專利名稱：干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于生物質能源利用領域，涉及一種沼氣反應裝置，尤其涉及一種干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置。
背景技術：
我國是石油資源相對缺乏的國家，專家預測，石油穩(wěn)定供給不會超過20年。2010年，我國石油消費總量達到4. 07億噸，而國內生產能力僅為1. 6億噸。不斷升高的石油進口依存度將給國家安全帶來威脅。同時，大量的燃油燃煤造成的污染使我國的生態(tài)環(huán)境急劇惡化。在經過多種探索、嘗試以后，生物質能可能成為我國新能源的最佳選擇。開發(fā)利用生物質能資源對于我國具有特殊的意義。我國擁有豐富的生物質能資源，主要分為四類農作物秸桿、薪柴、各種各樣的有機廢棄物以及農業(yè)廢棄物。其中，農作物秸桿所占比例最大，約占72. 2%。據2008年相關統(tǒng)計，我國農作物秸桿約為7.1億t，其中稻秸、麥秸、玉米秸桿分別為2. 03億t、1. 35億t、2. 20億t，說明我國的生物質能儲量相當豐富。當前，大部分農村地區(qū)已建“四位一體”(S卩沼氣池、豬圈、廁所、太陽能溫室聯(lián)合)的濕式沼氣池，這種“四位一體”的濕式沼氣池僅采用人畜糞便作為發(fā)酵原料。由于農村地區(qū)常年留守人口數(shù)量的大幅度減少，養(yǎng)殖集中化、規(guī)?；?，造成以人畜糞便為原料的濕式沼氣池存在原料短缺的問題。而且，所利用的濕式沼氣池并沒有將生物質能作為厭氧發(fā)酵原料，即使有的濕式沼氣池采用生物質秸桿等作為發(fā)酵原料，也存在秸桿浮渣的現(xiàn)象，嚴重影響了沼氣池的正常產氣。另外，在我國北方地區(qū)，濕式沼氣池的實際利用時間僅為5飛個月，根本滿足不了農民對燃料的需求狀況。所以，就資源利用方面來看，并沒有真正的解決農村燃料需求問題，而且農作物秸桿長期堆置，不僅造成環(huán)境的污染，還將使得資源嚴重浪費。針對這些問題，提出干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣反應裝置的設計。
公開號為CN102212561的專利，提供了一種將干法與濕法聯(lián)合發(fā)酵秸桿的加工方法，只是通過干法將秸桿進行好氧發(fā)酵，然后進行濕法厭氧消化分解。并沒有提出具體的裝置設計。傳統(tǒng)的設計當中都沒有將干法濕法聯(lián)合進行發(fā)酵，不能有效的利用已建成的濕式沼氣池。
發(fā)明內容本實用新型提供一種以生物質作為厭氧干發(fā)酵原料的干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是包括開設有進料口、出料口和出氣口的干發(fā)酵罐體，所述的干發(fā)酵罐體的罐體外壁上設置有保溫層，且在保溫層的外表面上涂鍍有太陽能吸熱材料，干發(fā)酵罐體通過出氣口與濕式沼氣池相連通，濕式沼氣池通過沼氣出口管路與濕式貯氣間相連通。所述的干發(fā)酵罐體為圓柱結構。[0009]所述的干發(fā)酵罐體的進料口設置在其頂部，出料口設置在其底部。所述的干發(fā)酵罐體與濕式沼氣池相連通的管路上依次設置有逆止閥和進氣閥，沼氣出口管路上設置有出氣閥。所述的干發(fā)酵罐體罐體的兩端分別設有用于攪拌干發(fā)酵罐體的手動攪拌轉輪以及與手動攪拌轉輪相連接的攪拌器。所述的干發(fā)酵罐體通過安裝在攪拌器兩端的支架固定，且干發(fā)酵罐體的傾斜角度為7。。所述的濕式沼氣池內設有用于給濕式沼氣池增保溫的濕式水壓間，濕式水壓間與濕式沼氣池主體部分之間設置有隔板。本實用新型的有效效果表現(xiàn)在1、本實用新型采用秸桿以及落葉等生物質作為干法發(fā)酵原料，將濕式沼氣池內的沼渣作為干法發(fā)酵的接種物，充分的利用了農村地區(qū)的生物質以及改善了農民的生活環(huán)境。
·[0016]2、本實用新型將干式厭氧發(fā)酵酵罐與傳統(tǒng)的濕式沼氣池相結合，由于干式厭氧發(fā)酵罐的外壁上設置有保溫層，且在保溫層表現(xiàn)涂鍍有太陽能吸熱材料，合理的利用太陽能，對干式厭氧發(fā)酵罐進行增保溫處理，確保干式厭氧發(fā)酵罐能夠在冬天時仍能正常使用。所以當冬天的時候，即使?jié)袷秸託獬夭荒苷．a氣，也能保證正常供氣。因此，本實用新型能夠有效的利用生物質，并能夠使保證在寒冷的冬天也能夠正常供氣。3、干發(fā)酵罐內的干物質含量高，反應后物料無需脫水，可以直接作為肥料使用。干發(fā)酵罐體積小，占地面積??；罐體在地面上放置，安裝和使用方便。

圖1為本實用新型的結構示意圖。其中1_手動攪拌轉輪；2-支架；3_攪拌器；4_干發(fā)酵罐體；5_進料口 ；6-逆止閥出料口 ；8-出氣口 ；9_濕式水壓間；10_濕式貯氣間；11_濕式沼氣池；12_保溫層，13沼氣出口管路。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。參見圖1，本實用新型包括干發(fā)酵罐體4和濕式沼氣池11，其中所述的干發(fā)酵罐體4呈圓柱形結構,其直徑為800mm,長度為2000mm,濕式沼氣池11為農戶中已建成的沼氣池。所述的干發(fā)酵罐體4的罐體外壁上設置有保溫層12，且在保溫層外表面涂鍍有太陽能吸熱材料層；所述的干發(fā)酵罐體4罐體的兩端分別設有與手動攪拌轉輪I以及與手動攪拌轉輪I相連接的攪拌器3 ;攪拌器3的兩端還分別設有固定干發(fā)酵罐體4罐體的支架2，干發(fā)酵罐體4的傾斜角度為7° ;所述的干發(fā)酵罐體4上還開設有位于其頂部的進料口5、位于其底部的出料口 7和設有逆止閥6的出氣口 8，出氣口 8通過進氣閥Kl與濕式沼氣池11的入氣口相連通，濕式沼氣池11通過沼氣出口管路13以及安裝在其上的進氣閥K2與濕式貯氣間10相連通。所述的濕式沼氣池11內設有用于給濕式沼氣池11增保溫的濕式水壓間9，濕式水壓間9與濕式沼氣池11主體部分之間設置有隔板。[0023]本實用新型原料預處理方法如下將小麥秸桿粉碎至粒徑為4飛_后，與樹葉按照1:1比例進行混合，混合后，在混合物料中添加40°C的溫水進行混合物料的潤濕處理，潤濕24小時后，在原料中添加40°C的溫水，調節(jié)反應原料的含水量為70%左右。然后加入尿素或者碳酸氫銨調節(jié)混合原料的C /N比為25 30:1，最后加入發(fā)酵菌劑，對原料進行好氧預處理。待堆料中溫度升高至45°C左右時，將預處理后的原料加入干式厭氧發(fā)酵罐中進行厭氧發(fā)酵產沼氣。本實用新型的具體實 施過程如下將干發(fā)酵罐體4放置在地面的支架2上，保持干發(fā)酵罐體4的傾斜角為7° ;將預處理后的物料由進料口 5加入干發(fā)酵罐體4內，然后關閉進料口 5 ;待反應進行3天后，打開干發(fā)酵罐體4上的出氣口 8、逆止閥6以及管道上的進氣閥K1，將干發(fā)酵罐體4內產生的沼氣先通入濕式沼氣池11內，然后和濕式沼氣池11產生的沼氣一起通過出氣閥K2貯存在濕式貯氣間10內，當用戶需要使用沼氣時，濕式貯氣間10內的沼氣通過輸氣管道輸送至沼氣灶具內。干法發(fā)酵反應過程進行時，通過干發(fā)酵罐體4兩側的手動攪拌轉輪I帶動攪拌器3以順時針180°、逆時針180°的角度反復對干發(fā)酵罐體4進行整體的轉動，最終使干式厭氧發(fā)酵罐內的原料混合充分。冬季時，利用干發(fā)酵罐體4外壁的保溫材料和太陽能吸熱材料層對干發(fā)酵罐體4進行增保溫，并利用干發(fā)酵罐體內產生的沼氣燒取熱水，最后將熱水輸入至濕式沼氣池11內的濕式水壓間9內對濕式沼氣池11進行增保溫，有效的改善傳統(tǒng)濕式沼氣池冬季產氣效率低的問題。待干發(fā)酵罐體4的反應過程持續(xù)一定時間后，沼氣產量降低，關閉干發(fā)酵罐體4上的出氣口 8以及逆止閥6，打開干發(fā)酵罐體4的出料口 7，將干發(fā)酵罐體4內的原料排出1/3，排出后的部分物料迅速與新預處理后的原料進行混合，采用同樣的進料方式進行重復進排料。反應后的物料通過堆置后，無需脫水，直接作為肥料使用。參照李東在《華南地區(qū)稻草的厭氧干發(fā)酵制取沼氣研究》一文中所做試驗進行設計 每Im3的干發(fā)酵罐裝入167. 45kg的秸桿濕物料以及30%的接種物，就可以保證連續(xù)89d的產氣量。根據實際試驗，采用樹葉以及農作物秸桿作為干發(fā)酵原料，采用2. 5L的發(fā)酵瓶作為試驗裝置，發(fā)酵溫度保持在中溫(35±1) 1時，容積產氣率可以達到0.41m3/ (m3.d),反應持續(xù)時間為53d，甲烷含量達到50%以上。夏季時，傳統(tǒng)的濕式沼氣池容積產氣率為0. 2^0. 3m3/ (m3 (!)，一個8m3的濕式沼氣池日產沼氣量可以達到1. 6^2. 4m3，結合干發(fā)酵罐所產沼氣，日產沼氣量可以達到2. 0f2. 81m3，足夠I個4 口之家一天的用氣量1. 2 1. 6m3，可以將剩余的沼氣作為燒取洗浴所需的熱水燃料，即使干發(fā)酵罐處于間歇運行時，仍能正常運轉。但是到冬季時，傳統(tǒng)的濕式沼氣池容積產氣率僅有0. ro. 2m3/ Cm3 d)，有時甚至不產氣，一個8m3的濕式沼氣池日產沼氣量僅有0. 8^1. 6m3，結合干發(fā)酵罐所產沼氣，日產沼氣量也只有1. 2. 01m3，有時可能不能滿足農戶的正常用氣需求。為了實現(xiàn)發(fā)酵溫度保持在中溫(35 ± I) °C發(fā)酵，本實用新型利用干式厭氧發(fā)酵罐體積小的優(yōu)勢，通過在干發(fā)酵罐體外壁上的保溫層和太陽能吸熱材料層對干發(fā)酵罐體4進行有效的增保溫，充分的利用太陽能對罐體進行增保溫，使干發(fā)酵罐體在冬季仍能維持在中溫條件下，確保了干發(fā)酵罐體在冬季時仍能正常使用；進一步，本實用新型還利用干發(fā)酵罐體產生的沼氣燒取熱水，然后將熱水加入到濕式沼氣池11的濕式水壓間9內，有效的增加濕式沼氣池11在冬季的產氣能
力，改變傳統(tǒng)濕式沼氣池的日產沼氣量，有效的提高沼氣產量以及利用生物質能，改善農村
地區(qū)的生活環(huán)境，使沼氣反應裝置能夠正常供氣。
權利要求1.干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置，其特征在于包括開設有進料口(5)、出料口(7)和出氣口(8)的干發(fā)酵罐體(4)，所述的干發(fā)酵罐體(4)的罐體外壁上設置有保溫層(12)，且在保溫層(12)的外表面上涂鍍有太陽能吸熱材料，干發(fā)酵罐體(4)通過出氣口(8)與濕式沼氣池(11)相連通，濕式沼氣池(11)通過沼氣出口管路(13 )與濕式貯氣間(10 )相連通。
2.根據權利要求1所述的干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置，其特征在于所述的干發(fā)酵罐體(4)為圓柱結構。
3.根據權利要求1所述的干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置，其特征在于所述的干發(fā)酵罐體(4)的進料口(5)設置在其頂部，出料口(7)設置在其底部。
4.根據權利要求1所述的干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置，其特征在于所述的干發(fā)酵罐體(4)與濕式沼氣池(11)相連通的管路上依次設置有逆止閥(6)和進氣閥(K1)，沼氣出口管路(13)上設置有出氣閥(K2)。
5.根據權利要求1所述的干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置，其特征在于所述的干發(fā)酵罐體(4)罐體的兩端分別設有用于攪拌干發(fā)酵罐體的手動攪拌轉輪(I)以及與手動攪拌轉輪(I)相連接的攪拌器(3 )。
6.根據權利要求1或5所述的干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置，其特征在于所述的干發(fā)酵罐體(4)通過安裝在攪拌器(3)兩端的支架(2)固定，且干發(fā)酵罐體(4)的傾斜角度為7°。
7.根據權利要求1所述的干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置，其特征在于所述的濕式沼氣池(11)內設有用于給濕式沼氣池(11)增保溫的濕式水壓間(9 )，濕式水壓間(9 )與濕式沼氣池(11)主體部分之間設置有隔板。
專利摘要一種干法濕法聯(lián)合發(fā)酵產沼氣的反應裝置，包括開設有進料口、出料口和出氣口的干發(fā)酵罐體，所述的干發(fā)酵罐體的罐體外壁上設置有保溫層，且在保溫層的外表面上涂鍍有太陽能吸熱材料，干發(fā)酵罐體通過出氣口與濕式沼氣池相連通，濕式沼氣池通過沼氣出口管路與濕式貯氣間相連通。本實用新型以農村常見的生物質作為原料，充分利用農村地區(qū)的生物質的同時改善了農民的生活環(huán)境。由于干式厭氧發(fā)酵罐設置有保溫層，能夠在寒冷的冬季保證其在正常產氣，即使?jié)袷秸託獬卦诙静荒墚a氣，與其結合的干式厭氧發(fā)酵罐也能完成正常工藝過程，有效的改善傳統(tǒng)濕式沼氣池冬季產氣效率低的問題。
文檔編號C12M1/02GK202881263SQ20122048360
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權日2012年9月20日
發(fā)明者梁亞紅, 張華 , 牟冠霖 申請人:西安建筑科技大學