高效秸稈沼氣發酵裝置由發酵罐體、雙層保溫層、多點頂部進料管、太陽能熱水器集熱系統組成。秸稈發酵原料通過頂部多點進料管輸送到發酵罐體，在進料同時對罐內原料進行了攪動攪拌。增溫能源由太陽能熱水器集熱系統提供，在嚴寒冬季和雨雪天氣采用輔助太陽能熱泵增溫。發酵溫度在38℃～42℃最適合各種纖維分解菌生長的范圍內，有利于纖維素的分解，進而提高了秸稈發酵原料的利用率和產氣率，節省了能源運行成本和建設投資成本。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種沼氣發酵裝置，尤其是以秸桿為主要發酵原料的沼氣中溫發酵裝置。
技術介紹
現有的以秸桿為主要發酵原料的沼氣發酵裝置中，其發酵裝置可分為兩種情況一種是常溫發酵裝置(發酵溫度15°C 25°C )，該裝置沒有增溫措施，依靠自然溫度進行靜態發酵，定期進出料，這種發酵裝置產氣率低、原料利用率低，冬天溫度低時基本上不產氣；另一種是采用中溫發酵(發酵溫度30°C 35°C)或近中溫發酵，按照沼氣工程技術規范(第I部分)工藝設計《NY/T1220. 1-2006》的要求，全混合發酵裝置(CSTR)的增溫方式，大多采用沼氣鍋爐、燃氣鍋爐、燃油鍋爐等鍋爐連接增溫管進行增溫。該裝置在保溫措施上大多采用塑料泡沫板，或者聚氨脂發泡進行保溫；進、出料方式大多采用螺桿泵，下進料、上出料，攪拌方式采用機械攪拌。這種中溫發酵裝置產氣率高、原料利用率高，可常年供氣，但是這種裝置整體運行費用高、建設成本高。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種運行費用低、建設成本少、產氣率高、發酵原料秸桿利用率高、產氣率高的一種高效秸桿沼氣發酵裝置。為解決上述技術問題，本專利技術改進現有進出料方式，采用真空泵進行上部多點進料、下部出料，在進出料同時對發酵原料起到攪拌作用，省去機械攪拌裝置。在增溫方面，采用太陽能熱水器為主、輔助太陽能熱泵為備用的增溫能源，以替代現有各種燃料鍋爐的增溫能源。在保溫方式方面，在現有的采用發酵罐體周圍設置聚氨脂發泡材料(或塑料泡沫板)進行保溫的基礎上進行 改進，在發酵罐體和聚氨脂發泡材料之間設置一個空氣隔離層，以增加發酵罐體的保溫效果。由現在30°C 35°C的發酵溫度提高到38°C 42°C，以提高發酵原料秸桿的利用率。此裝置中的上料系統中，首先用真空泵把上料罐抽成負壓，通過負壓把料液吸進上料罐內，然后再利用真空泵加壓，把料液打進發酵罐內。在發酵罐頂部均勻設置多個進料口，料液可以通過多個進料口進入發酵罐體。料液通過多個進料口同時進入發酵罐時，形成多個帶有一定速度和動能的料液柱，就可以使整個發酵罐內的發酵料液得到充分的攪動、攪拌，從而就可替代了現有技術中的機械攪拌裝置。此裝置中的保溫設置中，在發酵罐體與聚氨脂發泡保溫層之間設置了一個空氣隔離層，由于空氣隔離層內空氣沒有流動性，保持相對穩定性，所以有著較好的隔熱保溫作用。在這樣雙層保溫情況下，大大減少了發酵罐體的熱量的損失，從而大大降低了增溫的能源。此裝置中的增溫能源是利用太陽能熱水器為主、輔助太陽能熱泵。利用這種生態能源，不但能夠大大降低運行成本，而且大大減少溫室氣體的排放。本專利技術的秸桿沼氣發酵溫度，由現在標準(NY/T1220. 1-2006)所規定的中溫發酵溫度30°C 35°C提高到38°C 42°C，因為這個溫度范圍是各種厭氧纖維素分解菌，如高溫纖維梭菌、奧氏梭菌等生長、發育、繁殖的最適宜溫度。這些厭氧纖維素分解菌群就會大量快速分解秸桿發酵原料中纖維素，使秸桿中的纖維素分解成為易被其它厭氧沼氣菌分解成沼氣的小分子物質，提高了秸桿纖維素的分解速度和分解數量，進而提高了秸桿發酵原料的利用率，提高單位容積產氣率。本專利技術的有益效果是(I)由于采用了頂部多點進料、下部出料方式，在進出料的同時對發酵料液起到了較好的攪動攪拌作用，所以該發酵裝置中就不用設置機械攪拌設施，這樣不但可節省建設成本，而且節省了由于設置了機械攪拌所帶來的運行成本。(2)由于在發酵罐體和聚氨脂發泡保溫層之間設置了空氣隔離層的保溫措施，增加了發酵罐體保溫效果，大大減少了發酵罐體的熱量損失，可以大大降低秸桿沼氣發酵增溫所帶來的運行成本。(3)由于采用了太陽能熱水器為主、輔助太陽能熱泵的增溫措施，用太陽能作為增溫能源，不需要燃料，節省了用燃料作為增溫能源所帶來的運行成本，從而降低了秸桿沼氣發酵的運行成本。(4)由于采用了 38°C 42°C的發酵溫度，在這種溫度范圍環境條件下，各種厭氧纖維素分解菌(如高溫纖維梭菌、奧氏梭菌等)能夠大量生成，大大提高厭氧分解纖維素菌群的形成，提高了發酵原料利用率，提高秸桿沼氣發酵裝置的容積沼氣的產氣率。附圖說明下面結合附圖對本專利技術的實施進一步說明。附圖為高效秸桿沼氣 發酵裝置示意中所示1.發酵罐體、2.雙層保溫層、3.保溫循環水箱、4.太陽能熱水器集熱系統、5.發酵原料增溫管、6.沼氣導管、7.頂部多點進料管、8.保溫空壓上料罐、9.真空泵、10.發酵原料混合池、11.沼液回流管、12.下部出料管、13.輔助太陽能熱泵。具體實施例方式把預處理好的秸桿原料投入到發酵原料混合池10內，加入從沼液回流管11回流的沼液等料液，經充分攪拌混合后，由真空泵9把保溫空壓上料罐8抽成負壓，在負壓作用下把秸桿混合發酵原料抽到保溫空壓上料罐8內，然后由真空泵9加壓，在壓力作用下，把秸桿混合發酵原料通過頂部多點進料管7輸送到發酵罐體I內。這種帶有一定的速度和動能的料液，就會使發酵罐體I內的各種發酵物得到充分攪動、攪拌，從而省去了機械攪拌裝置。在陽光照射下，太陽能熱水器集熱系統4所產生的高溫熱水匯集到保溫循環水箱3內，用循環泵使保溫循環水箱3內的高溫熱水在發酵原料增溫管5內循環，對發酵罐體I內的發酵料液進行增溫。發酵罐體I周圍的雙層保溫層2對發酵罐體I起到了很好的隔熱保溫作用，防止罐體內的發酵原料熱量大量損失，可使發酵料液溫度保持在38°C 42°C范圍內。在這種環境溫度條件下，正是各種厭氧纖維素分解菌的最適宜的溫度條件，大量厭氧纖維素分解菌群(如高溫纖維梭菌、奧氏梭菌等)就會大量生成，這些厭氧纖維素分解菌群就會大量、快速分解秸桿發酵原料中纖維素，使之分解成為易被其它厭氧沼氣菌分解成沼氣的小分子物質， 同時，這種溫度條件，也會使其它厭氧沼氣菌群異常活躍和生成，這些菌群就會大量分解發酵原料、產生大量沼氣，因而就可大大提高秸桿發酵原料利用率，以及發酵罐的容積產氣率。分解后的沼渣、沼液，可以從下部出料管12排出，所產生的沼氣通過沼氣導管6導出。如果是冬季和雨雪天氣，太陽能熱水器集熱系統4產能不夠時，可使用輔助太陽能熱泵13供能增溫。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高效秸稈沼氣發酵裝置，由發酵罐體(1)、罐體周圍雙層保溫層(2)、頂部多點進料系統和太陽能集熱及增溫系統組成，其特征在于：所述的頂部多點進料系統由真空泵(9)、保溫空壓上料罐(8)、頂部多點進料管(7)組成，采用頂部多點均勻進料、下部出料的模式，在進料的同時對發酵料液進行了充分攪拌；所述的太陽能集熱及增溫系統由太陽能熱水器集熱系統(4)、保溫循環水箱(3)、發酵原料增溫管(5)構成，在嚴寒冬季和雨雪天氣采用輔助太陽能熱泵(13)增溫。
【技術特征摘要】
1.一種高效秸桿沼氣發酵裝置，由發酵罐體(I)、罐體周圍雙層保溫層(2)、頂部多點進料系統和太陽能集熱及增溫系統組成，其特征在于所述的頂部多點進料系統由真空泵(9)、保溫空壓上料罐(8)、頂部多點進料管(7)組成，采用頂部多點均勻進料、下部出料的模式，在進料的同時對發酵料液進行了充分攪拌；...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王振宇，鄒評，
申請(專利權)人：南京評宇環境工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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