專利名稱:生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
生物燃?xì)庥置託?，是多種微生物在厭氧條件下對(duì)有機(jī)物質(zhì)(如秸桿、雜草、人畜糞便、垃圾、污泥等)進(jìn)行分解代謝的產(chǎn)物，其主要成分是甲烷和二氧化氮，還有硫化氫等少量的其他氣體，沼氣產(chǎn)生的過程也稱為厭氧發(fā)酵。按照總固體含量多少，厭氧消化技術(shù)可分為濕式厭氧消化(含固率< 15% )與干式厭氧消化(含固率20 40% )。干式厭氧工藝具有以下明顯的優(yōu)勢:1)可以適應(yīng)各種來源的固體有機(jī)廢棄物；2)運(yùn)行費(fèi)用低，容積產(chǎn)氣率高；3)需水量低或不需水，殘?jiān)罄m(xù)處理費(fèi)用低；4)運(yùn)行過程穩(wěn)定，無濕法工藝中的浮渣、沉淀等問題。
而在實(shí)際工程運(yùn)用中，由于在干式厭氧發(fā)酵中的物料不加水或者只加很少的水稀釋，干式厭氧消化系統(tǒng)內(nèi)物料的充分混合較為困難，造成沼氣產(chǎn)率降低。攪拌的目的是使發(fā)酵原料均勻分布，加強(qiáng)新鮮物料的接種效果，增加微生物與原料的接觸面，加快發(fā)酵速度。發(fā)酵液面經(jīng)常處于活動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)常攪拌回流沼氣池內(nèi)的發(fā)酵原料，不僅可以破除池內(nèi)浮殼，而且能使原料與沼氣細(xì)菌充分接觸，促進(jìn)沼氣細(xì)菌的新陳代謝，使其迅速生長繁殖，加快發(fā)酵速度，提高產(chǎn)氣量。
沼氣工程常用的攪拌方法有機(jī)械攪拌、沼氣回流攪拌(氣體攪拌)和發(fā)酵液回流攪拌(液體攪拌)。機(jī) 械攪拌是在沼氣池內(nèi)安裝機(jī)械攪拌裝置，每I 2天攪拌一次，每次5 lOmin，攪拌有利于沼氣的釋放；氣體攪拌是將沼氣池內(nèi)的沼氣抽出來，通過輸送管道(中心管)從沼氣池底下部送進(jìn)去,使池內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的氣體回流,達(dá)到攪拌的目的；液體攪拌是用抽渣器從沼氣池的出料間將發(fā)酵液抽出，再通過進(jìn)料管注入沼氣池內(nèi)，產(chǎn)生較強(qiáng)的料液回流以達(dá)到攪拌和菌種回流的目的。
關(guān)于液體攪拌及沼氣攪拌鑒于對(duì)其攪拌效果、強(qiáng)度及能耗的考慮，所述兩種方法更適于濕式厭氧發(fā)酵及一些小型的干式厭氧發(fā)酵；而機(jī)械攪拌，目前采用的多為發(fā)酵罐內(nèi)全混式攪拌方式，由于整個(gè)罐體設(shè)置了混合裝置，罐內(nèi)料液處于完全均勻或基本均勻狀態(tài)，因此微生物能和物料充分接觸，接種效果好，但是該方法較易增加部分新進(jìn)入罐體內(nèi)的新鮮有機(jī)物料發(fā)酵時(shí)間不夠而直接由排渣口排出的風(fēng)險(xiǎn)，而且發(fā)酵罐罐體通體混合裝置的設(shè)置能耗是非常大的。
為了解決上述干式發(fā)酵方法中存在的混合困難且不充分問題，中國專利，公開號(hào)CN 101381674A中，所述厭氧發(fā)酵罐內(nèi)不設(shè)置任何混合攪拌裝置，而是通過在厭氧發(fā)酵罐外的接種混合槽將新鮮物料與立式厭氧發(fā)酵罐內(nèi)的已發(fā)酵物料混合接種，混合接種后的物料再輸送至立式厭氧發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行干式厭氧反應(yīng)，反應(yīng)過程中物料在罐內(nèi)從上至下呈推流形式移動(dòng)。所述接種物與發(fā)酵物料的混合質(zhì)量比為4 10: I。該方法避免了傳統(tǒng)的上述全混式攪拌方式中會(huì)使得部分新鮮物料發(fā)酵時(shí)間不夠而直接由排渣口排出的風(fēng)險(xiǎn)。
由于上述專利中，混合物提供至干式發(fā)酵罐中不再混合，因此為了使接種物料和新鮮物料充分接觸，充足量的發(fā)酵物料必須在發(fā)酵罐外與新供應(yīng)的物料混合，如專利中每單位新鮮物料混合4 10單位的發(fā)酵物料，但是這樣的方式影響了發(fā)酵罐的處理能力，同時(shí)大量物料的混合也增加能耗。特別是當(dāng)對(duì)每噸具有較高的沼氣產(chǎn)量的新鮮有機(jī)物料進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，在發(fā)酵罐中的平均停留時(shí)間需要增加至更多天，新鮮物料的進(jìn)料速度會(huì)更慢，不利于干式發(fā)酵器大量裝載新鮮物料，如玉米之類高能作物進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，導(dǎo)致更多的能量損失。
而且，最為關(guān)鍵的是該方法中的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中需要在發(fā)酵罐體外設(shè)置一個(gè)混合裝置，以達(dá)到新鮮物料與回流的發(fā)酵物料充分混合、接種的目的。厭氧發(fā)酵微生物只有在一定的溫度條件下才能生長繁殖，進(jìn)行正常的代謝活動(dòng)，因此發(fā)酵溫度是影響厭氧發(fā)酵制生物燃?xì)獾闹匾蛩亍５?，該種外部混合裝置的設(shè)置會(huì)導(dǎo)致已具有合適溫度的新鮮物料與發(fā)酵物料在該攪拌裝置處的熱量散失，特別是在冬天及采用高溫發(fā)酵時(shí)，該種罐體外混合裝置的設(shè)置所產(chǎn)生的熱量散失的問題會(huì)更為突出，這樣當(dāng)混合后物料進(jìn)入發(fā)酵罐體時(shí)，由于物料達(dá)不到所需要的溫度，會(huì)延緩物料的發(fā)酵啟動(dòng)，影響物料的實(shí)際發(fā)酵時(shí)間，減少物料的利用率及產(chǎn)氣率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是需要解決傳統(tǒng)的干式厭氧消化系統(tǒng)內(nèi)物料混合困難且混合不充分的問題。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于解決傳統(tǒng)的干式厭氧消化系統(tǒng)的進(jìn)料預(yù)熱問題，本發(fā)明通過改進(jìn)厭氧發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)外部接種熱量損失的缺陷，降低厭氧發(fā)酵裝置的運(yùn)行能耗，同時(shí)提高發(fā)酵材料的利用率及其產(chǎn)氣速率。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，包括:發(fā)酵罐；和供料裝置，用于向所述發(fā)酵罐中供應(yīng)物料。其中，所述干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)還包括:混料提升器，所述混料提升器的下部和上部分別與所述發(fā)酵罐的下部和上部連通，并且所述混料提升器的下部還與所述供料裝置連通；和氣體動(dòng)力攪拌裝置，所述氣體動(dòng)力攪拌裝置與所述發(fā)酵罐的底部連通。其中，當(dāng)所述氣體動(dòng)力攪拌裝置向發(fā)酵罐內(nèi)噴射氣體并且所述供料裝置向所述混料提升器中供應(yīng)新鮮物料時(shí)，所述發(fā)酵罐底部的已發(fā)酵物料在噴射氣體的推動(dòng)下進(jìn)入混料提升器內(nèi)并與從供料裝置供應(yīng)到混料提升器內(nèi)的新鮮物料混合，混合后的混合物料從所述混料提升器的上部進(jìn)入所述發(fā)酵罐中。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述混料提升器內(nèi)置于所述發(fā)酵罐中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述混料提升器的至少一部分與所述發(fā)酵罐的外壁連接和固定在一起。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述混料提升器的下部通過一個(gè)下部側(cè)開口與所述供料裝置連通。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述供料裝置包括:進(jìn)料斗，用于在其中容納新鮮物料；和進(jìn)料泵，其入口與進(jìn)料斗連通，其出口通過第一管路與所述發(fā)酵罐連通，并通過第二管路與所述混料提升器的下部連通。其中，在所述第一管路和第二管路上分別設(shè)置有第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述發(fā)酵罐的頂部設(shè)置有排氣口，并且所述發(fā)酵罐的底部設(shè)置有排料口。[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述發(fā)酵罐的頂部通過第三管路與排氣口連通，并且在所述第三管路上設(shè)置有第三開關(guān)閥。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述氣體動(dòng)力攪拌裝置包括:第四管路，在其上設(shè)置有第四開關(guān)閥；換熱器，連接在所述第四管路上，用于對(duì)流經(jīng)第四管路的氣體進(jìn)行加熱；和空壓機(jī)，連接在所述第四管路上，用于對(duì)經(jīng)第四管路輸送來的氣體進(jìn)行增壓，從而提高噴射到發(fā)酵罐內(nèi)的氣體的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述第四管路與所述發(fā)酵罐的頂部連通，用于將發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生的沼氣輸送到所述換熱器和空壓機(jī)；或者所述第四管路與額外的氣源設(shè)備連通，用于將額外的氣源設(shè)備內(nèi)的氣體輸送到所述換熱器和空壓機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述空壓機(jī)串聯(lián)在所述換熱器的下游，并且所述空壓機(jī)的出口通過管路與所述發(fā)酵罐的底部連通。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述第二管路的內(nèi)徑與所述混料提升器的內(nèi)徑比為1:1 1: 10。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種使用干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)制造沼氣的方法，包括如下步驟:進(jìn)料步驟，其中新鮮物料經(jīng)供料裝置進(jìn)入混料提升器，在混料提升器中自下而上推流到混料提升器上部，進(jìn)入發(fā)酵罐；混料提升步驟，氣體動(dòng)力攪拌裝置向混料提升器內(nèi)噴射氣體并且供料裝置向混料提升器中供應(yīng)新鮮物料時(shí)，發(fā)酵罐底部的已發(fā)酵物料在噴射氣體的推動(dòng)下進(jìn)入混料提升器內(nèi)并與從供料裝置供應(yīng)到混料提升器內(nèi)的新鮮物料混合，混合后的混合物料從所述混料提升器的上部進(jìn)入發(fā)酵罐中；干式發(fā)酵步驟，其中混合后的混合物料在發(fā)酵罐中自上而下運(yùn)動(dòng)，停留預(yù)定時(shí)間，發(fā)生干式厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生沼氣；出渣步驟，其中從發(fā)酵罐底部的排料口排出發(fā)酵罐中的反應(yīng)后產(chǎn)物；出氣步驟，其中從發(fā)酵罐頂部的排氣口排出發(fā)酵罐中的沼氣。
可選地，氣體動(dòng)力攪拌裝置向混料提升器內(nèi)噴射氣體的位置為混料提升器底部1/4 處。
可選地，出氣步驟中，沼氣從發(fā)酵罐頂部的排氣口排出后，其中一部分經(jīng)第四開關(guān)閥到達(dá)第四管路，經(jīng)換熱器加熱后，經(jīng)空壓機(jī)增壓，輸入發(fā)酵罐的底部，噴射入發(fā)酵罐中。
本發(fā)明設(shè)置有混料提升器和氣體動(dòng)力攪拌裝置，可以方便地使發(fā)酵罐內(nèi)的已發(fā)酵物料與從供料裝置供應(yīng)的新鮮物料充分和均勻地混合，省掉在發(fā)酵罐外部設(shè)置的大型回流混合裝置。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；和
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說明旨在對(duì)本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。
[第一實(shí)施例]
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，圖示的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)主要包括發(fā)酵罐10、混料提升器20A、能夠分別向發(fā)酵罐10和混料提升器20A內(nèi)供應(yīng)新鮮物料的供料裝置(稍后加以詳細(xì)說明)、和使發(fā)酵罐10內(nèi)的已發(fā)酵物料與新鮮物料混合的氣體動(dòng)力攪拌裝置(稍后加以詳細(xì)說明)。
在圖1所示的實(shí)施例中，混料提升器20A內(nèi)置于發(fā)酵罐10中。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)酵罐10可以為大致的圓筒體，并且罐體底部呈向下圓錐形，內(nèi)置的混料提升器20A也可以為大致的圓筒體。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)酵罐10的體積例如可以為100m3，例如其直徑和高度可以分別為4m X Sm。內(nèi)置的混料提升器20A的直徑和高度可以分別為0.2m x 4m。
但是，需要說明的是，本發(fā)明的發(fā)酵罐10和混料提升器20A的形狀和尺寸不局限于此圖示的實(shí)施例，其可以是任何合適的形狀和尺寸。
如圖1所示，供料裝置主要包括進(jìn)料斗30和進(jìn)料泵40。在進(jìn)料斗30中容納新鮮物料，例如秸桿和青草收集后切碎青貯，并添加適量生活污水、廚余、污泥等其余有機(jī)垃圾后形成的待發(fā)酵的新鮮物料。
進(jìn)料泵40， 其入口與進(jìn)料斗30連通，其出口通過第一管路I與發(fā)酵罐10連通，并通過第二管路2與混料提升器20A的下部連通。這樣，就可以通過進(jìn)料泵40分別向發(fā)酵罐10和混料提升器20A中供應(yīng)新鮮 物料。
在圖示的實(shí)施例中，在第一管路I和第二管路2上分別設(shè)置有第一開關(guān)閥51和第二開關(guān)閥52。當(dāng)需要向發(fā)酵罐10中供應(yīng)新鮮物料時(shí)，打開第一開關(guān)閥51并關(guān)閉第二開關(guān)閥52。當(dāng)需要向混料提升器20A中供應(yīng)新鮮物料時(shí)，打開第二開關(guān)閥52并關(guān)閉第一開關(guān)閥51。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二管路2的內(nèi)徑與混料提升器20A的內(nèi)徑比為1:1 1: 10。
如圖1所示，氣體動(dòng)力攪拌裝置主要包括第四管路4、換熱器80和空壓機(jī)90。
在圖示的實(shí)施例中，第四管路4與發(fā)酵罐10的頂部連通，用于輸送發(fā)酵罐10內(nèi)產(chǎn)生的沼氣。換熱器80連接在第四管路4上，用于對(duì)流經(jīng)第四管路4的沼氣進(jìn)行加熱。空壓機(jī)90連接在第四管路4上，用于對(duì)經(jīng)第四管路4輸送來的沼氣進(jìn)行增壓，從而提高噴射到發(fā)酵罐10內(nèi)的沼氣的壓力。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，空壓機(jī)90串聯(lián)在換熱器80的下游，并且空壓機(jī)90的出口通過管路與發(fā)酵罐10的底部連通，用于向發(fā)酵罐10內(nèi)噴射增壓的沼氣r。
在圖示的實(shí)施例中，在第四管路4上設(shè)置有第四開關(guān)閥54，當(dāng)需要向換熱器80和空壓機(jī)90輸送沼氣時(shí)，只需打開第四開關(guān)閥54。當(dāng)不需要向換熱器80和空壓機(jī)90輸送沼氣時(shí)，只需關(guān)閉第四開關(guān)閥54。
請注意，本發(fā)明不局限于圖示的實(shí)施例，第四管路4也可以與額外的氣源設(shè)備連通，用于將額外的氣源設(shè)備內(nèi)的氣體(例如沼氣、氮?dú)饣蚱渌缓鯕獾臍怏w)輸送到換熱器80和空壓機(jī)90，并噴射到發(fā)酵罐10內(nèi)。增加額外的氣源設(shè)備的作用是當(dāng)發(fā)酵罐10內(nèi)產(chǎn)生的氣體不足時(shí)或需要提高物料混合速度時(shí)，可以增加向發(fā)酵罐10內(nèi)噴射的氣體量。
在圖1所示的實(shí)施例中，發(fā)酵罐10的與空壓機(jī)90的連通口鄰近混料提升器20A的與進(jìn)料泵40的連通口 21，這是為了使得從空壓機(jī)90噴射到發(fā)酵罐10內(nèi)的氣體r能夠?qū)l(fā)酵罐10底部的已發(fā)酵的物料j與從進(jìn)料泵40進(jìn)入混料提升器20A內(nèi)的新鮮物料X更容易地混合在一起。
在圖1所示的優(yōu)選實(shí)施例中，在發(fā)酵罐10的頂部設(shè)置有排氣口 60，并且發(fā)酵罐10的底部設(shè)置有排料口 70。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，發(fā)酵罐10的頂部通過第三管路3與排氣口 60連通，并且在第三管路3上設(shè)置有第三開關(guān)閥53。因此，當(dāng)需要向外供應(yīng)沼氣時(shí)，只需要打開第三開關(guān)閥53并關(guān)閉第四開關(guān)閥54。當(dāng)需要向氣體動(dòng)力攪拌裝置供應(yīng)沼氣時(shí)，只需要打開第四開關(guān)閥54。
在圖1所示的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，混料提升器20A的下部形成有一個(gè)突出的下部側(cè)開口 21，該下部側(cè)開口 21與所述發(fā)酵罐10的內(nèi)壁固定連接，并通過第二管路2與進(jìn)料泵40的出口連通。
下面借助圖1，來詳細(xì)說明本發(fā)明的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的工作過程:
(I)進(jìn)料:將秸桿和青草收集后切碎青貯，并添加適量生活污水、廚余、污泥等其余有機(jī)垃圾，從而制成待發(fā)酵的新鮮物料，然后將新鮮物料放入進(jìn)料斗30，在打開第一開關(guān)閥51、關(guān)閉第二開關(guān)閥52后，啟動(dòng)進(jìn)料泵5，將新鮮物料供應(yīng)到發(fā)酵罐10中；
(2)厭氧發(fā)酵第一階段:當(dāng)發(fā)酵罐10中的物料達(dá)到一定量后，停止進(jìn)料，關(guān)閉第一開關(guān)閥51，開始厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣；
(3)厭氧發(fā)酵第二階段:在厭氧發(fā)酵第一階段持續(xù)一定時(shí)間后，并且產(chǎn)生的沼氣達(dá)到一定量時(shí)，開啟第二開關(guān)閥2和第四開關(guān)閥54，并關(guān)閉第一和第三開關(guān)閥51、53，此時(shí)，沼氣r通過換熱器80加熱、空壓機(jī)90增壓后從發(fā)酵罐10的底部噴射到發(fā)酵罐10內(nèi)，使得發(fā)酵罐10底部的已發(fā)酵物料j在噴射氣體r的推動(dòng)下從混料提升器20A的底部開口進(jìn)入混料提升器20A內(nèi)并與從進(jìn)料泵40供應(yīng)到混料提升器20A內(nèi)的新鮮物料X混合，混合后的混合物料m從混料提升器20A的頂部開口進(jìn)入發(fā)酵罐10中，這樣，就使得新進(jìn)物料和發(fā)酵罐10內(nèi)已發(fā)酵的物料按一定比例混合后經(jīng)混料提升器20A進(jìn)入發(fā)酵罐10，在發(fā)酵罐10主體區(qū)域內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，在發(fā)酵過程中物料在發(fā)酵罐10內(nèi)從上至下呈推流形式向發(fā)酵罐10底部循環(huán)移動(dòng)；
(4)排料:已經(jīng)充分發(fā)酵后的廢棄物料從發(fā)酵罐10底部的排料口 70排出，產(chǎn)生的沼氣可以經(jīng)發(fā)酵罐10頂部的排氣口 60收集。
下面列舉本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例:
(I)進(jìn)料:將1.4噸秸桿和青草收集后切碎青貯，并添加適量生活污水、廚余、污泥等其余有機(jī)垃圾，從而制成待發(fā)酵的新鮮物料，然后將新鮮物料放入進(jìn)料斗30，在打開第一開關(guān)閥51、關(guān)閉第二開關(guān)閥52后，啟動(dòng)進(jìn)料泵5，將新鮮物料供應(yīng)到發(fā)酵罐10中；
(2)厭氧發(fā)酵第 一階段:當(dāng)發(fā)酵罐10中的物料達(dá)到發(fā)酵罐總體積2/3后，停止進(jìn)料，關(guān)閉第一開關(guān)閥51，開始厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣；
(3)厭氧發(fā)酵第二階段:在厭氧發(fā)酵第一階段持續(xù)一定時(shí)間后，并且產(chǎn)生的沼氣達(dá)到一定量時(shí)，開啟第二開關(guān)閥2和第四開關(guān)閥54，并關(guān)閉第一和第三開關(guān)閥51、53，此時(shí)，沼氣r通過換熱器80加熱、空壓機(jī)90增壓后從發(fā)酵罐10的底部噴射到發(fā)酵罐10內(nèi)，使得發(fā)酵罐10底部的已發(fā)酵物料j在噴射氣體r的推動(dòng)下從混料提升器20A的底部開口進(jìn)入混料提升器20A內(nèi)并與從進(jìn)料泵40供應(yīng)到混料提升器20A內(nèi)的新鮮物料X混合，混合后的混合物料m從混料提升器20A的頂部開口進(jìn)入發(fā)酵罐10中，這樣，就使得新進(jìn)物料和發(fā)酵罐10內(nèi)已發(fā)酵的物料按一定比例混合后經(jīng)混料提升器20A進(jìn)入發(fā)酵罐10，在發(fā)酵罐10主體區(qū)域內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，在發(fā)酵過程中物料在發(fā)酵罐10內(nèi)從上至下呈推流形式向發(fā)酵罐10底部循環(huán)移動(dòng)；
(4)排料:已經(jīng)充分發(fā)酵后的廢棄物料從發(fā)酵罐10底部的排料口 70排出，產(chǎn)生的沼氣可以經(jīng)發(fā)酵罐10頂部的排氣口 60收集，產(chǎn)沼氣量可達(dá)125m3/d。
本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明的干式厭氧發(fā)酵罐10設(shè)有混合進(jìn)料區(qū)，并設(shè)置沼氣提升系統(tǒng)，省掉在發(fā)酵罐外部設(shè)置的大型回流混合裝置，同時(shí)厭氧發(fā)酵罐主體區(qū)域內(nèi)不設(shè)置任何混合裝置。
另外，物料進(jìn)入發(fā)酵罐10內(nèi)，當(dāng)物料體積達(dá)到預(yù)接種混合腔體積的例如十分之一至二分之一任一值時(shí)，停止進(jìn)料，開始厭氧發(fā)酵。產(chǎn)氣量達(dá)到一定值時(shí)，沼氣經(jīng)加熱、增壓回至混料提升區(qū)20A，提升和混合新鮮物料和發(fā)酵罐內(nèi)已發(fā)酵物料至發(fā)酵罐10的主體區(qū)域內(nèi)。該種內(nèi)置混合區(qū)、沼氣提升裝置，可以使得進(jìn)來的新鮮物料與主體區(qū)域內(nèi)已發(fā)酵一定時(shí)間內(nèi)的物料充分混合接種，解決了外部接種造成的熱量損失問題和秸桿預(yù)熱問題，避免傳統(tǒng)全混式攪拌在混合物料時(shí)所需的大能耗。
[第二實(shí)施例]
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2所示的第二實(shí)施例與圖1所示的第一實(shí)`施例的最大不同點(diǎn)在于:在圖2所示的第二實(shí)施例中，混料提升器20B的外壁與發(fā)酵罐10的內(nèi)壁固定連接，用于將混料提升器20B固定在發(fā)酵罐10內(nèi)。
雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是附圖中公開的實(shí)施例旨在對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行示例性說明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。
雖然本總體發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例已被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權(quán)利要求
和它們的等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，包括: 發(fā)酵罐(10);和 供料裝置(30、40)，用于向所述發(fā)酵罐(10)中供應(yīng)物料， 其特征在于， 所述干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)還包括: 混料提升器(20A、20B)，所述混料提升器(20A、20B)的下部和上部分別與所述發(fā)酵罐(10)的下部和上部連通，并且所述混料提升器(20A、20B)的下部還與所述供料裝置(30、40)連通；和 氣體動(dòng)力攪拌裝置(4、80、90)，所述氣體動(dòng)力攪拌裝置(4、80、90)與所述發(fā)酵罐(10)的底部連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述混料提升器(20A、20B)內(nèi)置于所述發(fā)酵罐(10)中或所述混料提升器(20A、20B)的至少一部分與所述發(fā)酵罐(10)的外壁連接和固定在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述供料裝置(30、40)包括: 進(jìn)料斗(30)，用于在其中容納新鮮物料；和 進(jìn)料泵(40)，其入口與進(jìn)料斗(30)連通，其出口通過第一管路(I)與所述發(fā)酵罐(10)連通，并通過第二管路(2)與所述混料提升器(20A、20B)的下部連通； 其中，在所述第一管路(I)和第二管路(2)上分別設(shè)置有第一開關(guān)閥(51)和第二開關(guān)閥(52)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述第二管路(2)的內(nèi)徑與所述混料提升器(20A、20B)的內(nèi)徑比為1:1 1: 10。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)酵罐(10)的頂部設(shè)置有排氣口(60)，并且所述發(fā)酵罐(10)的底部設(shè)置有排料口(70)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)酵罐(10)的頂部通過第三管路(3)與所述排氣口 ￠0)連通，并且在所述第三管路(3)上設(shè)置有第三開關(guān)閥(53)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體動(dòng)力攪拌裝置(4、80、90)包括: 第四管路(4)，在其上設(shè)置有第四開關(guān)閥(54)； 換熱器(80)，連接在所述第四管路(4)上，用于對(duì)流經(jīng)第四管路(4)的氣體進(jìn)行加熱；和 空壓機(jī)(90)，連接在所述第四管路(4)上，用于對(duì)經(jīng)第四管路(4)輸送來的氣體進(jìn)行增壓，從而提高噴射到發(fā)酵罐(10)內(nèi)的氣體(r)的壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于， 所述第四管路(4)與所述發(fā)酵罐(10)的頂部連通，用于輸送發(fā)酵罐(10)內(nèi)產(chǎn)生的沼氣；和/或 所述第四管路(4)與額外的氣源設(shè)備連通，用于輸送額外的氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于，所述空壓機(jī)(90)串聯(lián)在所述換熱器(80)的下游，并且所述空壓機(jī)(90)的出口通過管路與所述發(fā)酵罐(10)的底部連通。
10.一種使用干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)制造沼氣的方法，包括如下步驟: 進(jìn)料步驟，其中新鮮物料經(jīng)供料裝置(30、40)進(jìn)入混料提升器(20A、20B)，在混料提升器(20A、20B)中自下而上推流到混料提升器(20A、20B)上部，進(jìn)入發(fā)酵罐(10)； 混料提升步驟，氣體動(dòng)力攪拌裝置(4、80、90)向混料提升器(20A、20B)內(nèi)噴射氣體(r)并且供料裝置(30、40)向混料提升器(20A、20B)中供應(yīng)新鮮物料(x)時(shí)，發(fā)酵罐(10)底部的已發(fā)酵物料(j)在噴射氣體(r)的推動(dòng)下進(jìn)入混料提升器(20A、20B)內(nèi)并與從供料裝置(30,40)供應(yīng)到混料提升器(20A、20B)內(nèi)的新鮮物料(x)混合，混合后的混合物料(m)從所述混料提升器(20A、20B)的上部進(jìn)入發(fā)酵罐(10)中； 干式發(fā)酵步驟，其中混合后的混合物料(m)在發(fā)酵罐(10)中自上而下運(yùn)動(dòng)，發(fā)生干式厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生沼氣； 出渣步驟，其中從發(fā)酵罐(10)底部的排料口(70)排出發(fā)酵罐(10)中的反應(yīng)后產(chǎn)物； 出氣步驟，其中從發(fā)酵罐(10)頂部的排氣口(60)排出發(fā)酵罐(10)中的沼氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的使用干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)制造沼氣的方法，其特征在于，氣體動(dòng)力攪拌裝置(4、80、90)向混料提升器(20A、20B)內(nèi)噴射氣體(r)的位置為混料提升器(20A、20B)底部 1/4 處。
12.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的使用干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)制造沼氣的方法，其特征在于，所述出氣步驟中，沼氣從發(fā)酵罐(10)頂部的排氣口(60)排出后，其中一部分經(jīng)第四開關(guān)閥(54)到達(dá)第四管路(4)，經(jīng)換熱器(80)加熱后，經(jīng)空壓機(jī)(90)增壓，輸入發(fā)酵罐(10)的底部。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)沼氣的干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括發(fā)酵罐、供料裝置、混料提升器和氣體動(dòng)力攪拌裝置，當(dāng)所述氣體動(dòng)力攪拌裝置向發(fā)酵罐內(nèi)噴射氣體并且所述供料裝置向所述混料提升器中供應(yīng)新鮮物料時(shí)，所述發(fā)酵罐底部的已發(fā)酵物料在噴射氣體的推動(dòng)下進(jìn)入混料提升器內(nèi)并與從供料裝置供應(yīng)到混料提升器內(nèi)的新鮮物料混合，混合后的混合物料從所述混料提升器的上部進(jìn)入所述發(fā)酵罐中。因此，本發(fā)明可以方便地使發(fā)酵罐內(nèi)的已發(fā)酵物料與從供料裝置供應(yīng)的新鮮物料充分和均勻地混合，從而省掉在發(fā)酵罐外部設(shè)置的大型回流混合裝置。
文檔編號(hào)C12P5/02GKCN103184147SQ201110448117
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日
發(fā)明者李偉, 王麗梅 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan