[發明專利]上推流秸稈沼氣發酵工藝及裝置

無效

• 申請號: 200910058653.4
• 申請日: 2009-03-19
• 公開（公告）號: CN101509015A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 符征鴿;梅自力
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12M1/113
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種秸稈沼氣發酵工藝及裝置，特別是涉及以秸稈為主要發酵 原料的上推流沼氣發酵工藝及上部能出渣的立式圓筒體發酵裝置。

秸稈發酵原料(例如：玉米秸、麥秸、高梁秸、稻草等)的比重輕，在水 中多呈漂浮狀，在發酵產氣時更是如此，在裝置中分層明顯，流動性差。它給 秸稈沼氣發酵的進出料帶來困難和工程效率低下。為了解決進出料難題，工程 上采用批次發酵工藝來解決，即設置多個發酵單元，輪流進行發酵和換料。例 如發明專利(專利申請號：ZL2005100827231)“一種干式發酵的設備及其方法”， 就屬此類型工藝。雖然它解決了進出料難的問題，但它的設施復雜，造價高， 操作不便；運行不穩定，費用高，工程效率低，池容產氣率僅達0.6m³/m³.d。另 一種變相的解決辦法是在以糞便為主要發酵原料的沼氣工程中，添加小部分秸 稈，其發酵工藝多半采用全混合工藝，配備機械攪拌裝置；它可實現1.0～ 1.5m³/m³.d的池容產氣率。歐洲普遍采用這一工藝。但秸稈的充分利用受到限制。

本發明的目的是利用秸稈原料的固有特性，設計適合其沼氣發酵的工藝及 裝置，解決以秸稈為惟一發酵原料或以秸稈為主要發酵原料的沼氣工程進出料 難題，以及發酵效率低下的問題，實現秸稈沼氣發酵較高的和池容產氣率和原 料產氣率，以及工程運行的高可靠性和低成本。

本發明的沼氣發酵工藝是經過粉碎的秸稈發酵原料先進入發酵裝置底部開 始沼氣發酵，秸稈原料會上浮形成一浮料層；隨后的每一次進料，都會在先前 的浮料層下面形成新的浮料層；隨著進料次數的不斷增加，秸稈原料不斷層層 向上推進，經過一段時間后，較早進入發酵裝置的秸稈原料被推至裝置的頂部 過程的同時完成產沼氣過程，然后，靠自身重力落入出料漏斗，通過出料管經 水封池排出，完成沼氣發酵全過程。

本發明的發酵裝置為設有增溫保溫設施的底部進料上部出料的立式圓筒體 發酵裝置，立式圓筒體上部中央設一出料漏斗，漏斗下部連接一出料管，出料 管斜穿筒體壁插入一水封池中，出料漏斗上口徑大于1200mm，下口徑大于350mm， 出料管管徑大于350mm。裝置頂蓋為圓錐型鍋蓋，頂蓋坡度大于45°。

附圖1是完整的上推流秸稈沼氣發酵工程工藝流程圖

本發明采用了由下向上推流的沼氣發酵工藝，順應了秸稈發酵原料自然上 浮的特性，使工藝運行更加順暢自然，發酵原料在裝置內的運動達到較為理想 的推流狀態，滯留時間最長、發酵最充分的原料將被率先排出，滯留時間不足、 發酵未充分的發酵原料不會被排出，發酵原料在裝置中的滯留期可人為控制。 因此可取得較高的池容產氣率和較高的原料產氣率。發酵裝置無須設攪拌裝置 操作維護更簡便，可實現長久穩定運行。完成發酵的浮渣靠自身重力自動出料， 運行費用低。

本發明以日產沼氣650m³的秸稈沼氣工程實施為例加以說明，工程采用的主 要設計參數為：(1)池容產氣率：1.0m³/m³.d；(2)原料產氣率：0.35～ 0.40m³/kgTs；(3)有機負荷率：2.5～3.0kgTs/m³.d；(4)沼氣發酵溫度：38℃ ±2℃；(5)發酵裝置容積：650m³；(6)圓筒體徑高比：1∶2；(7)圓錐型頂蓋 坡度60°；(8)出料漏斗上口徑1.8m，下口徑0.6m；(9)出料管徑φ600mm； (10)進料管徑φ160mm。

發酵裝置的設計要求：總容積650m³，圓筒體直徑7.2m，高14.4m；出料漏 斗安裝于圓筒體上部中央，漏斗上口與筒體上口處于同一水平面上，下口接出 料管，出料管斜穿過圓筒體壁插到水封池中；設置從調配池到發酵裝置底部、 可雙向走料的泵、閘門、管道；設φ100mm的出氣管；在裝置上設上、中、下三 個溫度監測點；設置熱水鍋爐給發酵裝置供熱的設施；給裝置表面(除底面外) 加上高效的保溫層；在保溫層外面加上美觀的保護層；設置到達裝置頂的梯子 及護欄。

按照發酵裝置的設計參數要求，以及完整的上推流秸稈沼氣發酵工程工藝 流程(見附圖1)的要求，設計好各處理單元，安排好各處理單元的相互關系和 總體布局(包括相對位置和高程)，把沼氣工程的設施建設好。

秸稈沼氣工程運行要點：