CN101376896A - 干式发酵工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

一种干式发酵工艺及装置，工艺包括加料、保温发酵和排出沼气、沼液和沼渣。加料是由专用的干式发酵工艺装置进行，保温发酵由控制器控制换热器加热发酵罐内物料，温度低时加热，达到设计反应温度时，停止换热。沼气自沼气出口排出，沼液和沼渣通过电动阀排出。装置包括发酵罐及其顶部安装有减速机，减速机下连接着搅拌器，发酵罐外侧面一边安装有顺次连接的保护阀、秸秆阀和推料器，另一边下部安装有顺次连接的电动阀、物料循环泵、换热器和温度传感器、出料口、沼气出口，控制器与减速机、电动阀、物料循环泵和温度传感器电连接。本发明具有自动控制，双重搅拌及罐外热交换的特点，主要在秸秆和粪便、污水的发酵工艺中应用。

Description

干式发酵工艺及装置
一、技术领域
本发明涉及农作物秸秆和畜牧业粪便、工业污水的干式厌氧发酵设备，特别涉及一种干式发酵工艺及装置。
二、背景技术
目前，厌氧发酵主要设备有完全搅拌式厌氧发酵工艺(CSTR)、厌氧接触工艺反应器、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和升流式厌氧固体反应器(USR)等，能对畜牧业养殖粪便进行发酵，但其存在着如下的缺点或不足：①由于秸秆碳氮比远远高于厌氧发酵本身所需碳氮比，上述设备尚无法对农作物秸秆物料进行处理；②由于周期性填料、出料造成设备频繁启动，周期长，效率低；③物料一般从罐顶加入，混合不够充分，易造成顶部结块现象。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种干式发酵工艺，采用专门针对农作物秸秆和畜牧业养殖粪便等物料进行厌氧发酵处理的装置，大大提高了发酵工艺的适用性。
本发明所述的干式发酵工艺，包括加料、保温发酵和排出沼气、沼液和沼渣。所述加料是由专用的发酵工艺装置进行，将粉碎后的秸杆物料由发酵工艺装置的推料器自发酵罐的底部推入，经搅拌器搅拌与罐内菌类物质充分混合；所述保温发酵由控制器控制换热器加热发酵罐内物料，控制温度传感器检测发酵罐内温度，当温度低于设计反应温度时，通过物料循环泵将发酵罐内物料泵过换热器加热，达到设计反应温度时，控制器指令物料循环泵停止泵送；所述沼气自沼气出口排出，沼液和沼渣通过控制器控制排出口电动阀排出。
其中，所述发酵罐内反应物料的换热采用安装于发酵罐外的换热器通过控制器控制物料循环泵进行。所述排出的沼气直接供给民用户或发电用户使用。所述沼液、沼渣通过控制器控制的电动阀排入二次发酵罐进行深度发酵后进行排放。
本发明的另一目的是提供一种干式发酵装置，采用自动控制和罐外热交换结构，有效地克服不能对农业秸杆进行处理的缺点，使秸杆处理有了专用设备。
本发明所述的干式发酵装置，包括推料器、发酵罐、减速机、搅拌器、换热器、秸杆阀、温度传感器和控制器，其特征在于所述发酵罐顶部安装有减速机，减速机下连接着搅拌器，发酵罐外侧面一边安装有顺次连接的保护阀、秸杆阀和推料器，另一边下部安装有顺次连接的电动阀、物料循环泵、止回阀、换热器、物料回流管和温度传感器，中部安装有电动出料阀及出料口，上部安装有沼气出口，控制器安装于发酵罐外，与减速机、电动阀、物料循环泵和温度传感器电连接。
其中，所述搅拌器为螺旋式结构，其上端与减速机相连接，下端安装于发酵罐内底面上。所述换热器出口端与物料回流管相连接，该物料回流管与发酵罐相连通，进口端与止回阀相连接。所述出料口为安装在发酵罐上，与控制器电连接的电动阀。
本发明与现有技术相比较具有如下优点：
1、使用原料范围广，针对农作物秸秆设计，同时适用于各类污物的厌氧发酵处理；
2、采用物料由发酵罐底部加入的方式，同时配合机械搅拌、物料回流搅拌，使物料达到了充分的混合，避免了物料由顶部加入，混合不均，物料顶部易结块的现象；
3、料液加热过程同时起到物料回流搅拌的作用，提高了系统的效率，节省了投资；
4、加热过程采用外循环式加热，避免了加热管系设置在罐体内易腐蚀、难维护的缺点，同时可以防止管线氧化物对厌氧菌的影响。
5、工艺使用过程中无需添加其他原料，如水、添加剂等，节约成本。
6、装置结构简单，易于维护，故障点少，故障率低，运行成本低。
四、附图说明
附图为本发明的一种结构示意图
五、具体实施方式
一种干式发酵工艺，包括加料、保温发酵和排出沼气、沼液和沼渣。加料是由专用的发酵工艺装置进行，将粉碎后的秸杆物料由发酵工艺装置的推料器1自发酵罐4的底部推入，经搅拌器6搅拌与罐内菌类物质充分混合；保温发酵由控制器16控制换热器11加热发酵罐4内物料、控制温度传感器15检测发酵罐4内温度，当温度低于设计反应温度时，通过物料循环泵13将发酵罐内物料泵过换热器11加热，达到设计反应温度时，控制器16指令物料循环泵13停止泵送；沼气自沼气出口7排出，沼液和沼渣通过控制器16控制排出口9的电动阀8排出。
其中，发酵罐4内反应物料的换热采用安装于发酵罐4外的换热器11通过控制器16控制物料循环泵13进行。沼气排出后直接供给民用户或发电用户使用。沼液沼渣通过控制器16控制的电动阀8排入二次发酵罐进行深度发酵后进行排放。
参阅附图，一种干式发酵装置，包括推料器1、发酵罐4、减速机5、搅拌器6、换热器11、秸杆阀2、温度传感器15和控制器16。发酵罐4顶部安装有减速机5，减速机5下连接着搅拌器6，发酵罐4外侧面一边安装有顺次连接的保护阀3、秸杆阀2和推料器1，另一边下部安装有顺次连接的电动阀14、物料循环泵13、止回阀12、换热器11、物料回流管10和温度传感器15，中部安装有电动出料阀8及出料口9，上部安装有沼气出口7。控制器16安装于发酵罐4外，与减速机5、电动阀8、14、物料循环泵13和温度传感器15电连接。
搅拌器6为螺旋式结构，其上端与减速机5相连接，下端安装于发酵罐4内底面上。换热器11出口端与物料回流管10相连接，该物料回流管10与发酵罐4相连通，进口端与止回阀12相连接。出料口9为电动阀8，安装在发酵罐上、与控制器16电连接。
运行时：通过推料器1将粉碎后的秸秆由秸秆干式发酵装置底部推入发酵罐4内，秸秆阀2配合推料器1完成进料过程，防止推料过程中发酵罐4内物料回流，保护阀3的作用是在秸秆阀2失效时作用，保护罐体内物料。新进物料通过搅拌器6搅拌后与罐体内原有物料进行充分混合，同时也与发酵罐4内菌类物质进行了充分的混合，开始发酵反应。搅拌器6与减速机5配套使用，采用低速搅拌。厌氧发酵过程中，通过温度传感器15检测发酵罐4内物料温度，当温度低于设定温度时，控制系统开启物料循环泵13将物料抽至换热装置11，当温度升高，在换热装置11内进行热量交换，在物料循环泵13的压力作用下通过物料回流管10返回发酵罐4，对发酵罐4内物料进行加热，当达到设定温度后物料循环泵13停转，物料维持在设定温度下发酵。同时物料循环泵13返回口和注料口处的料液流动对料液起到了液体回流搅拌作用。发酵过程产生的沼气通过沼气出气口7通入储气柜或直接供给用户使用，如民用或发电，沼渣沼液通过控制系统16控制电动阀8的开关时间，流入二次发酵罐进行深度发酵，二次发酵罐内物料发酵完全后进行排放。

Claims (7)

1、一种干式发酵工艺，包括加料、保温发酵和排出沼气、沼液和沼渣，其特征在于所述加料由专用的发酵工艺装置进行，将粉碎后的秸杆物料由发酵工艺装置的推料器自发酵罐的底部推入，经搅拌器搅拌与罐内菌类物质充分混合，所述保温发酵由控制器控制换热器加热发酵罐内物料，控制温度由传感器检测发酵罐内温度，当温度低于设计反应温度时，通过物料循环泵将发酵罐内物料泵过换热器加热，达到设计反应温度时，控制器指令物料循环泵停止泵送，所述沼气自沼气出口排出，沼液和沼渣通过控制器控制电动阀排出口排出。
2、根据权利要求1所述的干式发酵工艺，其特征在于所述发酵罐内反应物料的换热，采用安装于发酵罐外的换热器通过控制器控制物料循环泵进行。
3、根据权利要求1所述的干式发酵工艺，其特征在于所述沼液沼渣通过控制器控制的电动阀排入二次发酵罐进行深度发酵后进行排放。
4、一种干式发酵装置，包括推料器、发酵罐、减速机、搅拌器、换热器、秸杆阀、温度传感器和控制器，其特征在于所述发酵罐顶部安装有减速机，减速机下连接着搅拌器，发酵罐外侧面一边安装有顺次连接的保护阀、秸杆阀和推料器，另一边下部安装有顺次连接的电动阀、物料循环泵、止回阀、换热器、物料回流管和温度传感器，中部安装有电动出料阀及出料口，上部安装有沼气出口，控制器安装于发酵罐外，与减速机、电动阀、物料循环泵和温度传感器电连接。
5、根据权利要求4所述的干式发酵装置，其特征在于搅拌器为螺旋式结构，其上端与减速机相连接，下端安装于发酵罐内底面上。
6、根据权利要求4所述的干式发酵装置，其特征在于所述换热器出口端与物料回流管相连接，该物料回流管与发酵罐相连通，换热器进口端与止回阀相连接。
7、根据权利要求4所述的干式发酵装置，其特征在于所述出料口为电动阀，安装在发酵罐上、与控制器电连接。
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