一种低能耗模块式大型干发酵系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低能耗模块式大型干发酵系统，包括发酵装置，所述发酵装置内设有单体模块，发酵装置顶部设有气膜，气膜上部设有保温透明日光温室，所述发酵装置与气膜之间设有喷淋管，喷淋管上设有若干喷淋头，喷淋管与沼液自动控制系统连接，喷淋管的上方设有沼气排出管，所述发酵装置底部设有空气管道，空气管道通过进气管与空气鼓入系统连接。本装置是一种低能耗、低运行成本的秸秆产沼气装置，彻底解决了秸秆预处理能耗高、成本高的问题，其社会效益和经济效益显著。
【专利说明】
一种低能耗模块式大型干发酵系统
技术领域
[0001]本实用新型属于生物质能源利用设备技术领域，具体涉及一种低能耗模块式大型干发酵制取沼气系统。
【背景技术】
[0002]面临世界能源的危机，世界能源要进行变革，目前人类的历史重任是:一是寻找开发可以代替煤炭、石油的可持续能源;二是这些能源必须是清洁无污染的。从人类利用火开始，生物质便是最早的燃料，生物质是一种可再生的可持续能源。地球上生物质所蕴藏的能量是惊人的，根据生物学家估算，地球上每年生长的生物质总量约1400-1800亿吨，相当于目前世界总能耗的10倍。
[0003]我国的生物质能资源极为丰富，据测算，我国农作物秸杆每年有7亿吨，加上薪柴、乔木等有16亿吨，再加上废弃的有机物质有23亿吨，按它们的能源热值来计算相当于每年可获取11.5亿吨标煤的能源。如将一亿吨露地燃烧的秸杆用于发电，可建500个25MW的小型电站，相当于一个“三峡”的发电量，年替代4350万吨标煤和减排9000万吨二氧化碳。国务院办公厅发布的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》指出，要大力发展可再生能源，按照输出与就地消纳利用并重、集中式与分布式发展并举的原则，加快发展可再生能源，到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%。因此，我国秸杆资源化驶入快车道。以“秸杆能源”为代表的生物质能利用，在大力发展低碳经济的背景下，进入人们的视野。在当今发展清洁能源应对全球气候变暖的大形势下，秸杆迎来了一个发展现代能源产业的重大机遇。
[0004]当前这些秸杆气化、压块、发电等利用技术，各有所长，为秸杆利用作出了重要贡献。但是目前在实际应用和推广上都或多或少存在一定的问题。如秸杆气化，目前的气化技术仅利用了秸杆气一项，经济效益不显著，而且气化后产生大量有机化合物和焦油，既未收集，也未处理，直接排放，污染了灶具、污染了环境。而秸杆压块，虽然在大规模应用秸杆上较好地解决了运输与储存问题，但是目前秸杆粉碎、加压成型的能耗较大，每吨产品消耗能源费用约在200元-300元，因此在经济上有一定问题。此外，秸杆发电，目前我国已经有几十家引进国外技术的生物质发电厂，但这些发电厂多数为直燃式发电，热效率较低。
[0005]而利用秸杆通过干发酵工艺产沼气(据报道，秸杆的理论产气量为0.53m3/kg(TS)左右，和粪便的理论产气量差不多)，与湿发酵相比，它的主要优点是可以适应各种来源的固体有机废弃物、运行费用低并提高容积产气率、需水量少或不需水、产生沼液少且后续处理费用低，并且能得到优质有机肥。
[0006]目前的干发酵工艺条件在实际处理中的产气速率较慢。主要原因在于秸杆本身速效成份低，纤维木质含量高，因此秸杆分解慢、降解率低。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种低能耗模块式大型干发酵系统，是一种低能耗、低运行成本的的秸杆产沼气装置，彻底解决了秸杆预处理能耗高、成本高的问题，其社会效益和经济效益显著。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0009]—种低能耗模块式大型干发酵系统，包括发酵装置，所述发酵装置内设有单体模块，发酵装置顶部设有气膜，气膜上部设有保温透明日光温室，所述发酵装置与气膜之间设有喷淋管，喷淋管上设有若干喷淋头，喷淋管与沼液自动控制系统连接，发酵装置的上方设有沼气排出管，所述发酵装置底部设有空气管道，空气管道通过进气管与空气鼓入系统连接。
[0010]所述发酵装置其中一侧的底部设有沼液池，沼液池通过管道与沼液自动控制系统连接。
[0011]所述沼液池下部设有加热盘管，加热盘管与太阳能集热器连接，太阳能集热器设置在发酵池外部且与保温透明日光温室相对应。
[0012]所述低能耗模块式大型干发酵系统还包括风力发电机，风力发电机的输出端与沼液自动控制系统连接和空气鼓入系统连接。
[0013]所述单体模块的尺寸为1.25 m *1.25 m *1.25m，采用直径16mm的螺纹钢焊成上口敞开的正立方体，正立方体内均匀焊接9根直径40mm的带孔厚壁钢管，用于空气鼓入或沼气的溢出。
[0014]所述发酵装置为25m *4 m *2.6m的敞口长方体结构，发酵装置的其中一个侧壁上设有密封门，发酵装置采用钢混结构、钢结构、搪瓷拼装罐结构或玻璃钢板结构制成。
[0015]所述的保温透明日光温室由透明阳光板或玻璃制成。
[0016]所述发酵装置设置在水平面以下且发酵装置底部与水平面的夹角为4°。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0018](I)模块化设置，装卸方便
[0019]发酵装置内部由108块模块组成的发酵小单体(1.25m*1.25m*1.25m)，装卸方便，发酵装置其中一侧设计一活动密封门，利于原料的进出。
[0020](2)太阳能和风能的利用，实现工程运行低能耗
[0021]太阳能集热器、保温透明日光温室和小型风力发电机及好氧预处理(原料降解发热)技术的创新结合，保证干发酵工艺技术的中温条件，实现工程运行过程的低能耗。
[0022](3)好氧处理与厌氧发酵一体化
[0023]干发酵装置工艺技术集好氧预处理与厌氧干发酵于一体，节约占地面积，减少工程造价;发酵装置设计为活动可拆卸的透明阳光板或玻璃钢板制成的保温透明日光温室，有利于好氧与厌氧发酵的转化。
[0024](4)发酵装置实用，易扩展
[0025]发酵装置池体可采用钢混结构，也可采用钢结构、搪瓷拼装罐结构或玻璃钢板结构等;发酵装置设计为长方体，单体有效体积250立方米，宽4米，长25米，深2.6米;池顶设计为拱形可贮气模，工程运行时无需再设置储气装置，易扩展，此工艺设计可有效降低工程的施工难度，减少管理费用。
[0026](5)自动控制系统
[0027]空气鼓入系统定时定温的控制发酵池底部设置的好氧预处理的空气鼓入，同时沼液自动控制系统定时定温控制发酵池上部喷淋管的喷淋头进行沼液喷淋。
[0028]因此，本实用新型将太阳能、风能及好氧预处理技术(产热)的创新结合，使干发酵原料的温度保持在中温阶段，运行过程不消耗常规能源，从而降低工程运行费用。本装置是一种低能耗、低运行成本的的秸杆产沼气装置，彻底解决了秸杆预处理能耗高、成本高的问题，其社会效益和经济效益显著。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，一种低能耗模块式大型干发酵系统，包括发酵装置3，发酵装置为25m*4 m *2.6m的敞口长方体结构，发酵装置3的其中一个侧壁上设有密封门9，发酵装置采用钢混结构、钢结构、搪瓷拼装罐结构或玻璃钢板结构制成，发酵装置内设有单体模块2。
[0031 ] 发酵装置3顶部设有气膜7，气膜7上部设有保温透明日光温室5，保温透明日光温室5由红泥塑料或透明玻璃钢板制成，发酵装置3与气膜7之间设有喷淋管8，喷淋管8上设有若干喷淋头，喷淋管8与沼液自动控制系统10连接，发酵装置3的上方设有沼气排出管4，所述发酵装置底部设有空气管道(图中未显示)，空气管道通过进气管与空气鼓入系统11连接，低能耗模块式大型干发酵系统还包括风力发电机6，风力发电机6的输出端与沼液自动控制系统连接10和空气鼓入系统11连接。
[0032]发酵装置3设置在水平面以下且发酵装置底部与水平面的夹角为4°，发酵装置其中一侧的底部设有沼液池I，沼液池I通过管道与沼液自动控制系统10连接，沼液池I下部设有加热盘管(图中未显示)，加热盘管与太阳能集热器(图中未显示)连接，太阳能集热器设置在发酵池外部且与保温透明日光温室相对应。
[0033]单体模块2的尺寸为1.25 m *1.25 m *1.25m，采用直径16mm的螺纹钢焊成上口敞开的正立方体，正立方体内均匀焊接9根直径40mm的带孔厚壁钢管，用于空气鼓入或沼气的溢出。
[0034]本实用新型的工作过程如下:
[0035](I)原料收集:秸杆经过收集后放置于原料库或储料场，
[0036](2)秸杆粉碎:用粉碎机或搓揉机将秸杆粉碎，长度以3cm—5cm为宜；
[0037](3)装入单体模块:粉碎的秸杆用沼液或清水润湿24小时后由活动密封门装入单体模块，原料若混入20%—30%的粪便装入模块干发酵效果更佳，若原料全用秸杆，每个单体模块需加入15Kg碳铵；
[0038]单体模块2设计尺寸为1.25*1.25*1.25m，采用直径16mm的螺纹钢焊成上口敞开的正立方体，可装秸杆500Kg左右;立方体内均匀焊接9根直径40mm的带孔厚壁钢管，用于空气鼓入或沼气的溢出；
[0039]将装好的模块放入好氧-厌氧一体化发酵池即发酵装置内；
[0040](4)好氧预处理:首先进行7?10天的好氧预处理，好氧过程由空气鼓入系统鼓入空气，温度可自动控制在50°060°C ；
[0041](5)厌氧中温发酵:好氧预处理后进行约60天的厌氧中温干发酵，将发酵池顶用红泥朔料密封，干发酵过程中每天用沼液喷淋系统进行3~5次的沼液喷淋，使原料含水率保持在70%—80%，喷淋沼液利用太阳能集热器加热，沼液温度保持在40 °C以上，从而保证干发酵处于中温阶段，使厌氧发酵充分。整个系统的用能利用小型风力发电系统保持供给。
[0042](6)沼气和有机肥:厌氧干发酵产生的沼气，净化后输送至用户，产生的沼渣，由出料机械将模块由活动密封门送至干化场风化或采用烘干机烘干，制成专用有机肥或直接用于农田施肥。
[0043]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种低能耗模块式大型干发酵系统，包括发酵装置(3)，其特征在于:所述发酵装置(3)内设有单体模块(2)，发酵装置(3)顶部设有气膜(7)，气膜(7)上部设有保温透明日光温室(5)，所述发酵装置(3)与气膜(7)之间设有喷淋管(8)，喷淋管(8)上设有若干喷淋头，喷淋管(8)与沼液自动控制系统(10)连接，发酵装置的上方设有沼气排出管(4)，所述发酵装置(3)底部设有空气管道，空气管道通过进气管与空气鼓入系统(11)连接。2.根据权利要求1所述的低能耗模块式大型干发酵系统，其特征在于:所述发酵装置其中一侧的底部设有沼液池(I)，沼液池(I)通过管道与沼液自动控制系统(10)连接。3.根据权利要求2所述的低能耗模块式大型干发酵系统，其特征在于:所述沼液池(I)下部设有加热盘管，加热盘管与太阳能集热器连接，太阳能集热器设置在发酵池外部且与保温透明日光温室(5)相对应。4.根据权利要求1所述的低能耗模块式大型干发酵系统，其特征在于:所述低能耗模块式大型干发酵系统还包括风力发电机(6)，风力发电机(6)的输出端分别与沼液自动控制系统(10)和空气鼓入系统(I I)连接。5.根据权利要求1所述的低能耗模块式大型干发酵系统，其特征在于:所述单体模块(2)的尺寸为1.25m *1.25 m *1.25m，采用直径16mm的螺纹钢焊成上口敞开的正立方体，正立方体内均匀焊接9根直径40mm的带孔厚壁钢管，用于空气鼓入或沼气的溢出。6.根据权利要求1所述的低能耗模块式大型干发酵系统，其特征在于:所述发酵装置(3)为25m *4 m *2.6m的敞口长方体结构，发酵装置的其中一个侧壁上设有密封门(9)，发酵装置采用钢混结构、钢结构、搪瓷拼装罐结构或玻璃钢板结构制成。7.根据权利要求1所述的低能耗模块式大型干发酵系统，其特征在于:所述的保温透明日光温室(5)由透明阳光板或玻璃制成。8.根据权利要求1所述的低能耗模块式大型干发酵系统，其特征在于:所述发酵装置(3)设置在水平面以下且发酵装置底部与水平面的夹角为4°。
【文档编号】C12M1/36GK205528800SQ201620088997
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】王建平, 卢新社, 母红光
【申请人】鹤壁中鹤新能源研发有限公司