[發(fā)明專利]厭氧發(fā)酵沼氣的發(fā)酵液和沼液余熱利用系統(tǒng)及使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210301282.X
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN102796658A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 涂維浩;洪峰
• 申請（專利權）人: 涂維浩
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C02F11/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明厭氧發(fā)酵沼氣的技術領域，具體是涉及一種厭氧發(fā)酵沼氣的發(fā)酵液和沼液余熱利用系統(tǒng)及使用方法。

背景技術

至2010年底，我國有國家支持的大中型沼氣工程14000多個，主要分類為能源回收型、環(huán)境保護型以及綜合用途型。在這些項目中大型項目（厭氧發(fā)酵罐1000m³以上的）的投資回報率一般在10%-20%，大部分中小型（厭氧發(fā)酵罐1000m³以下的）的投資回報率都在10%以下。雖然回報率會隨生產規(guī)模擴大而遞增，但由于厭氧發(fā)酵罐其本身的技術原因，單個發(fā)酵罐的大小一般不易超過2000m³。如果厭氧發(fā)酵罐過大的話，就會帶來保溫成本增加、攪拌耗能、施工難度加大、占地成本加大等一系列問題。另外這樣的收益率還受生產穩(wěn)定性和市場的影響，其中重要收益組成部分的肥料市場波動比較大，特別是沼液受運送成本的影響比較大，一般都只是適合本地消化，一旦出現(xiàn)滯銷，不但無法收益，還會對周邊環(huán)境造成威脅。所以總體來說，沼氣工程的投資收益率還是比較脆弱的，很多沼氣工程因為收益或技術等問題而處于閑置狀態(tài)，造成了大量的資源浪費。

解決沼氣工程的普遍收益率偏低，使產品充分體現(xiàn)其商品性，成為了一個廣為關注的課題。如現(xiàn)在有沼氣項目與周邊農戶簽訂供肥協(xié)議，穩(wěn)定售肥渠道，或通過沼氣發(fā)電余熱的熱能回收提高沼氣工程的價值產出，雖然也取得了局部性的改善，但依然對收益率提高的貢獻度比較低；還有通過做成CDM項目來出售碳排放權，但因為開發(fā)條件苛刻，開發(fā)周期也長，該模式至今還沒有得到很好的推廣。

現(xiàn)行大中型沼氣厭氧發(fā)酵一般采用中溫（30℃-40℃）或高溫（50℃-60℃）發(fā)酵。在冬季，由于環(huán)境溫度與反應溫度的差距，產生的沼氣30-90%甚至更多要用于維持發(fā)酵溫度，主要用于兩部分：1、補償發(fā)酵罐以及各管道的熱損失，2、用于把進料加熱到反應溫度。因為即便發(fā)酵罐的保溫能做到很好，但在發(fā)酵過程中還至少有總熱量的10%隨發(fā)酵罐或各類管道表面散失掉。另外，發(fā)酵反應后的沼液因為是在反應溫度的狀態(tài)下被排出的，顯然還蘊含著大量的低品位熱量，但這些沼液在排出后，一般都會被自然冷卻到環(huán)境溫度，其中的余熱很難被利用。如果按照容積產氣率1m³/1m³，沼氣甲烷含量60%，甲烷燃燒值為34000kJ/m³，水力停留時間為10-20天來計算的話，中溫發(fā)酵后沼液從40℃降到環(huán)境溫度10℃的話，所釋放熱量占所產生全部沼氣熱量的28-55%以上；高溫發(fā)酵后沼液從60℃降到環(huán)境溫度10℃的話，所釋放熱量占所產生全部沼氣熱量的45-90%以上。通過這兩部分的能量平衡的計算我們不難得出上面所提到的在冬季為什么會把30-90%的能量耗費在發(fā)酵溫度的維持上面。

現(xiàn)有的發(fā)酵過程的損失熱的減少一般有兩種途徑：1、通過降低反應罐和各類管道的總表面積/總體積的比值，比如擴大單個反應罐的容積；2、在反應罐和各類管道上覆蓋保溫材料。雖然伴有成本的增加，也取得了一定的效果，但10%左右的熱損失依然是不可避免的。另外還可通過將部分沼液進行固液分離，然后將液體部分重新和進料混合進入反應罐來減少沼液內熱能的損失，但這樣也依然無法避免大量沼渣沼液的排放帶走很多熱量。

即使世界先進水平，在冬季30%以上的沼氣用于反應加溫的事實也是無法避免的。因為沼氣能量收益一般占整個沼氣工程項目收益的60%-80%以上，所以合理利用好這些余熱，將會給沼氣工程項目帶來巨大的盈利空間。

現(xiàn)有技術中，在溫室種植管理中，溫室冬季加溫是重要的環(huán)境調控措施，是提高溫室的生產效率重要途徑。有統(tǒng)計為了在冬季將溫室內溫度維持在6-8℃以上，整個冬季需消費天然氣3000-5000?m³/1000m2，如要維持在11-12℃以上的話，需要消費天然氣8000-12000?m³/1000m2。如此高的保溫成本，使得很多溫室大棚經(jīng)營者放棄了以加熱為主的主動保溫措施，而只是采用加厚保溫層的被動保溫措施，使得保溫效果沒法保證，無法種植對溫度要求高而經(jīng)濟效益更好的作物，甚至在冬季碰到極端氣候的話會因凍害而導致遭受嚴重經(jīng)濟損害。另外加厚保溫層被動保溫的方式作物不能進行光合作用，而一旦揭開保溫層而使內部的熱量散失的話，就無法進行補充，加厚保溫層被動保溫的方式本身又不產生熱量，因此很多種植戶在冬季一般只是希望作物不被凍死，開春后能搶先上市買個好價錢，而無法奢望全年不受季節(jié)溫度的影響，穩(wěn)定的產出；有的甚至就干脆放棄了越冬種植，失去了提高收入的機會。

發(fā)明內容