沼氣資源化處理系統(tǒng)中的cstr一體化反應(yīng)器的運(yùn)行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種沼氣資源化處理系統(tǒng)中的CSTR一體化反應(yīng)器的運(yùn)行方法,在CSTR一體化反應(yīng)器中,增添了回流系統(tǒng)和反向攪拌裝置可有效提高對(duì)碎秸稈和厭氧發(fā)酵液的攪拌效率,使得在攪拌過程中,原料能在兩個(gè)攪拌葉之間形成對(duì)流,以解決傳統(tǒng)攪拌機(jī)攪而不拌的問題,有助于提高秸稈產(chǎn)沼氣的效率。同時(shí)本發(fā)明在出料口處增加螺旋槳,可快速將廢料從罐體內(nèi)排出。
【專利說明】沼氣資源化處理系統(tǒng)中的CSTR—體化反應(yīng)器的運(yùn)行方法
[0001]本發(fā)明申請(qǐng)是母案申請(qǐng)“基于CSTR發(fā)酵裝置的沼氣資源化處理系統(tǒng)”的分案申請(qǐng),母案申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?015101796836,申請(qǐng)日為2015年4月15日
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于沼氣制備技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種沼氣資源化處理系統(tǒng)中的CSTR—體化反應(yīng)器的運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0003]我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)作物播種面積居世界第一位,據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國每年秸桿產(chǎn)量大約有7億噸。在過去農(nóng)作物秸桿多被作為燃料使用,但隨著我國人民生活水平的不斷提高,以及農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源供應(yīng)的改善,近些年來,農(nóng)民對(duì)秸桿的燃燒利用也逐漸減少,剩余農(nóng)作物秸桿的數(shù)量越來越大,據(jù)估計(jì)每年已達(dá)到4億噸左右。大量剩余秸桿的隨地堆棄和任意焚燒,造成了大氣污染、土壤礦化、火災(zāi)事故、堵塞交通等大量的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)問題;與此同時(shí),秸桿作為一種可再生能源,蘊(yùn)含著巨大的生物質(zhì)能量,它的資源化利用,對(duì)節(jié)約能源、改善生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,有著重大意義。
[0004]秸桿干發(fā)酵產(chǎn)沼氣是水稻、玉米、花生等農(nóng)作物秸桿作為原料,經(jīng)過粉碎并添加發(fā)酵菌劑做堆慪等預(yù)處理后,加入?yún)捬醢l(fā)酵裝置中進(jìn)行厭氧發(fā)酵來生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥料,在工業(yè)生產(chǎn)中,通常采用CSTR反應(yīng)器(continuous stirred tank reactor,即連續(xù)攪拌反應(yīng)器系統(tǒng))作為厭氧發(fā)酵裝置來生產(chǎn)沼氣,傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵裝置攪拌效率有待提高,攪拌效率的高低直接影響到秸桿的發(fā)酵效率和沼氣的產(chǎn)氣率;另外,當(dāng)發(fā)酵完成后需要將廢料從發(fā)酵裝置內(nèi)排出,由于廢料具有一定粘性,因此廢料不易排出且廢料常常會(huì)黏在裝置內(nèi)壁。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種沼氣資源化處理系統(tǒng)中的CSTR一體化反應(yīng)器的運(yùn)行方法。
[0006]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]一種基于CSTR發(fā)酵裝置的沼氣資源化處理系統(tǒng),包括秸桿儲(chǔ)存?zhèn)}、快速降解罐、水解罐、獨(dú)立換熱器、CSTR—體化反應(yīng)器、沼氣純化裝置、葉面肥倉、沼液暫存池、固液分離器、有機(jī)肥倉;秸桿儲(chǔ)存?zhèn)}連接快速降解罐;快速降解罐通過管道與水解罐連接;水解罐通過管道與獨(dú)立換熱器連接;獨(dú)立換熱器分別通過管道與CSTR—體化反應(yīng)器和固液分離器連接;CSTR—體化反應(yīng)器通過管道與沼氣純化裝置連接;固液分離器通過管道與沼液暫存池連接;固液分離器通過管道與有機(jī)肥倉連接;沼液暫存池分別通過管道與水解罐和葉面肥倉連接。
[0008]所述CSTR—體化反應(yīng)器包括罐體、電機(jī)、反向攪拌裝置和回流系統(tǒng)。所述罐體的外壁設(shè)置有保溫層,且在罐體外壁和保溫層之間設(shè)置有加熱層,加熱層內(nèi)設(shè)置有加熱裝置;罐體頂端設(shè)置有出氣口 ;罐體底端設(shè)置有出料口;出料口處設(shè)置有螺旋槳,當(dāng)發(fā)酵完成后,通過螺旋槳的攪動(dòng),可快速將廢料從罐體內(nèi)排出;罐體頂端設(shè)置有進(jìn)料口;罐體內(nèi)部設(shè)置有反向攪拌裝置;所述電機(jī)設(shè)置在罐體的頂端,電機(jī)與反向攪拌裝置連接,并驅(qū)動(dòng)反向攪拌裝置運(yùn)動(dòng)進(jìn)行攪拌;罐體上設(shè)置有防爆口,防止發(fā)酵時(shí)罐體內(nèi)的壓力過大而發(fā)生爆炸;罐體上還設(shè)置有壓力傳感器和溫度傳感器,用于監(jiān)控罐體內(nèi)的壓力和溫度;所述回流系統(tǒng)包括回流出口、回流入口和循環(huán)栗,回流入口和回流出口之間通過管道連接,循環(huán)栗設(shè)置在回流入口和回流出口之間的管道上;回流出口設(shè)置在罐體的底端,回流入口設(shè)置在罐體的頂端。工作時(shí),在循環(huán)栗的作用下,罐體內(nèi)的發(fā)酵原料和發(fā)酵液從回流出口循環(huán)流入回流入口,有助于發(fā)酵原料和發(fā)酵液的充分?jǐn)嚢?。所述反向攪拌裝置,包括行星輪系機(jī)構(gòu)、軸、外攪拌葉、內(nèi)攪拌葉;所述行星輪系機(jī)構(gòu)由內(nèi)齒圈、行星輪、行星架和太陽輪組成,行星輪系機(jī)構(gòu)固定在軸上;所述內(nèi)攪拌葉固定在軸上;所述外攪拌葉緊貼罐體內(nèi)壁,且外攪拌葉的一端通過螺栓固定在內(nèi)齒圈上,另一端通過軸套固定在軸的下端。
[0009]本發(fā)明在CSTR—體化反應(yīng)器中,增添了回流系統(tǒng)和反向攪拌裝置可有效提高對(duì)碎秸桿和厭氧發(fā)酵液的攪拌效率,有助于提高秸桿產(chǎn)沼氣的效率。同時(shí)本發(fā)明在出料口處增加螺旋槳,可快速將廢料從罐體內(nèi)排出。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的CSTR—體化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖,
[0011 ]圖2是CSTR—體化反應(yīng)器的反向攪拌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,
[0012]圖3是圖2的俯視圖,
[0013]圖4是反向攪拌裝置的行星輪系機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖,
[0014]圖5是反向攪拌裝置的行星輪系機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖,
[0015]圖6是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:a為稻桿儲(chǔ)存?zhèn)},b為快速降解罐,c為水解罐,d為獨(dú)立換熱器,e為CSTR—體化反應(yīng)器,f為沼氣純化裝置,g為葉面肥倉,h為沼液暫存池,i為固液分離器,j為有機(jī)肥倉,I為罐體,2為進(jìn)料口,3為電機(jī),4為出氣口,5為防爆口,6螺旋槳,7為出料口,8為加熱層,9為保溫層,10溫度傳感器,11為壓力傳感器,12為行星輪系機(jī)構(gòu),12-1為內(nèi)齒圈,12-2為行星輪,12-3為行星架,12-4為太陽輪,12-5螺栓,13為軸,14為外攪拌葉,15為內(nèi)攪拌葉,16為軸套,17為回流出口,18為循環(huán)栗,19為回流入口。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0018]如附圖6所示,本發(fā)明所涉及的一種基于CSTR發(fā)酵裝置的沼氣資源化處理系統(tǒng),包括秸桿儲(chǔ)存?zhèn)}a、快速降解罐b、水解罐C、獨(dú)立換熱器d、CSTR—體化反應(yīng)器e、沼氣純化裝置f、葉面肥倉g、沼液暫存池h、固液分離器1、有機(jī)肥倉j;秸桿儲(chǔ)存?zhèn)}連接快速降解罐;快速降解罐通過管道與水解罐連接;水解罐通過管道與獨(dú)立換熱器連接;獨(dú)立換熱器分別通過管道與CSTR—體化反應(yīng)器和固液分離器連接;CSTR—體化反應(yīng)器通過管道與沼氣純化裝置連接;固液分離器通過管道與沼液暫存池連接;固液分離器通過管道與有機(jī)肥倉連接;沼液暫存池分別通過管道與水解罐和葉面肥倉連接。
[0019]如附圖1所示,所述CSTR—體化反應(yīng)器包括罐體1、電機(jī)3、反向攪拌裝置和回流系統(tǒng)。
[0020]所述罐體的外壁設(shè)置有保溫層9,且在罐體外壁和保溫層之間設(shè)置有加熱層8,加熱層內(nèi)設(shè)置有加熱裝置;罐體頂端設(shè)置有出氣口4;罐體底端設(shè)置有出料口 7;出料口處設(shè)置有螺旋槳6,當(dāng)發(fā)酵完成后,通過螺旋槳的攪動(dòng),可快速將廢料從罐體內(nèi)排出;罐體頂端設(shè)置有進(jìn)料口 2;罐體內(nèi)部設(shè)置有反向攪拌裝置;所述電機(jī)3設(shè)置在罐體的頂端,電機(jī)與反向攪拌裝置連接,并驅(qū)動(dòng)反向攪拌裝置運(yùn)動(dòng)進(jìn)行攪拌;罐體上設(shè)置有防爆口 5,防止發(fā)酵時(shí)罐體內(nèi)的壓力過大而發(fā)生爆炸;罐體上還設(shè)置有壓力傳感器11和溫度傳感器10,用于監(jiān)控罐體內(nèi)的壓力和溫度。
[0021 ] 所述回流系統(tǒng)包括回流出口 17、回流入口 19和循環(huán)栗18,回流入口和回流出口之間通過管道連接,循環(huán)栗設(shè)置在回流入口和回流出口之間的管道上;回流出口設(shè)置在罐體的底端,回流入口設(shè)置在罐體的頂端。工作時(shí),在循環(huán)栗的作用下,罐體內(nèi)的發(fā)酵原料和發(fā)酵液從回流出口循環(huán)流入回流入口,有助于發(fā)酵原料和發(fā)酵液的充分?jǐn)嚢琛?br>[0022]如圖2至圖5所示,所述反向攪拌裝置,包括行星輪系機(jī)構(gòu)12、軸13、外攪拌葉14、內(nèi)攬摔葉15;所述行星輪系機(jī)構(gòu)12由內(nèi)齒圈12-1、行星輪12_2、行星架12_3和太陽輪12_4組成,行星輪系機(jī)構(gòu)12固定在軸13上;所述內(nèi)攪拌葉15固定在軸13上;所述外攪拌葉14緊貼罐體內(nèi)壁,且外攪拌葉14的一端通過螺栓12-5固定在內(nèi)齒圈12-1上,另一端通過軸套16固定在軸13的下端。
[0023]CSTR—體化反應(yīng)器使用時(shí),當(dāng)原料從進(jìn)料口進(jìn)入罐體后,啟動(dòng)電機(jī),電機(jī)帶動(dòng)軸以及固定于其上的內(nèi)攪拌葉轉(zhuǎn)動(dòng),與此同時(shí),固定在軸上的太陽輪通過與之相互嚙合的行星輪帶動(dòng)內(nèi)齒圈反向轉(zhuǎn)動(dòng),由于外攪拌葉固定內(nèi)齒圈上,從而使外攪拌葉和內(nèi)攪拌葉形成相互反向轉(zhuǎn)動(dòng)。使得在攪拌過程中,原料能在兩個(gè)攪拌葉之間形成對(duì)流,以解決傳統(tǒng)攪拌機(jī)攪而不拌的問題;同時(shí),啟動(dòng)循環(huán)栗,在循環(huán)栗的作用下,罐體內(nèi)的發(fā)酵原料和發(fā)酵液從回流出口循環(huán)流入回流入口,有助于發(fā)酵原料和發(fā)酵液的充分?jǐn)嚢?。另外?duì)于粘性原料的攪拌,由于本發(fā)明的外攪拌葉緊貼罐體的內(nèi)壁,使得粘性原料不會(huì)粘著在攪拌筒的內(nèi)壁,有利于粘性原料的攪拌和排出。當(dāng)發(fā)酵完成后,開啟出料口處的螺旋槳,通過螺旋槳的攪動(dòng),可快速將廢料從罐體內(nèi)排出。
[0024]以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述,應(yīng)該說明的是,在不脫離本發(fā)明的核心的情況下,任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種沼氣資源化處理系統(tǒng)中的CSTR—體化反應(yīng)器的運(yùn)行方法,其特征在于: CSTR—體化反應(yīng)器包括罐體、電機(jī)、反向攪拌裝置和回流系統(tǒng);所述罐體的外壁設(shè)置有保溫層,且在罐體外壁和保溫層之間設(shè)置有加熱層,加熱層內(nèi)設(shè)置有加熱裝置;罐體頂端設(shè)置有出氣口 ;罐體底端設(shè)置有出料口 ;出料口處設(shè)置有螺旋槳;罐體頂端設(shè)置有進(jìn)料口 ;罐體內(nèi)部設(shè)置有反向攪拌裝置;所述電機(jī)設(shè)置在罐體的頂端,電機(jī)與反向攪拌裝置連接;所述回流系統(tǒng)包括回流出口、回流入口和循環(huán)栗,回流入口和回流出口之間通過管道連接,循環(huán)栗設(shè)置在回流入口和回流出口之間的管道上;所述反向攪拌裝置,包括行星輪系機(jī)構(gòu)、軸、外攪拌葉、內(nèi)攪拌葉;所述行星輪系機(jī)構(gòu)由內(nèi)齒圈、行星輪、行星架和太陽輪組成,行星輪系機(jī)構(gòu)固定在軸上;所述內(nèi)攪拌葉固定在軸上;所述外攪拌葉緊貼罐體內(nèi)壁,且外攪拌葉的一端通過螺栓固定在內(nèi)齒圈上,另一端通過軸套固定在軸的下端。 沼氣資源化處理系統(tǒng)中的CSTR—體化反應(yīng)器的運(yùn)行方法如下:當(dāng)原料從進(jìn)料口進(jìn)入罐體后,啟動(dòng)電機(jī),電機(jī)帶動(dòng)軸以及固定于其上的內(nèi)攪拌葉轉(zhuǎn)動(dòng),與此同時(shí),固定在軸上的太陽輪通過與之相互嚙合的行星輪帶動(dòng)內(nèi)齒圈反向轉(zhuǎn)動(dòng),由于外攪拌葉固定內(nèi)齒圈上,從而使外攪拌葉和內(nèi)攪拌葉形成相互反向轉(zhuǎn)動(dòng),使得在攪拌過程中,原料能在兩個(gè)攪拌葉之間形成對(duì)流,以解決傳統(tǒng)攪拌機(jī)攪而不拌的問題;同時(shí),啟動(dòng)循環(huán)栗,在循環(huán)栗的作用下,罐體內(nèi)的發(fā)酵原料和發(fā)酵液從回流出口循環(huán)流入回流入口,有助于發(fā)酵原料和發(fā)酵液的充分?jǐn)嚢?另外對(duì)于粘性原料的攪拌,由于本發(fā)明的外攪拌葉緊貼罐體的內(nèi)壁,使得粘性原料不會(huì)粘著在攪拌筒的內(nèi)壁,有利于粘性原料的攪拌和排出;當(dāng)發(fā)酵完成后,開啟出料口處的螺旋槳,通過螺旋槳的攪動(dòng),可快速將廢料從罐體內(nèi)排出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣資源化處理系統(tǒng)中的CSTR—體化反應(yīng)器的運(yùn)行方法,其特征在于:所述回流出口設(shè)置在罐體的底端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CSTR—體化反應(yīng)器,其特征在于:所述回流入口設(shè)置在罐體的頂端。
【文檔編號(hào)】C12M1/34GK106085836SQ201610404680
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日
【發(fā)明人】高衛(wèi)華
【申請(qǐng)人】天紫環(huán)保投資控股有限公司