阅读说明：本技术 一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥一体化控制装置及方法 (Straw agricultural waste smashing and composting integrated control device and method ) 是由 颜婉茹 张国盛 李掌印 李亚男 陈春亮 何新超 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥一体化控制装置,包括物料堆肥室、秸秆粉碎装置、温度氧气控制系统、湿度控制系统、出料系统。所述物料堆肥室上配加料口、测量口、备用口、底部配凹槽,上接秸秆粉碎装置,下接微孔网、多孔板、冷热空气混合室；秸秆粉碎装置包括进料驱动电机、双搅刀；温度氧气控制系统包括温度测量仪、氧气测量仪、温度氧气串级控制系统、鼓风机、热阻丝、风管、热空气室、旁路冷空气阀、转子流量计、冷热空气混合室,冷热空气混合室侧配风管口,下有渗滤液排液口；湿度控制系统包括湿度测量仪、喷淋装置、直通单座阀、湿度控制器；出料系统包括出料凹槽、出料驱动电机、滚动轮和出料口及推拉式挡板。本发明还公开了定值连续控制、程序控制两种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥方法。本发明可实现在秸秆类农业废弃物处理过程中,自动进料出科,自动粉碎,堆肥发酵,实现了堆肥过程中湿度、温度、氧气的自动控制,节约人力物力,同时可缩短废弃农作物的堆肥时间,优化堆肥条件。(The invention discloses a straw agricultural waste smashing and composting integrated control device which comprises a material composting chamber, a straw smashing device, a temperature oxygen control system, a humidity control system and a discharging system. The material composting chamber is provided with a feeding port, a measuring port, a standby port and a groove at the bottom, the straw crushing device is connected to the upper part, and the microporous net, the porous plate and the cold and hot air mixing chamber are connected to the lower part; the straw crushing device comprises a feeding driving motor and double stirring knives; the temperature oxygen control system comprises a temperature measuring instrument, an oxygen measuring instrument, a temperature oxygen cascade control system, a blower, a thermal resistance wire, an air pipe, a hot air chamber, a bypass cold air valve, a rotor flow meter and a cold and hot air mixing chamber, wherein an air distribution pipe opening at the side of the cold and hot air mixing chamber is provided with a percolate liquid discharge opening below; the humidity control system comprises a humidity measuring instrument, a spraying device, a straight-through single-seat valve and a humidity controller; the discharging system comprises a discharging groove, a discharging driving motor, a rolling wheel, a discharging port and a push-pull baffle. The invention also discloses a constant value continuous control and program control method for crushing and composting the agricultural wastes such as the straws. The invention can realize automatic feeding and discharging, automatic crushing, composting and fermentation in the process of treating the straw agricultural wastes, realize automatic control of humidity, temperature and oxygen in the composting process, save manpower and material resources, shorten the composting time of waste crops and optimize the composting conditions.)

一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥一体化控制装置及方法

技术领域

本发明涉及农业废弃物处理技术领域，具体涉及一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥一体化控制装置及方法。

背景技术

当今，农作物产量逐年上升，随之产生的农业废弃物也越来越多，焚烧是人们常采用的处理方式，但由此产生的环境污染现象越来越严重，因此堆肥还田受到人们的推崇。堆肥是利用自然界大量存在的微生物人为地促进可生物降解的有机物转化为可减容改良土壤的生化过程。目前，高温堆肥技术相对比较成熟，而应用于北温带的低温发酵技术发展目前技术未成熟，效果也不理想。低温控制难以达到要求，使低温发酵技术的开展受到了影响。造成了固废垃圾处理不及时，能耗过大的问题，难以达到国家对环境污染治理的要求。

堆肥过程需要进行破碎、保温、保湿、供氧等大量的技术问题，人工耗时长、工作量大，且条件不易控制，经常达不到堆肥的技术要求。

针对上述问题，需要有设计合理，控制条件理想、节约人力物力的堆肥装置。

发明内容

本发明是针对如上所述的低温堆肥的背景技术中提出的问题，提供一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥一体化控制装置，本装置在秸秆类农业废弃物处理过程中，自动进料出科，自动粉碎，堆肥发酵，实现了堆肥过程中湿度、温度、氧气的自动控制，节约人力物力，同时可缩短废弃农作物的堆肥时间，优化堆肥条件。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥一体化控制装置，包括上配加料口、测量口、备用口，底部配凹槽的物料堆肥室，物料堆肥室下接微孔板、多孔板、冷热空气混合室；还包括秸秆粉碎装置、温度氧气控制系统、湿度控制系统、出料系统。

所述秸秆粉碎装置包括位于物料堆肥室上口中部装配的双搅刀及与其连接的位于物料堆肥室上口外侧装配的进料驱动电机；

所述温度氧气控制系统，包括设置在物料堆肥室中的温度测量仪连接的温度控制器、氧气测量仪连接的氧气控制器、温度控制器和氧气控制器组成温度氧气串级控制系统，温度氧气串级控制系统下接旁路冷空气阀，鼓风机连接风管、经旁路冷空气阀和配有加热电阻丝的热空气室并接后经风管口一定连接冷热空气混合室，冷热空气混合室下设渗滤液排出口；

所述湿度控制系统包括设置在物料堆肥室中的湿度测量仪及其连接的湿度控制器，湿度控制器连接进水管及固定于物料堆肥室内壁上的喷淋管；

所述出料系统包括设置在物料堆肥室下部的凹槽、凹槽内设滚轮，滚轮外连出料驱动电机，物料堆肥室外设出料口，出料口配有推拉式挡板。

进一步地，所述位于物料堆肥室上口中部装配的秸秆粉碎装置中的双搅刀，开启后双轴对向旋转，间隔式不规则锯齿状叶片，可带动秸秆进入叶片中部进行粉碎。

进一步地，所述温度氧气控制系统为温度控制器为主控制器、氧气控制器为副控制器的串级控制系统，在控制时当温度偏离设定值时，主控制器启动，对偏差进行纠正，在控制时当氧气量偏离设定值时，副控制器启动，通过主控制器对偏差进行纠正，串级控制系统可综合考虑温度和氧气的控制要求，使控制过程更为合理。

进一步地，冷空气由外设鼓风机提供，一路为旁路冷空气，另一路为经电加热的热空气，冷热空气混合后由风管进入冷热空气混合室，通过控制旁路冷空气流量来达到对空气温度和空气量的控制，可减小控制过程的滞后，减小能耗。

本发明另外提供一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥的定值控制方法，其特征在于，包括步骤：

1)打开进料口，开启秸秆粉碎装置，放入秸秆，秸秆被粉碎至粒径为3-5cm的颗粒，装料量应占物料堆肥室总体积的2/3-3/4；

2)给定湿度设定值为50-65％，温度设定值为40-60℃，氧气量设定值为10-20％；

3)每进料10分钟，通过备用口添加高效秸秆降解复合菌剂，其添加量为300:1；

4)全程自动控制，每天进行参数观察可进行适当调整，待堆腐成熟后，从出料口出料。

本发明另外提供一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥程序控制方法，其特征在于，包括步骤：

1)打开进料口，开启秸秆粉碎装置，放入秸秆，秸秆被粉碎至粒径为3-5cm的颗粒，装料量应占物料堆肥室总体积的2/3-3/4；

2)给定湿度设定值为50％，温度设定值为40℃，氧气量设定值为10％；

3)每进料10分钟，通过备用口添加高效秸秆降解复合菌剂，其添加量为300:1；

4)每天进行肥料腐熟度观察，当观察到肥料进入高温阶段时，调节给定湿度设定值为60％，温度设定值为55℃，氧气量设定值为20％；

5)继续每天进行肥料腐熟度观察，当观察到肥料进入降温期时，调节给定湿度设定值为50％，温度设定值为40℃，氧气量设定值为10％。

6)继续观察数天，待堆腐成熟后，从出料口出料。

本发明具有的有益效果如下：

1.本装置在秸秆类农业废弃物处理过程中，自动进料出料，自动粉碎，堆肥发酵，实现了堆肥过程中湿度、温度、氧气的自动控制，节约人力物力，同时可缩短废弃农作物的堆肥时间，优化堆肥条件。

2.本发明中的秸秆粉碎装置的双搅刀，采用双轴对向旋转方式，间隔式不规则锯齿状叶片，开启后可带动秸秆进入叶片中部，进行粉碎，粉碎颗粒均匀，有利于缩短发酵周期。

3.本发明中的温度氧气控制系统为温度控制器为主控制器、氧气控制器为副控制器的串级控制系统，在控制时当温度偏离设定值时，主控制器启动，对偏差进行纠正，在控制时当氧气量偏离设定值时，副控制器启动，通过主控制器对偏差进行纠正，串级控制系统可综合考虑温度和氧气的控制要求，使控制过程更为合理。

4.本发明中的冷空气由外设鼓风机提供，一路为旁路冷空气，另一路为经电加热的热空气混合后由风管进入冷热空气混合室，通过控制旁路冷空气流量来达到对氧气量和空气温度的控制，可减小控制过程的滞后，减小能耗。

5.本发明中的控制装置可进行定值控制也可进行程序控制，进料时秸秆粉碎后落入物料堆肥室，同时喷淋装置进行雾状喷淋，保证进料湿度均匀，温度氧气控制系统同时开启，保证堆肥温度和氧气量。

附图说明

图1为本发明的一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥一体化控制装置结构示意图。

图中：1-加料口，2-进料驱动电机，3-双搅刀，4-备用口，5-喷淋管，6- 物料堆肥室，7-测量口，8-湿度测量仪，9-温度测量仪，10-氧气测量仪，11-微孔网，12-多孔板，13-滚轮，14-出料口，15-凹槽，16-推拉式挡板，17-出料驱动电机，18-直通单座阀，19-湿度控制器，20-进水管，21-氧气控制器，22-温度控制器，23-旁路冷空气阀，24-风管；25-热电阻丝，26-交流电源，27-鼓风机，28- 热空气室，29-转子流量计，30-风管口，31-冷热空气混合室，32-渗滤液排出口， 33-支架。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚，完整的描述。当然，所描述的实施例仅仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1，本发明实施例中，一种秸秆类农业废弃物粉碎堆肥一体化控制装置，包括上配加料口1、测量口7、备用口4,底部侧面配出料口11的物料堆肥室6,下接微孔板12、多孔板13、冷热空气混合室14；还包括秸秆粉碎装置、温度氧气控制系统、湿度控制系统、进料系统；

所述秸秆粉碎装置包括位于物料堆肥室6上口中部装配的双搅刀3及与其连接的位于物料堆肥室6上口外侧装配的驱动电机2,双搅刀采用双轴对向旋转方式，叶片为间隔式不规则锯齿状，开启后可带动秸秆进入叶片中部，进行粉碎，粉碎后进入物料堆肥室6；

所述温度氧气控制系统，包括设置在物料堆肥室6中的温度测量仪9连接的温度控制器18、氧气测量仪9连接的氧气控制器19、温度控制器18和氧气控制器9组成温度氧气串级控制系统，温度氧气串级控制系统下接旁路冷空气阀20，空气由鼓风机25鼓风进入风管21、经旁路冷空气阀20和配有加热电阻丝22热空气室24合并后通过风管口27进入冷热空气混合室14，在冷热空气混合室14混合后的空气经多孔板13、微孔网12进入物料堆肥室6；通过温度氧气控制系统的串级控制作用，兼顾了堆肥过程中的温度和氧气两个控制条件；

所述湿度控制系统包括设置在物料堆肥室6中的湿度测量仪8及其连接的湿度控制器16及进水管17、喷淋装置5，通过湿度控制器16依据湿度测量值和设定值比较得到的偏差进行进水管17的进水量的控制。

所述出料系统包括设置在物料堆肥室6下部的凹槽15、凹槽15内设滚轮13，滚轮13外连出料驱动电机17，物料堆肥室6外设出料口14，出料口14配有推拉式挡板16。堆肥结束后，开启出料驱动电机17，物料从物料堆肥室6下部的凹槽15由滚轮13经出料口14带出物料堆肥室6。

本实施例中的秸秆粉碎装置的双搅刀，采用双轴对向旋转方式，间隔式不规则锯齿状叶片，开启后可带动秸秆进入叶片中部，进行粉碎，粉碎颗粒均匀，有利于缩短发酵周期。

本实施例中的温度氧气控制系统为温度控制器为主控制器、氧气控制器副控制器的串级控制系统，在控制时当温度偏离设定值时，主控制器启动，对差进行纠正，在控制时当氧气量偏离设定值时，副控制器启动，通过主控制器偏差进行纠正，串级控制系统可综合考虑温度和氧气的控制要求，使控制过程为合理。

本实施例中的冷空气由外设鼓风机提供，一路为旁路冷空气，另一路为电加热的热空气，冷热空气混合后由风管进入冷热空气混合室，通过控制旁路冷空气流量来达到对氧气量和温度的控制，可减小控制过程的滞后，减小能耗。

本实施例中的控制装置可进行定值控制也可进行连续控制，进料时秸秆粉碎后落入物料堆肥室，同时喷淋装置进行雾状喷淋，保证进料湿度均匀，温度氧气控制系统同时开启，保证堆肥温度和氧气量。

实施例2：定值连续控制实施例

1)打开进料口，开启秸秆粉碎装置，放入秸秆，秸秆被粉碎至粒径为3-5cm的颗粒，装料量应占物料堆肥室总体积的2/3-3/4；

2)给定湿度设定值为50-65％，温度设定值为40-60℃，氧气量设定值为10-20％；

3)每进料10分钟，通过备用口添加高效秸秆降解复合菌剂，其添加量为300:1；

4)全程自动控制，每天进行参数观察可进行适当调整，待堆腐成熟后，从出料口出料。

实施例3：程序控制实施例

1)打开进料口，开启秸秆粉碎装置，放入秸秆，秸秆被粉碎至粒径为3-5cm的颗粒，装料量应占物料堆肥室总体积的2/3-3/4；

2)给定湿度设定值为50％，温度设定值为40℃，氧气量设定值为10％；

3)每进料10分钟，通过备用口添加高效秸秆降解复合菌剂，其添加量为300:1；

4)每天进行肥料腐熟度观察，当观察到肥料进入高温阶段时，调节给定湿度设定值为60％，温度设定值为55℃，氧气量设定值为20％；

5)继续每天进行肥料腐熟度观察，当观察到肥料进入降温期时，调节给定湿度设定值为50％，温度设定值为40℃，氧气量设定值为10％；

6)继续观察数天，待堆腐成熟后，从出料口出料。

本发明上述实施例是示范性、非限制性的。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够从其他的具体形式实现。凡在本发明的精神和基本特征内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。