一种高寒地区高温厌氧发酵自动进料系统及进料方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种厌氧发酵自动进料系统及进料方法，特别设及一种高寒地区高溫 厌氧发酵自动进料系统及进料方法。
【背景技术】
[0002] 中国作为能源消费大国，新能源的开发利用对国民经济的可持续发展具有重要的 意义，随着农村社会经济的迅速发展，农村能源消耗也日益增大，在此背景下，沼气资源作 为一项极具应用前景的新能源，其开发利用是解决能源紧张形势下农村能源供应问题的有 效举措，其发展日益受到国家的重视。沼气可通过厌氧发酵生成，厌氧发酵是各种有机物质 (如人畜粪便、賴杆、污水等）在厌氧条件下，通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有 甲烧和二氧化碳产生的过程。
[0003] 厌氧发酵根据发酵溫度的不同，可分为常溫厌氧发酵、中溫厌氧发酵（30°C~ 40°C)和高溫厌氧发酵（50°C~60°C)，厌氧发酵溫度越高，有机物的分解速率越快，从而产 气量越高。
[0004] CSTR反应器（连续揽拌反应器系统continuousstirredtankreactor)是近年 来大中型沼气池常用的厌氧发酵装置，反应器内安装有揽拌装置，可使发酵原料和微生物 处于完全混合状态。新投入的发酵原料由于揽拌作用能够很快与发酵器内的全部发酵液 菌种混合，使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。湿式厌氧发酵的固含量要求为5%~ 15%，传统的CSTR反应器需要在进料后取样检测固含量是否达到要求，未达到要求的需再 次重新调整进水量和进原料量，直至满足发酵要求，进料调整繁琐、费时费力，同时，北方冬 季天气寒冷，最低可达到零下35Γ，人畜粪便等发酵原料在低溫下易结冻导致原料难W处 理，无法被送入CSTR反应器中。
【发明内容】
阳0化]本发明为了解决现有CSTR反应器的进料调整繁琐、费时费力，同时，在高寒地区 人畜粪便等发酵原料易结冻导致原料难W处理，无法被送入CSTR反应器的问题，进而提出 一种高寒地区高溫厌氧发酵自动进料系统及进料方法。
[0006] 本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种高寒地区高溫厌 氧发酵自动进料系统包括凸轮累、固含量在线检测装置、螺旋输送机、热水塔、输料管道、供 水管道、Ξ个流量计和四个阀口，Ξ个流量计包括第一流量计、第二流量计和第Ξ流量计， 四个阀口包括第一阀口、第二阀口、第Ξ阀口和第四阀口，第一阀口、第一流量计、凸轮累、 固含量在线检测装置、第二阀口、螺旋输送机、第二流量计和第=阀口依次通过输料管道连 接，输料管道的靠近第一阀口的一端与现有的CSTR反应器的中部连通，输料管道的靠近第 Ξ阀口的一端与CSTR反应器的下部连通，供水管道的一端与位于固含量在线检测装置和 第二阀口之间的输料管道连通，供水管道的另一端依次连接第四阀口和第Ξ流量计后与热 水塔的出水口连通；
[0007] 输料管道和供水管道制成一体，输料管道和供水管道的外部均包有保溫层，保溫 层包括保溫棉层和铁皮层，保溫棉层和铁皮层由内而外依次设置，保溫棉层的厚度为5mm， 螺旋输送机为双轴螺旋输送机，凸轮累为旋转凸轮转子累，热水塔的出水水溫为70°C~ 80°C；
[0008] 本发明的一种高寒地区高溫厌氧发酵自动进料方法包括W下步骤：
[0009] 步骤一、准备发酵原料；在发酵原料尚未结冻前，利用伊车将原料堆起成小山状；
[0010] 步骤二、测定发酵原料的固含量A;
[0011] 步骤Ξ、计算所需发酵原料的体积V;
[0012] 步骤四、向CSTR反应器内注入热水；
[0013] 关闭第二阀口、第Ξ阀Π，打开第一阀口和第四阀口，开启凸轮累使其反向启动， 将热水塔中的热水注入CSTR反应器中，注入热水的体积为W，W是根据CSTR反应器的容量 和生产需要自行确定的；
[0014] 步骤五、向CSTR反应器中注入发酵原料；
[0015] 将步骤一中准备的发酵原料投入螺旋输送机中，投入的发酵原料体积大于或等于 V，关闭第四阀Π，打开第一阀口、第二阀口和第Ξ阀口，开启螺旋输送机和凸轮累，凸轮累 正向启动，将CSTR反应器内的热水抽入输料管道，同时螺旋输送机将发酵原料打入输料管 道，热水将发酵原料冲入CSTR反应器内，调节第Ξ阀口使第二流量计的读数为X，调节第一 阀口使第一流量计的读数为y，X和y应满足下列关系式：
[0016] (x-y) · h = V (1)
[0017] 其中，h为进料时间。
[0018] 本发明的有益效果是：
[0019] 1、本发明的自动进料系统设有固含量在线检测装置和多个流量计，第一次进料时 可通过流量计精确控制进原料的体积和进水的体积，使CSTR反应器中的固含量达到设定 的固含量，下一次进料时，由于CSTR反应器内的发酵液已揽拌均匀，其固含量可直接通过 固含量在线检测装置在线测量，通过固含量在线检测装置检测的数值与设定的固含量数值 之间的差异，可计算出第二次进原料的体积和进水的体积，并通过流量计进行精确控制，避 免了反复调整进水量和进原料量，进料调整简单精确，省时省力；
[0020] 2、本发明的自动进料系统设有热水塔，其出水水溫可达70°C~80°C，保证了高溫 厌氧发酵的顺利进行；
[0021] 3、本发明的自动进料系统的输料管道和供水管道外部设有保溫层，可保证管道在 外界严寒条件下不被冻坏，同时对管道内的热水起到了很好的保溫作用，保证了高溫厌氧 发酵的顺利进行；
[0022] 4、本发明的自动进料系统，螺旋输送机采用双轴螺旋输送机，能够有效的将结冻 的发酵原料粉碎进而送进输料管道，有效解决了由于天气寒冷，发酵原料因结冻而无法被 送入CSTR反应器内的问题；
[0023] 5、本发明的自动进料方法先通过理论计算，计算出第一次进原料的体积，下一次 进料时，由于CSTR反应器内的发酵液已揽拌均匀，其固含量可直接通过固含量检测装置在 线测量，通过对比固含量检测装置检测的数值和设定的固含量数值，可计算出第二次进原 料的体积和进水的体积，避免了反复调整进水量和进原料量，进料调整简单精确，省时省 力；
[0024] 6、本发明的自动进料方法通过在发酵原料尚未结冻前，将其堆起成小山状，使发 酵原料仅表层结冻，其内部由于发酵产热则不会结冻，如此可使发酵原料很容易被投入螺 旋输送机内，结冻的发酵原料能够被螺旋输送机轻易粉碎，进而被送入CSTR反应器内，有 效解决了由于天气寒冷，发酵原料因结冻而无法被送入CSTR反应器内的问题。
【附图说明】
[00巧]图1是本发明的整体结构示意图； 阳0%] 图2是图1的俯视图。
【具体实施方式】
[0027]
【具体实施方式】一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种高寒地区高 溫厌氧发酵自动进料系统包括凸轮累3、固含量在线检测装置4、螺旋输送机7、热水塔5、输 料管道6、供水管道14、Ξ个流量计和四个阀口，Ξ个流量计包括第一流量计2、第二流量计 13和第Ξ流量计12,四个阀口包括第一阀口 8、第二阀口 10、第Ξ阀口 11和第四阀口 9,第 一阀口 8、第一流量计2、凸轮累3、固含量在线检测装置4、第二阀口 10、螺旋输送机7、第二 流量计13和第Ξ阀口 11依次通过输料管道6连接，输料管道6的靠近第一阀口 8的一端 与现有的CSTR反应器1的中部连通，输料管道6的靠近第Ξ阀口 11的一端与CSTR反应器 1的下部连通，供水管道14的一端与位于固含量在线检测装置4和第二阀口 10之间的输料 管道6连通，供水管道14的另一端依次连接第四阀口 9和第Ξ流量计12后与热水塔5的 出水口连通。 阳028] Ξ个流量计均采用E+H流量计。
【具体实施方式】 [0029] 二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的输料管道6和供水管道 14制成一体。满足设计和使用要求。其它组成及连接关系与一相同。
【具体实施方式】 [0030] Ξ:本实施方式的输料管道6和供水管道14的外部均包有保溫层。 如此设计可保证管道在外界严寒条件下不被冻坏，同时对管道内的热水起到了很好的保溫 作用，保证了高溫厌氧发酵的顺利进行。其它组成及连接关系与一或二相同。
【具体实施方式】 [0031] 四：本实施方式的保溫层包括保溫棉层和铁皮层，保溫棉层和铁皮 层由内而