[發明專利]秸稈厭氧發酵制備沼氣的方法及集中利用的系統

無效

• 申請號: 201010103077.3
• 申請日: 2010-02-01
• 公開（公告）號: CN102140479A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 郭榮波;許曉暉;孟憲武;羅生軍;李瀟萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12M1/107
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明屬于廢棄物資源化利用領域，是一種農村秸稈廢棄物制備沼氣的技術，同時涉及了一種農村秸稈制沼氣工程建設與運行的系統。

背景技術

推動農村城鎮化發展，建設資源節約、環境友好的城鎮發展格局是我國的既定目標，其中小城鎮發展是城市化發展的重要一環，小城鎮的發展離不開集中化供氣和商品化燃料生產和銷售，在我國發展農村城鎮化集中供氣系統，如果仍然依靠現有的天然氣資源，必將給我國已經有限的天然氣資源造成更大沖擊。必需立足小城鎮發展實際，就地尋找資源，發展可再生能源，才能夠保證我國小城鎮的可持續發展。利用農村的秸稈等資源，發展秸稈發酵制沼氣產業，建設秸稈資源化利用的沼氣工程與集中利用與供氣系統，符合小城鎮發展的實際和需求，必將為我國的城市化進程，發展小城鎮經濟提供支撐。

秸稈資源在我國是一種極為豐富的農業生物質資源，年產量超過7億噸，如果50％用于沼氣生產，可產生沼氣1600億立方，完全可以替代我國每年的天然氣需求，因此開發潛力巨大。沼氣是一種可再生能源的重要產品，具有能量產出高和原料來源廣泛的優點，沼氣有多種用途，如經過凈化后可替代天然氣，用作車用燃料、并網發電、燃燒供熱替代煤炭等等，具有廣泛的商業化用途。

但目前我國沼氣產業所用原料主要以各種禽畜糞便為主，以秸稈為原料的沼氣工程數量很少，工藝落后，效率低下。制約秸稈沼氣工程發展的主要原因是目前現有的秸稈制沼氣工藝技術落后、能源效率很低，另外一個主要原因則是秸稈制沼氣工程的單位投資收益很低，工程規模小，沒有規模效應。因此要充分發揮秸稈發酵制沼氣的潛力，推動秸稈能源化利用產業的快速發展，首先要發展適于秸稈發酵制沼氣的高效生產技術，其次要推廣適于農村秸稈制沼氣產業發展的工程模式，擴大秸稈制沼氣工程規模，但要突破秸稈收集半徑的局限性，發展創新工程模式，推廣沼氣集中利用與供氣系統，使秸稈制沼氣工程產生規模效益，極大的促進秸稈制沼氣產業的快速發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種秸稈厭氧發酵制備沼氣的方法。

本發明的又一目的在于提供一種將上述方法制備的沼氣集中利用的系統。

為實現上述目的，本發明提供的秸稈厭氧發酵制備沼氣的方法，將干秸稈粉碎后于50℃-60℃發酵；發酵過程中采用氮源調節發酵物料的碳氮比，物料碳氮元素質量比調為25∶1-35∶1；每千克秸稈中分別添加0.05-0.15克的Co、0.05-0.12克的Ni和0.05-0.25克的Fe。

所述的方法中，每千克秸稈中還分別添加0-0.000035克的B、0-0.1克的Mo、0-0.015克的W、0-0.002克的Mn和0-0.0002克的Cu。

所述的方法中，氮源為碳酸氫氨或/和尿素。

所述的方法中，秸稈為干秸稈和青貯秸稈。

所述的方法中，干秸稈粉碎成平均粒徑20-40目，青貯秸稈粉碎成平均粒徑小于2mm。

所述的方法中，發酵采用完全混合式厭氧發酵工藝。

本發明提供的將上述制備的沼氣集中利用的系統，由分布在不同地點的多個秸稈發酵制備沼氣的裝置通過輸送管道將沼氣集中在一起進行利用。

所述的系統中，沼氣集中后進行凈化再利用。

所述的系統中，沼氣凈化后的利用是用于制備車用氣體燃料、熱電聯產工程以及制備天然氣。

本發明以秸稈為原料的沼氣高效生產技術，可為具有巨大發展潛力的秸稈發酵制沼氣產業提供核心技術。

附圖說明

圖1是本發明秸稈高溫發酵制沼氣工藝流程圖。

圖2是本發明秸稈沼氣工程模式示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1。本發明提供的秸稈發酵制沼氣技術，按照發酵過程順序：包括發酵原料粉碎預處理、原料碳氮比調節和微量元素調節、發酵原料進料、厭氧發酵、沼氣輸送、沼氣處理與利用等6個步驟。

本發明的物料預處理環節為粉碎，干秸稈粉碎物料平均粒徑為20-40目，青貯秸稈粉碎物料平均粒徑小于2mm。粉碎后無需其它預處理環節。

本發明的碳氮比調節方法是向秸稈中添加碳酸氫氨、尿素等氮肥，添加比例根據秸稈本底碳氮比不同而有所變化，經過碳氮比調節，秸稈物料的碳氮比應在25/1-35/1范圍內。

本發明的進料環節使用無軸輸送機為進料設備，可以直接進干物料，在無軸輸送機將物料輸送至發酵罐之前，配以水和沼液混合物，將物料的固含率調節至12-20％。

本發明的厭氧發酵環節要求遵循以下過程參數，物料停留時間40-50天，有機負荷2-5gVS/L·d，發酵pH值控制在7.1-7.6之間。