專利名稱：規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，屬于農(nóng)作物秸稈資源化
利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源豐富，每年約產(chǎn)生各類作物秸稈7億噸，其中直接還田與過(guò) 腹還田約占50%，剩余50%未得到有效的處理和利用。這不但浪費(fèi)了資源，而且由于直接 燃燒和露天焚燒，又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，秸稈的處理與利用是我國(guó)農(nóng)村當(dāng)前面臨 的資源環(huán)境問(wèn)題。同時(shí)又由于我國(guó)農(nóng)村面臨一次能源短缺，迫切需要將秸稈開(kāi)發(fā)成清潔的 生物質(zhì)能源，所以，秸稈的能源化利用成為當(dāng)前的主要研究方向。 目前，秸稈的能源化利用的方式主要有直接燃燒、致密成型燃料、熱解氣化、燃燒 發(fā)電、生產(chǎn)燃料乙醇等。其中，秸稈致密成型燃料技術(shù)和熱解氣化技術(shù)在我國(guó)推廣較普遍， 是目前秸稈能源化利用的主要途徑。秸稈致密成型燃料技術(shù)，成型燃料易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，可 以取代煤、燃?xì)獾茸鳛槊裼萌剂线M(jìn)行炊事、取暖等，但秸稈致密成型生產(chǎn)設(shè)備關(guān)鍵部件壽命 短，能耗大，效率低，能效比低。秸稈熱解氣化技術(shù)，我國(guó)從1990年初就已開(kāi)始大力推廣，并 已有大規(guī)模的應(yīng)用，但在推廣過(guò)程中發(fā)現(xiàn)許多問(wèn)題，如需在高溫下進(jìn)行，投入能量大，能效 比低；產(chǎn)生焦油，二次污染嚴(yán)重；產(chǎn)生的可燃?xì)鉄嶂档?，可利用效率低；投資較大、管理和運(yùn) 行費(fèi)用高等。因此近年來(lái)，各地已陸續(xù)限制該技術(shù)的推廣?？梢?jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)不是本身存在問(wèn) 題，就是處理能力有限，不足以用于消化如此數(shù)量的秸稈。因此研究和開(kāi)發(fā)新的、更好的秸 稈能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，成為當(dāng)前面臨的重要課題。 秸稈沼氣技術(shù)，是指以秸稈為主要原料，經(jīng)微生物厭氧發(fā)酵作用生產(chǎn)可燃?xì)?體——沼氣的秸稈處理利用技術(shù)。該技術(shù)具有以下四大優(yōu)勢(shì)一是沼氣熱值高，每立方米 5500大卡。二是氣體無(wú)毒，不存在焦油二次污染問(wèn)題。三是發(fā)酵呈連續(xù)性，貯氣柜總保持一 定燃?xì)赓A備，管理容易，操作簡(jiǎn)便。四是發(fā)酵后，沼渣可生產(chǎn)有機(jī)肥料，大大提高了秸稈的資 源化利用效益。 以秸稈為原料生產(chǎn)沼氣和生物有機(jī)肥，是實(shí)現(xiàn)秸稈高效、清潔利用的有效途徑。因 此，規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)的研究，對(duì)改變我國(guó)農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)社會(huì)主義新 農(nóng)村建設(shè)具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)秸稈密度小、體積大、不具有流動(dòng)性的物料特性，同時(shí)為解決秸稈發(fā)酵傳熱、 傳質(zhì)效率低，發(fā)酵效率低等問(wèn)題，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可實(shí)現(xiàn)秸稈 的快速進(jìn)、出料和高效攪拌，適于農(nóng)作物秸稈規(guī)?；Y源化利用的秸稈沼氣制取系統(tǒng)。
本實(shí)用新型是這樣設(shè)計(jì)的 —種規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，其特征是主要由厭氧發(fā)酵槽、溫室陽(yáng)光 板棚1、預(yù)處理池23、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、螺旋出料器16、攪拌器10、沼氣鍋爐15構(gòu)成；所述厭氧發(fā)2、液漲管I 3、液漲管I1 4，其中橡膠密封膜2覆蓋于槽體頂 面敞口處；所述厭氧發(fā)酵槽的外部設(shè)置有溫室陽(yáng)光板棚l，溫室陽(yáng)光板棚外部設(shè)有預(yù)處理 池23 ;所述厭氧發(fā)酵槽的槽體上部設(shè)有進(jìn)料機(jī)構(gòu)，進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括螺旋給料器5、皮帶輸送機(jī) 6、螺旋輸送機(jī)22 ;所述厭氧發(fā)酵槽的槽體底部設(shè)有螺旋出料器16 ;所述厭氧發(fā)酵槽的槽體 內(nèi)部設(shè)有攪拌器IO，攪拌器與減速機(jī)14連接；所述厭氧發(fā)酵槽的槽體內(nèi)部底面設(shè)有加熱管 17，與沼氣鍋爐15連接；所述厭氧發(fā)酵槽的槽體兩側(cè)墻上設(shè)有導(dǎo)軌8，導(dǎo)軌上設(shè)置有鋪膜器 7 ;所述厭氧發(fā)酵槽的槽體21采用四面圍墻頂面敞開(kāi)的形狀，墻體采用鋼砼結(jié)構(gòu)；所述厭氧 發(fā)酵槽的槽體21上設(shè)有閉合的C型槽I ll和C型槽II 13，C型槽內(nèi)壓入橡膠密封膜2和 液漲管；所述的厭氧發(fā)酵槽的內(nèi)部至少平行設(shè)有兩個(gè)臥式攪拌器IO，攪拌器可以強(qiáng)制物料 和菌種的混合，并能夠轉(zhuǎn)移物料；所述的厭氧發(fā)酵槽的槽體上設(shè)有出氣管9和排空管12 ;所 述的厭氧發(fā)酵槽的槽體上設(shè)有上進(jìn)液管18、下進(jìn)液管19和出液管20。 本發(fā)明的有益效果是采用上述設(shè)計(jì)的規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，厭氧 發(fā)酵槽的槽體采用四面圍墻頂面敞開(kāi)的形狀，敞口處采用柔性密封膜覆蓋，可以直接通過(guò) 觀察柔性膜形成的氣囊判斷沼氣的排空情況，從而避免安全事故的發(fā)生，大敞口便于秸稈 物料的快速加入。反應(yīng)器槽體內(nèi)平行設(shè)有兩個(gè)臥式攪拌器，攪拌器可以強(qiáng)制秸稈物料與菌 種混合，可大大提高發(fā)酵原料與微生物之間的傳熱、傳質(zhì)效果，顯著提高發(fā)酵效率，而且雙 軸攪拌能夠轉(zhuǎn)移物料，解決秸稈物料在臥式反應(yīng)器中布料難的問(wèn)題。反應(yīng)器槽體底部設(shè)有 出料器，出料時(shí)可以將沉渣從底部排出。沼氣發(fā)酵槽通過(guò)溫室陽(yáng)光板棚、沼氣鍋爐加熱可以 很好地保證寒冷地區(qū)冬季正常生產(chǎn)沼氣。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
圖1中1.溫室陽(yáng)光板棚，2.橡膠密封膜，3.液漲管1，4.液漲管11，5.螺旋給料 器，6.皮帶輸送機(jī)，7.鋪膜器，8.導(dǎo)軌，9.出氣管，IO.攪拌器，11.C型槽I，12.排空管，13.C 型槽11，14.減速機(jī)，15.沼氣鍋爐，16.螺旋出料器，17.加熱管，18.上進(jìn)液管，19.下進(jìn)液 管，20.出液管，21.槽體，22.螺旋輸送機(jī)，23.預(yù)處理池。
具體實(shí)施方式如
圖1所示，該規(guī)模化秸稈厭氧發(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)主要由厭氧發(fā)酵槽、溫室陽(yáng)光 板棚1、預(yù)處理池23、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、螺旋出料器16、攪拌器10、沼氣鍋爐15構(gòu)成；所述厭氧發(fā) 酵槽包括槽體21、橡膠密封膜2、液漲管I 3、液漲管114，其中橡膠密封膜2覆蓋于槽體頂 面敞口處；所述厭氧發(fā)酵槽的外部設(shè)置有溫室陽(yáng)光板棚l，溫室陽(yáng)光板棚外部設(shè)有預(yù)處理 池23 ;所述厭氧發(fā)酵槽的槽體上部設(shè)有進(jìn)料機(jī)構(gòu)，進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括螺旋給料器5、皮帶輸送機(jī) 6、螺旋輸送機(jī)22 ;所述厭氧發(fā)酵槽的槽體底部設(shè)有螺旋出料器16 ;所述厭氧發(fā)酵槽的槽體 內(nèi)部設(shè)有攪拌器IO，攪拌器與減速機(jī)14連接；所述厭氧發(fā)酵槽的槽體內(nèi)部底面設(shè)有加熱管 17，與沼氣鍋爐15連接；所述厭氧發(fā)酵槽的槽體兩側(cè)墻上設(shè)有導(dǎo)軌8，導(dǎo)軌上設(shè)置有鋪膜器 7 ;所述厭氧發(fā)酵槽的槽體21采用四面圍墻頂面敞開(kāi)的形狀，墻體采用鋼砼結(jié)構(gòu)；所述厭氧 發(fā)酵槽的槽體21上設(shè)有閉合的C型槽111和C型槽II 13， C型槽內(nèi)壓入橡膠密封膜2和液漲管；所述的厭氧發(fā)酵槽的內(nèi)部至少平行設(shè)有兩個(gè)臥式攪拌器IO，攪拌器可以強(qiáng)制物料 和菌種的混合，并能夠轉(zhuǎn)移物料；所述的厭氧發(fā)酵槽的槽體上設(shè)有出氣管9和排空管12 ;所 述的厭氧發(fā)酵槽的槽體上設(shè)有上進(jìn)液管18、下進(jìn)液管19和出液管20。 將玉米秸稈鍘切成10 20mm的秸稈段，用6 %的氫氧化鈉水溶液噴淋達(dá)到水飽 和狀態(tài)后，放入預(yù)處理池23內(nèi)密封保存3 5天，完成秸稈預(yù)處理。以厭氧發(fā)酵槽內(nèi)總?cè)?積的80%為進(jìn)料量，即厭氧發(fā)酵槽反應(yīng)體積。厭氧發(fā)酵槽進(jìn)料時(shí)，首先通過(guò)下進(jìn)液管19加 入30%的沼液，然后通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)將預(yù)處理好的秸稈加入到厭氧發(fā)酵槽內(nèi)，同時(shí)加入少量 的牛糞，在加入秸稈與牛糞的過(guò)程中，不斷地通過(guò)攪拌器IO攪動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料的傳遞。秸稈和 牛糞進(jìn)料結(jié)束后，在通過(guò)上進(jìn)液管18噴入部分沼液，使秸稈和牛糞完全浸泡在沼液中。然 后通過(guò)鋪膜器7在導(dǎo)軌8上的移動(dòng)將柔性橡膠密封膜2覆蓋在厭氧發(fā)酵槽敞口處，將柔性 橡膠密封膜壓入C型槽Ill和C型槽II 13內(nèi)，同時(shí)壓入液漲管I 3和液漲管I1 4，然后 向液漲管內(nèi)充入液體使其達(dá)到一定壓力實(shí)現(xiàn)密封，進(jìn)行厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。攪拌器10與減 速機(jī)14連接，通過(guò)減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工作，每2個(gè)小時(shí)攪拌一次，防止分層、結(jié)殼。每次加 料大約可產(chǎn)氣45天左右。厭氧發(fā)酵槽的外部設(shè)置有溫室陽(yáng)光板棚l，溫室陽(yáng)光板棚可有效 的將太陽(yáng)短波吸收到溫室陽(yáng)光板棚內(nèi)，提高溫室內(nèi)的溫度。厭氧發(fā)酵槽底部設(shè)置有加熱管 17，加熱管與沼氣鍋爐15連接，用來(lái)提高發(fā)酵原料的發(fā)酵溫度。沼氣發(fā)酵槽內(nèi)產(chǎn)生的沼氣 經(jīng)出氣管9由空壓機(jī)抽出，經(jīng)過(guò)脫水、脫硫成為清潔燃料。當(dāng)產(chǎn)氣結(jié)束時(shí)，用空壓機(jī)將厭氧 發(fā)酵槽內(nèi)的沼氣抽空，打開(kāi)排空管12通入空氣，結(jié)束厭氧反應(yīng)，排空管12在產(chǎn)氣時(shí)還起到 安全保護(hù)作用，當(dāng)厭氧發(fā)酵槽內(nèi)壓力超過(guò)允許工作壓力時(shí)，會(huì)自動(dòng)排空厭氧發(fā)酵槽內(nèi)所產(chǎn) 生的沼氣。出料時(shí)，厭氧發(fā)酵后的沼液經(jīng)出液管20回流到沼液儲(chǔ)存池，用于作下一次厭氧 發(fā)酵的菌種，底部的沼渣通過(guò)底部的螺旋出料器16排出，通過(guò)簡(jiǎn)單好氧處理成為優(yōu)質(zhì)綠色 有機(jī)肥，或者經(jīng)過(guò)加工處理作為商品肥出售。 社會(huì)效益 應(yīng)用秸稈沼氣技術(shù)，第一、可以解決農(nóng)村生活用能，改善農(nóng)村能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，以清 潔的生物質(zhì)能源代替一次能源的消費(fèi)，促進(jìn)農(nóng)村節(jié)能減排。第二、可以改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件， 促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展，增加農(nóng)民收入。過(guò)去被燒掉的大量農(nóng)作物秸桿經(jīng)過(guò)沼氣發(fā)酵后成了優(yōu) 質(zhì)的有機(jī)肥料，提高了肥效，擴(kuò)大了有機(jī)肥料的來(lái)源。有機(jī)肥料可使糧食、蔬菜、瓜果連年增 產(chǎn)，同時(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量也大大提高，促進(jìn)農(nóng)民增收。第三、改善農(nóng)村衛(wèi)生狀況及居住環(huán)境，使農(nóng) 婦從煙熏火燎的傳統(tǒng)炊事方式中解脫出來(lái)，同時(shí)又可避免秸稈露天焚燒對(duì)環(huán)境和公共安全 造成的危害。 總之，利用秸稈沼氣技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)秸稈的資源化利用，又能夠保護(hù)農(nóng)村環(huán)境，提高 農(nóng)民的生產(chǎn)生活質(zhì)量，對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)，有效利用資源，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，增加農(nóng)民收入具有 現(xiàn)實(shí)意義，是建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的一項(xiàng)重要舉措，社會(huì)效益顯著。 經(jīng)濟(jì)效益 以建設(shè)一個(gè)反應(yīng)體積為600m3的秸稈生物氣化工程，總投資150萬(wàn)元，共設(shè)計(jì)有4 個(gè)容積皆為150m3的秸稈生物氣化反應(yīng)器，年消化干玉米秸稈282t，年生產(chǎn)沼氣9. 6萬(wàn)m3， 生產(chǎn)沼肥388. 8t (60%含水率)。 (1)產(chǎn)出效益 1)根據(jù)工藝要求，每個(gè)發(fā)酵周期為40d，年產(chǎn)沼氣0.5m3/(m3 *d) X600m3X (360/45 X 40) d = 9. 6萬(wàn)m3，每立方米沼氣售價(jià)為1. 2元，效益=1. 2X9. 6 萬(wàn)元=11. 52萬(wàn)元。(注0. 5mV(m3 d)-容積產(chǎn)氣率；600m3-反應(yīng)器總?cè)莘e；45天為一個(gè) 生產(chǎn)周期，產(chǎn)氣40天。) 2)年產(chǎn)沼月巴282X80% X (1—30% ) + (1—60% )t = 394. 8t， 每噸沼肥售價(jià)500元，效益=500X394. 8/10000萬(wàn)元=19. 74萬(wàn)元。(注282
年處理干玉米秸稈量；80%為玉米秸稈干物質(zhì)含量；30%為干物質(zhì)消化率；60%為沼肥含 水率。) 以上兩項(xiàng)合計(jì)收益=11. 52+19. 74 = 31. 26萬(wàn)元。 (2)運(yùn)行成本 1)投料成本秸稈經(jīng)揉碎加工后價(jià)格為200元/t，投料年成本200 X 282/10000萬(wàn) 元=5. 64萬(wàn)元。 2)用電成本年用電成本約為1萬(wàn)元。 3)管理費(fèi)用日常管理人工費(fèi)平均每年2萬(wàn)元。
4)維修費(fèi)這里的維修費(fèi)用是指維修材料、零件費(fèi)用，平均每年1萬(wàn)元。
5)其它費(fèi)用運(yùn)輸費(fèi)及不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用1萬(wàn)元。 以上五項(xiàng)合計(jì)成本=5. 64+1+2+1+1 = 10. 64萬(wàn)元。 (3)沼氣工程年利潤(rùn)=31. 26-10. 64 = 20. 62萬(wàn)元。
權(quán)利要求一種規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，其特征是主要由厭氧發(fā)酵槽、溫室陽(yáng)光板棚(1)、預(yù)處理池(23)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、螺旋出料器(16)、攪拌器(10)、沼氣鍋爐(15)構(gòu)成；所述厭氧發(fā)酵槽包括槽體(21)、橡膠密封膜(2)、液漲管I(3)、液漲管II(4)，其中橡膠密封膜(2)覆蓋于槽體頂面敞口處；所述厭氧發(fā)酵槽的外部設(shè)置有溫室陽(yáng)光板棚(1)，溫室陽(yáng)光板棚外部設(shè)有預(yù)處理池(23)；所述厭氧發(fā)酵槽的槽體上部設(shè)有進(jìn)料機(jī)構(gòu)，進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括螺旋給料器(5)、皮帶輸送機(jī)(6)、螺旋輸送機(jī)(22)；所述厭氧發(fā)酵槽的槽體底部設(shè)有螺旋出料器(16)；所述厭氧發(fā)酵槽的槽體內(nèi)部設(shè)有攪拌器(10)，攪拌器與減速機(jī)(14)連接；所述厭氧發(fā)酵槽的槽體內(nèi)部底面設(shè)有加熱管(17)，與沼氣鍋爐(15)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，其特征是所述厭氧發(fā) 酵槽的槽體(21)采用四面圍墻頂面敞開(kāi)的形狀，墻體采用鋼砼結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，其特征是所述厭氧發(fā)酵槽的槽體(21)上設(shè)有閉合的C型槽I (11)和C型槽II (13) ， C型槽內(nèi)壓入橡膠密封膜 (2)和液漲管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，其特征是所述的厭氧發(fā)酵槽的內(nèi)部至少平行設(shè)有兩個(gè)臥式攪拌器(10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)模化秸稈厭氧發(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，其特征是所述的厭氧發(fā)酵槽的槽體上設(shè)有出氣管(9)和排空管(12)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，其特征是所述的厭氧發(fā)酵槽的槽體上設(shè)有上進(jìn)液管(18)、下進(jìn)液管(19)和出液管(20)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，其特征是所述的厭氧發(fā)酵槽的槽體兩側(cè)墻上設(shè)有導(dǎo)軌(8)，導(dǎo)軌上設(shè)有鋪膜器(7)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種規(guī)?；斩拝捬醢l(fā)酵沼氣制取系統(tǒng)，屬于農(nóng)作物秸稈資源化利用領(lǐng)域，主要由厭氧發(fā)酵槽、溫室陽(yáng)光板棚、預(yù)處理池、進(jìn)料機(jī)構(gòu)、出料器、攪拌器、沼氣鍋爐構(gòu)成；本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)秸稈的快速進(jìn)、出料和高效攪拌，解決秸稈發(fā)酵傳熱、傳質(zhì)效率低，發(fā)酵效率低以及沼氣發(fā)酵越冬生產(chǎn)的溫度保障等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)秸稈沼氣全年連續(xù)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/107GK201459120SQ20092009398
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者姜孟二, 張?jiān)拼T, 張蕾蕾, 張重, 李君興, 李愛(ài)芹, 王瑛彤, 矯云學(xué), 符艷輝, 董天峰, 董潤(rùn)堅(jiān), 袁存亮, 裴海林, 趙國(guó)明 申請(qǐng)人:吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院