一種低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，包括發(fā)酵裝置，所述發(fā)酵裝置內(nèi)設(shè)有單體模塊，發(fā)酵裝置頂部設(shè)有氣膜，氣膜上部設(shè)有保溫透明日光溫室，所述發(fā)酵裝置與氣膜之間設(shè)有噴淋管，噴淋管上設(shè)有若干噴淋頭，噴淋管與沼液自動控制系統(tǒng)連接，噴淋管的上方設(shè)有沼氣排出管，所述發(fā)酵裝置底部設(shè)有空氣管道，空氣管道通過進氣管與空氣鼓入系統(tǒng)連接。本裝置是一種低能耗、低運行成本的秸稈產(chǎn)沼氣裝置，徹底解決了秸稈預(yù)處理能耗高、成本高的問題，其社會效益和經(jīng)濟效益顯著。
【專利說明】
一種低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于生物質(zhì)能源利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低能耗模塊式大型干發(fā)酵制取沼氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]面臨世界能源的危機，世界能源要進行變革，目前人類的歷史重任是:一是尋找開發(fā)可以代替煤炭、石油的可持續(xù)能源;二是這些能源必須是清潔無污染的。從人類利用火開始，生物質(zhì)便是最早的燃料，生物質(zhì)是一種可再生的可持續(xù)能源。地球上生物質(zhì)所蘊藏的能量是驚人的，根據(jù)生物學(xué)家估算，地球上每年生長的生物質(zhì)總量約1400-1800億噸，相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍。
[0003]我國的生物質(zhì)能資源極為豐富，據(jù)測算，我國農(nóng)作物秸桿每年有7億噸，加上薪柴、喬木等有16億噸，再加上廢棄的有機物質(zhì)有23億噸，按它們的能源熱值來計算相當(dāng)于每年可獲取11.5億噸標(biāo)煤的能源。如將一億噸露地燃燒的秸桿用于發(fā)電，可建500個25MW的小型電站，相當(dāng)于一個“三峽”的發(fā)電量，年替代4350萬噸標(biāo)煤和減排9000萬噸二氧化碳。國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》指出，要大力發(fā)展可再生能源，按照輸出與就地消納利用并重、集中式與分布式發(fā)展并舉的原則，加快發(fā)展可再生能源，到2020年，非化石能源占一次能源消費比重達到15%。因此，我國秸桿資源化駛?cè)肟燔嚨?。以“秸桿能源”為代表的生物質(zhì)能利用，在大力發(fā)展低碳經(jīng)濟的背景下，進入人們的視野。在當(dāng)今發(fā)展清潔能源應(yīng)對全球氣候變暖的大形勢下，秸桿迎來了一個發(fā)展現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)的重大機遇。
[0004]當(dāng)前這些秸桿氣化、壓塊、發(fā)電等利用技術(shù)，各有所長，為秸桿利用作出了重要貢獻。但是目前在實際應(yīng)用和推廣上都或多或少存在一定的問題。如秸桿氣化，目前的氣化技術(shù)僅利用了秸桿氣一項，經(jīng)濟效益不顯著，而且氣化后產(chǎn)生大量有機化合物和焦油，既未收集，也未處理，直接排放，污染了灶具、污染了環(huán)境。而秸桿壓塊，雖然在大規(guī)模應(yīng)用秸桿上較好地解決了運輸與儲存問題，但是目前秸桿粉碎、加壓成型的能耗較大，每噸產(chǎn)品消耗能源費用約在200元-300元，因此在經(jīng)濟上有一定問題。此外，秸桿發(fā)電，目前我國已經(jīng)有幾十家引進國外技術(shù)的生物質(zhì)發(fā)電廠，但這些發(fā)電廠多數(shù)為直燃式發(fā)電，熱效率較低。
[0005]而利用秸桿通過干發(fā)酵工藝產(chǎn)沼氣(據(jù)報道，秸桿的理論產(chǎn)氣量為0.53m3/kg(TS)左右，和糞便的理論產(chǎn)氣量差不多)，與濕發(fā)酵相比，它的主要優(yōu)點是可以適應(yīng)各種來源的固體有機廢棄物、運行費用低并提高容積產(chǎn)氣率、需水量少或不需水、產(chǎn)生沼液少且后續(xù)處理費用低，并且能得到優(yōu)質(zhì)有機肥。
[0006]目前的干發(fā)酵工藝條件在實際處理中的產(chǎn)氣速率較慢。主要原因在于秸桿本身速效成份低，纖維木質(zhì)含量高，因此秸桿分解慢、降解率低。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，是一種低能耗、低運行成本的的秸桿產(chǎn)沼氣裝置，徹底解決了秸桿預(yù)處理能耗高、成本高的問題，其社會效益和經(jīng)濟效益顯著。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]—種低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，包括發(fā)酵裝置，所述發(fā)酵裝置內(nèi)設(shè)有單體模塊，發(fā)酵裝置頂部設(shè)有氣膜，氣膜上部設(shè)有保溫透明日光溫室，所述發(fā)酵裝置與氣膜之間設(shè)有噴淋管，噴淋管上設(shè)有若干噴淋頭，噴淋管與沼液自動控制系統(tǒng)連接，發(fā)酵裝置的上方設(shè)有沼氣排出管，所述發(fā)酵裝置底部設(shè)有空氣管道，空氣管道通過進氣管與空氣鼓入系統(tǒng)連接。
[0010]所述發(fā)酵裝置其中一側(cè)的底部設(shè)有沼液池，沼液池通過管道與沼液自動控制系統(tǒng)連接。
[0011]所述沼液池下部設(shè)有加熱盤管，加熱盤管與太陽能集熱器連接，太陽能集熱器設(shè)置在發(fā)酵池外部且與保溫透明日光溫室相對應(yīng)。
[0012]所述低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)還包括風(fēng)力發(fā)電機，風(fēng)力發(fā)電機的輸出端與沼液自動控制系統(tǒng)連接和空氣鼓入系統(tǒng)連接。
[0013]所述單體模塊的尺寸為1.25 m *1.25 m *1.25m，采用直徑16mm的螺紋鋼焊成上口敞開的正立方體，正立方體內(nèi)均勻焊接9根直徑40mm的帶孔厚壁鋼管，用于空氣鼓入或沼氣的溢出。
[0014]所述發(fā)酵裝置為25m *4 m *2.6m的敞口長方體結(jié)構(gòu)，發(fā)酵裝置的其中一個側(cè)壁上設(shè)有密封門，發(fā)酵裝置采用鋼混結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、搪瓷拼裝罐結(jié)構(gòu)或玻璃鋼板結(jié)構(gòu)制成。
[0015]所述的保溫透明日光溫室由透明陽光板或玻璃制成。
[0016]所述發(fā)酵裝置設(shè)置在水平面以下且發(fā)酵裝置底部與水平面的夾角為4°。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于:
[0018](I)模塊化設(shè)置，裝卸方便
[0019]發(fā)酵裝置內(nèi)部由108塊模塊組成的發(fā)酵小單體(1.25m*1.25m*1.25m)，裝卸方便，發(fā)酵裝置其中一側(cè)設(shè)計一活動密封門，利于原料的進出。
[0020](2)太陽能和風(fēng)能的利用，實現(xiàn)工程運行低能耗
[0021]太陽能集熱器、保溫透明日光溫室和小型風(fēng)力發(fā)電機及好氧預(yù)處理(原料降解發(fā)熱)技術(shù)的創(chuàng)新結(jié)合，保證干發(fā)酵工藝技術(shù)的中溫條件，實現(xiàn)工程運行過程的低能耗。
[0022](3)好氧處理與厭氧發(fā)酵一體化
[0023]干發(fā)酵裝置工藝技術(shù)集好氧預(yù)處理與厭氧干發(fā)酵于一體，節(jié)約占地面積，減少工程造價;發(fā)酵裝置設(shè)計為活動可拆卸的透明陽光板或玻璃鋼板制成的保溫透明日光溫室，有利于好氧與厭氧發(fā)酵的轉(zhuǎn)化。
[0024](4)發(fā)酵裝置實用，易擴展
[0025]發(fā)酵裝置池體可采用鋼混結(jié)構(gòu)，也可采用鋼結(jié)構(gòu)、搪瓷拼裝罐結(jié)構(gòu)或玻璃鋼板結(jié)構(gòu)等;發(fā)酵裝置設(shè)計為長方體，單體有效體積250立方米，寬4米，長25米，深2.6米;池頂設(shè)計為拱形可貯氣模，工程運行時無需再設(shè)置儲氣裝置，易擴展，此工藝設(shè)計可有效降低工程的施工難度，減少管理費用。
[0026](5)自動控制系統(tǒng)
[0027]空氣鼓入系統(tǒng)定時定溫的控制發(fā)酵池底部設(shè)置的好氧預(yù)處理的空氣鼓入，同時沼液自動控制系統(tǒng)定時定溫控制發(fā)酵池上部噴淋管的噴淋頭進行沼液噴淋。
[0028]因此，本實用新型將太陽能、風(fēng)能及好氧預(yù)處理技術(shù)(產(chǎn)熱)的創(chuàng)新結(jié)合，使干發(fā)酵原料的溫度保持在中溫階段，運行過程不消耗常規(guī)能源，從而降低工程運行費用。本裝置是一種低能耗、低運行成本的的秸桿產(chǎn)沼氣裝置，徹底解決了秸桿預(yù)處理能耗高、成本高的問題，其社會效益和經(jīng)濟效益顯著。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖1所示，一種低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，包括發(fā)酵裝置3，發(fā)酵裝置為25m*4 m *2.6m的敞口長方體結(jié)構(gòu)，發(fā)酵裝置3的其中一個側(cè)壁上設(shè)有密封門9，發(fā)酵裝置采用鋼混結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、搪瓷拼裝罐結(jié)構(gòu)或玻璃鋼板結(jié)構(gòu)制成，發(fā)酵裝置內(nèi)設(shè)有單體模塊2。
[0031 ] 發(fā)酵裝置3頂部設(shè)有氣膜7，氣膜7上部設(shè)有保溫透明日光溫室5，保溫透明日光溫室5由紅泥塑料或透明玻璃鋼板制成，發(fā)酵裝置3與氣膜7之間設(shè)有噴淋管8，噴淋管8上設(shè)有若干噴淋頭，噴淋管8與沼液自動控制系統(tǒng)10連接，發(fā)酵裝置3的上方設(shè)有沼氣排出管4，所述發(fā)酵裝置底部設(shè)有空氣管道(圖中未顯示)，空氣管道通過進氣管與空氣鼓入系統(tǒng)11連接，低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)還包括風(fēng)力發(fā)電機6，風(fēng)力發(fā)電機6的輸出端與沼液自動控制系統(tǒng)連接10和空氣鼓入系統(tǒng)11連接。
[0032]發(fā)酵裝置3設(shè)置在水平面以下且發(fā)酵裝置底部與水平面的夾角為4°，發(fā)酵裝置其中一側(cè)的底部設(shè)有沼液池I，沼液池I通過管道與沼液自動控制系統(tǒng)10連接，沼液池I下部設(shè)有加熱盤管(圖中未顯示)，加熱盤管與太陽能集熱器(圖中未顯示)連接，太陽能集熱器設(shè)置在發(fā)酵池外部且與保溫透明日光溫室相對應(yīng)。
[0033]單體模塊2的尺寸為1.25 m *1.25 m *1.25m，采用直徑16mm的螺紋鋼焊成上口敞開的正立方體，正立方體內(nèi)均勻焊接9根直徑40mm的帶孔厚壁鋼管，用于空氣鼓入或沼氣的溢出。
[0034]本實用新型的工作過程如下:
[0035](I)原料收集:秸桿經(jīng)過收集后放置于原料庫或儲料場，
[0036](2)秸桿粉碎:用粉碎機或搓揉機將秸桿粉碎，長度以3cm—5cm為宜；
[0037](3)裝入單體模塊:粉碎的秸桿用沼液或清水潤濕24小時后由活動密封門裝入單體模塊，原料若混入20%—30%的糞便裝入模塊干發(fā)酵效果更佳，若原料全用秸桿，每個單體模塊需加入15Kg碳銨；
[0038]單體模塊2設(shè)計尺寸為1.25*1.25*1.25m，采用直徑16mm的螺紋鋼焊成上口敞開的正立方體，可裝秸桿500Kg左右;立方體內(nèi)均勻焊接9根直徑40mm的帶孔厚壁鋼管，用于空氣鼓入或沼氣的溢出；
[0039]將裝好的模塊放入好氧-厭氧一體化發(fā)酵池即發(fā)酵裝置內(nèi)；
[0040](4)好氧預(yù)處理:首先進行7?10天的好氧預(yù)處理，好氧過程由空氣鼓入系統(tǒng)鼓入空氣，溫度可自動控制在50°060°C ；
[0041](5)厭氧中溫發(fā)酵:好氧預(yù)處理后進行約60天的厭氧中溫干發(fā)酵，將發(fā)酵池頂用紅泥朔料密封，干發(fā)酵過程中每天用沼液噴淋系統(tǒng)進行3~5次的沼液噴淋，使原料含水率保持在70%—80%，噴淋沼液利用太陽能集熱器加熱，沼液溫度保持在40 °C以上，從而保證干發(fā)酵處于中溫階段，使厭氧發(fā)酵充分。整個系統(tǒng)的用能利用小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)保持供給。
[0042](6)沼氣和有機肥:厭氧干發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，凈化后輸送至用戶，產(chǎn)生的沼渣，由出料機械將模塊由活動密封門送至干化場風(fēng)化或采用烘干機烘干，制成專用有機肥或直接用于農(nóng)田施肥。
[0043]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征以及本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，包括發(fā)酵裝置(3)，其特征在于:所述發(fā)酵裝置(3)內(nèi)設(shè)有單體模塊(2)，發(fā)酵裝置(3)頂部設(shè)有氣膜(7)，氣膜(7)上部設(shè)有保溫透明日光溫室(5)，所述發(fā)酵裝置(3)與氣膜(7)之間設(shè)有噴淋管(8)，噴淋管(8)上設(shè)有若干噴淋頭，噴淋管(8)與沼液自動控制系統(tǒng)(10)連接，發(fā)酵裝置的上方設(shè)有沼氣排出管(4)，所述發(fā)酵裝置(3)底部設(shè)有空氣管道，空氣管道通過進氣管與空氣鼓入系統(tǒng)(11)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)酵裝置其中一側(cè)的底部設(shè)有沼液池(I)，沼液池(I)通過管道與沼液自動控制系統(tǒng)(10)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述沼液池(I)下部設(shè)有加熱盤管，加熱盤管與太陽能集熱器連接，太陽能集熱器設(shè)置在發(fā)酵池外部且與保溫透明日光溫室(5)相對應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)還包括風(fēng)力發(fā)電機(6)，風(fēng)力發(fā)電機(6)的輸出端分別與沼液自動控制系統(tǒng)(10)和空氣鼓入系統(tǒng)(I I)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述單體模塊(2)的尺寸為1.25m *1.25 m *1.25m，采用直徑16mm的螺紋鋼焊成上口敞開的正立方體，正立方體內(nèi)均勻焊接9根直徑40mm的帶孔厚壁鋼管，用于空氣鼓入或沼氣的溢出。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)酵裝置(3)為25m *4 m *2.6m的敞口長方體結(jié)構(gòu)，發(fā)酵裝置的其中一個側(cè)壁上設(shè)有密封門(9)，發(fā)酵裝置采用鋼混結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、搪瓷拼裝罐結(jié)構(gòu)或玻璃鋼板結(jié)構(gòu)制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述的保溫透明日光溫室(5)由透明陽光板或玻璃制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗模塊式大型干發(fā)酵系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)酵裝置(3)設(shè)置在水平面以下且發(fā)酵裝置底部與水平面的夾角為4°。
【文檔編號】C12M1/36GK205528800SQ201620088997
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】王建平, 盧新社, 母紅光
【申請人】鶴壁中鶴新能源研發(fā)有限公司