控系统引导移动架到另一条发酵槽端，进入下一循环。

3）翻堆机同时在出料端开始工作，沿隔墙轨道前行，进行翻拌、混合、曝气、移料工作。到进料端头后，升起翻堆链板头，退回到出料端，进入下一循环。翻堆机结合鼓风系统，可以保证发酵过程物料均一、供氧均衡。

4）发酵槽出料端口安装一条接料皮带机。通过换轨车上的接料装置，出料端口4 m的物料被均匀转运到接料皮带机上，再通过几条皮带机接力到陈化车间垛堆陈化。

5）进料装置、布料皮带机系统、翻堆机、出料皮带机组成的物料流转生产线，实现了物料在面（原料仓库）→点（配料斗）→线（布料皮带机）→面（发酵槽）→线（出料皮带机）→面（陈化车间）的有序的、自动控制的流动，铲车只在辅料堆放区（约1 500 m2区域）处行走，其余区域通过皮带机、翻堆机实现物料自动流动。

6）操作人员不用进入发酵车间，车间两侧密封，在投料端安装引风及尾气处理装置，方便地实现了发酵臭气有序处理后的排放，防止臭气四溢，改善了车间操作及周边环境。

4 小结

具有移位功能的链板式翻堆机实现了发酵翻堆和物料有序流动同步进行，使堆肥生产的自动化、标准化程度大为提高，利用电动机械组成自动化程度高、控制方便的物料流转系统，减少运输车辆的使用，减少了车间原料转运成本；发酵房不用预留铲车工作空间和承载车辆的行走负荷，房室的结构可以简化，降低了建筑成本；操作人员不用再进入发酵场，方便密封发酵车间，能改善车间工作条件和周边环境。

支持项目：2014年度省级现代农业产业发展建设专项资金粤财农【2014】422号

曾庆东，高级工程师，主要从事农业废弃物资源化处理工程技术研发与推广工作。