CN103937661A - 生物气体热电联动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能源利用领域，具体而言，涉及一种生物气体热电联动装置。其包括发酵罐；发酵罐为圆柱体；发酵罐外部设置有加热层，用于保持发酵罐内的温度恒定；发酵罐的一侧设置有进料口；发酵罐的上部的一侧设置有出气口；发酵罐内设置有长轴搅拌器，用于搅拌发酵罐内的发酵原料。本发明生物气体热电联动装置，通过在原料预处理装置中进行预处理后，再有发酵罐外设置的加热层将发酵罐内的温度恒定保持在40℃，之后进行均匀搅拌，在发酵罐的无氧阴暗环境下，完成有机物的分解。这种方式会先将原料中的有害物质进行了处理，不会因为原料中可能存在有害物质从而影响到发酵效果。

Description

生物气体热电联动装置
技术领域
本发明涉及能源利用领域，具体而言，涉及一种生物气体热电联动装置。
背景技术
沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。
沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50～70％，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。
目前沼气主要是通过有机垃圾、农业废弃物、人畜粪便等来实现厌氧发酵从而产生的，人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下发酵，类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。制取的生物气(即沼气)可以用来发电等公用工程。
但是，通常用于厌氧发酵的原料的来源可能存在农药化肥、添加剂等不利于细菌生长的有害物质，往往会影响厌氧发酵的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物气体热电联动装置，以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种生物气体热电联动装置，包括发酵罐；
发酵罐为圆柱体；
发酵罐内设置有加热层，用于保持发酵罐内的温度恒定；
发酵罐的一侧设置有进料口；
发酵罐的上部的一侧设置有出气口；
发酵罐内设置有长轴搅拌器，用于搅拌发酵罐内的发酵原料。
进一步的，加热层外还依次设置有隔离层和防风雨层。
进一步的，发酵罐上方设置有储气室；
储气室为拱顶圆柱体，其内部与发酵罐连通。
进一步的，生物气体热电联动装置还包括喂料装置；
喂料装置包括输送筒和传动滚筒；
输送筒的一端与进料口连接；
传动滚筒设置在输送筒内，沿发酵原料输送方向均匀排列两排；
传动滚筒的外侧螺旋排布有破碎片，用于破碎经过输送筒内的发酵原料。
进一步的，生物气体热电联动装置还包括软化装置；
软化装置与进料口连接，用于将发酵原料软化处理。
进一步的，生物气体热电联动装置还包括水解池；
水解池与进料口连接，用于将水解食物残渣。
进一步的，生物气体热电联动装置还包括后期发酵罐；
后期发酵罐的结构与发酵罐的结构相同；
后期发酵罐与发酵罐之间通过净化处理装置连接。
进一步的，发酵罐的材质为钢。
本发明生物气体热电联动装置，通过在原料预处理装置中进行预处理后，再有发酵罐外设置的加热层将发酵罐内的温度恒定保持在40℃，之后进行均匀搅拌，在发酵罐的无氧阴暗环境下，完成有机物的分解。这种方式会先将原料中的有害物质进行了处理，不会因为原料中可能存在有害物质从而影响到发酵效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例生物气体热电联动装置结构示意图；
图2为本发明实施例图1的A-A截面示意图；
图3为本发明实施例流程图；
图4为本发明另一种实施例流程图。
图中，1:储料箱；2:水解池；3:喂料装置；4:进料口；5:外层；6:内层；7:储气室；8:出气口；9:防风雨层；10:隔离层；11:加热层；12:长轴搅拌器；13:滑竿搅拌器；14:粪池；15:输送筒；16:传动滚筒；17:破碎片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供了生物气体热电联动装置，包括发酵罐；
发酵罐为圆柱体；
发酵罐内设置有加热层11，用于保持发酵罐内的温度恒定；
发酵罐的一侧设置有进料口4；
发酵罐的上部的一侧设置有出气口8；
发酵罐内设置有长轴搅拌器12，用于搅拌发酵罐内的发酵原料。
发酵罐为圆柱体三层结构；发酵罐的最内层为加热层，用于保持发酵罐内的温度恒定；发酵罐的一侧设置有进料口，原料无害化处理装置。发酵罐内设置有独特的长轴搅拌器，低能产气，满转速，大范围搅动特性，用于搅拌发酵罐内的发酵原料。提高发酵效率本发明生物气体热电联动装置，通过在原料预处理装置中进行预处理后，再有发酵罐外设置的加热层将发酵罐内的温度恒定保持在40℃，之后进行均匀搅拌，在发酵罐的无氧阴暗环境下，完成有机物的分解。这种方式会先将原料中的有害物质进行了处理，不会因为原料中可能存在有害物质从而影响到发酵效果。
储料箱1内的禽畜粪便或农业源发酵原料经输送泵定时定量输送到发酵罐中进行厌氧发酵。发酵原料进入发酵罐内后，加热层11开始给发酵原料进行加热，给发酵罐内保证40℃恒温。此时，长轴搅拌器12开始工作，还可以设置有滑竿搅拌器13，对发酵罐内的发酵原料进行多方位的搅拌，从而将发酵罐内的发酵原料进行充分均匀搅拌。在发酵罐的无氧阴暗环境等条件下甲烷杆菌将有机物分解，生成高价值的生物气体，有效的减少了有害物质对发酵的影响。
一年四季产气量稳定；智能化程度高；利用自身热能回收装置满足自身热能需要；具有自检防爆装置，安全可靠；常年保持40℃恒温发酵；独有的无害化处理技术，保证发酵罐的原料恒定发酵，产气量稳定，与国内同类产品比较产气量增加30％左右。
进一步的，加热层11外还依次设置有隔离层10和防风雨层9。
为防止加热层11对发酵罐内加热时的向外散热，在加热层11外设置有隔离层10。发酵罐裸露在外，经常会受风吹雨淋等自然环境的影响，因此在隔离层10外设置有防风雨层9，可以有效的减少风吹雨淋日晒等自然环境对发酵罐的侵蚀，从而增加了发酵罐的使用寿命。
进一步的，发酵罐上方设置有储气室7；
储气室7为拱顶圆柱体，其内部与发酵罐连通。
为了储存生成的生物气体，发酵罐上设置有储气顶，其内设置有储气室7。储气顶分内层6和外层5两层，内层6为气密性隔膜，外层5上的坚固的外部隔膜起到防雷电、冰雹、雨雪和紫外线的作用。
进一步的，生物气体热电联动装置还包括喂料装置3；
喂料装置3包括输送筒15和传动滚筒16；
输送筒15的一端与进料口4连接；
传动滚筒16设置在输送筒15内，沿发酵原料输送方向均匀排列两排；
传动滚筒16的外侧螺旋排布有破碎片17，用于破碎经过输送筒15内的发酵原料。
农业源发酵原料通过喂料装置3进入发酵罐内进行发酵。输送筒15内设置有两排传动滚筒16，通过带动传动滚筒16的转动实现将农业源发酵原料输送进发酵罐内。传动滚筒16的外侧螺旋排布有破碎片17，破碎片17可以单圈设置，也可以多圈设置，可以将经过输送筒15内的农业源发酵原料通过设置在高速旋转的传动滚筒16上的破碎片17被破碎，从而能使农业源发酵原料在发酵罐内发酵更充分。
破碎片17可以是金属的，也可以是其他材质的；可以是方形的，也可以是圆形的；也就是说，其只要能实现将农业源发酵原料破碎即可。
进一步的，生物气体热电联动装置还包括软化装置；
软化装置与进料口4连接，用于将发酵原料软化处理。
各种发酵原料可以经过软化装置进行软化处理，从而将发酵原料水含量、温度和PH值等调整为适宜的数值，从而能够更有利于发酵原料在发酵罐内的发酵。
进一步的，生物气体热电联动装置还包括水解池2；
水解池2与进料口4连接，用于将水解食物残渣。
水解阶段是复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。将填料安装在水解池2内，对搅动的废水进行水力切割，使悬浮状态的污泥与水充分混合，为水解酸化菌的生长提供有利条件。
进一步的，生物气体热电联动装置还包括后期发酵罐；
后期发酵罐的结构与发酵罐的结构相同；
后期发酵罐与发酵罐之间通过净化处理装置连接。
根据工艺流程，发酵后的原料还需要进行后期发酵。发酵罐和后期发酵装置之间设有专利净化装置。净化过程在70℃的环境下持续一个小时。后期发酵过程在预应力混凝土结构的圆柱体发酵罐内进行。后发酵工艺主要是将发酵残渣贮存并进一步发酵，在符合一定技术指标的前提下作为农业肥料输送到农场。发酵罐和后期发酵罐都安装有搅拌机用以对发酵材料和发酵残渣进行均化处理。
进一步的，发酵罐的材质为钢。
需要指出的是，发酵罐的材质可以是钢，也可以是其他材质，如使用混凝土等。
综上所述，本发明的工艺流程图3所示，发酵罐是钢质的拱顶圆柱体结构，外部有加热层11，隔离层10和防风雨层9。为了储存生成的生物气体，发酵罐安装了储气顶，储气顶分内层6和外层5两层，内层6为气密性隔膜，坚固的外部隔膜起到防雷电、冰雹、雨雪和紫外线的作用。为了提高气体生成量，除了禽畜粪便外，发酵罐内还需要添加其他发酵原料。农业源发酵材料，如玉米青贮等，通过技术上非常成熟且无需看管的螺旋式输送设备直接投入发酵罐。螺旋式输送设备拥有储量多达30立方米的原料储箱，其优点在于操作者每天只需填充储箱并一次性将储箱内的原料投入发酵罐，提高了工作效率。其他发酵材料，如食品残渣，废弃油脂等，在投入发酵罐前需要先做预处理，储存在25℃恒温的储罐内一段时间。
综上所述，本发明的工艺流程图3所示，运来的禽畜粪便被堆积到粪池14内储存并由一台输送泵定时定量输送到发酵罐中进行厌氧发酵。在40℃恒温，均匀搅拌，无氧阴暗环境等条件下甲烷杆菌将有机物分解，生成高价值的生物气体。
获取的生物气体在装有内燃机的发电机组内进行燃烧，其所含能量的35％转化为电能，50％转化成热能。电能直接输送到电网，热能在加热发酵罐、原料储罐和净化装置以外还可以给企业和居民供暖。
工艺流程还可以如图4所示，粪便、食物残渣和农业源发酵原料经过预处理后，进入发酵罐内发酵，发酵后的原料再进行后期发酵。
发酵罐和后期发酵装置之间设有净化处理装置。净化过程在70℃的环境下持续一个小时。后期发酵过程在预应力混凝土结构的圆柱体发酵罐内进行。
后发酵工艺主要是将发酵残渣贮存并进一步发酵，在符合一定技术指标的前提下作为农业肥料输送到农场。发酵罐和后期发酵罐都安装有搅拌机用以对发酵材料和发酵残渣进行均化处理。
获取的生物气体在装有内燃机的发电机组内进行燃烧，其所含能量的35％转化为电能，50％转化成热能。电能直接输送到电网，热能在加热发酵罐、原料储罐和净化装置以外还可以给企业和居民供暖。
1、生物气体产生的过程：
1)水解过程：
水解阶段是复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。本发明采用填料安装在水解池2内，对搅动的废水进行水力切割，使悬浮状态的污泥与水充分混合，为水解酸化菌的生长提供有利条件。
2)发酵过程：
被称作发酵基的有机物在保持特定物理条件的发酵罐内(发酵容器、生物气体反应堆)进行厌氧发酵(无氧气参与)。在这个过程中，有机物中的碳物质分四步被分解成生物气体。四步分解生物气体过程分别是：1.水解；2.酸化；3.生成醋酸；4.生成甲烷。经过以上厌氧发酵过程生成的生物气体密度为1.21公斤/立方，平均甲烷气体含量为60％，二氧化碳气体含量为40％，另有少量其他气体(O2、H2S、NH4等等)。
生物气体可燃性技术指标：
表1生物气体(60％甲烷，38％二氧化碳)与其他可燃性气体技术比较
2、生物气体生产工艺所需的条件：
为了引发生物化学分解过程并使之稳定进行，必须满足下列必要的基本条件：
1)潮湿环境：甲烷杆菌生长的基本环境是至少含水50％的发酵生物基。
2)密闭环境：整个生化反应过程是一个厌氧过程，因而发酵生物基的分解须在无氧环境下进行。
3)恒温环境：不同菌种的生长所需的温度条件也不同。菌种适合存活的温度条件如下：1.20℃以下(喜寒性菌种)；2.35–45℃(喜温性菌种)；3.45℃以上(嗜热性菌种)。当前所广泛采用的生物气体技术对温度浮动非常敏感，因而发酵罐内的温度必须保持恒定。另外，其他条件，比如pH值、细菌生长所需营养物质的供应及其成分或者抑制剂和有毒物质的含量等等，也是反应过程很重要的参数。
3、可能采集到的生物气体发酵基材料
一般而言，易于分解的有机物质在厌氧环境下都能够分解生成生物气体。目前大部分生物气体反应装置所采用的发酵基材料为流质或固态牲畜和禽类粪便。这些材料都能保证提供稳定的发酵过程。
除了这些基本的发酵基材料以外，还需要一些辅助发酵成分掺入其中以提高生物气体产量。这类成分可以从农业领域采集到，比如青贮、萝卜叶、马铃薯茎等等。另外也可以从食品加工业的剩余物(比如水果等的渣滓、酒糟、废弃脂肪)，植物垃圾或杂草和城市生物垃圾中获取此类发酵基材料。由于上述原料来源可能存在农药、化肥、添加剂等不利于细菌生长的有害物质，所以在添加前需要进行净化处理。通常的净化方法是在70℃以上加热一小时以上。
4、生物气体的利用
生物气体通常是用作热电机组内的燃料。因而生物气体在此之前必须经过脱硫和脱水处理。处理后的生物气体同天然气一样拥有多方面的用途。一立方生物气体相当于0.6升燃料油。在热电机组内，驱动发电机组的内燃机将生物气体通过燃烧转化为电能和热能。冷却内燃机和废气的热能将用于加热发酵罐，也可以用于提供热水。生物垃圾净化处理中所需的热能也可由热电机组提供。热电机组产生的可利用能量的三分之一为电能，另外三分之二为热能。
热电机组的内燃机有不同的构造可供选择，主要有：按照Gas-Otto-工艺设计的改进型汽油内燃机和根据相同工艺设计的柴油内燃机。除此之外还有根据喷射点火工艺设计的柴油内燃机，该类内燃机的运转需要相当于生物气体可释放能量的10％的点火燃油。点火燃油喷射成气状，在同吸入的空气流相混合后形成类似生物气体的可燃气体并达到燃点。
根据Gas-Otto工艺设计的柴油内燃机在近几年得到了很大的改进，也越来越多地被采用。汽油内燃机则由于其低效和寿命短的缺点逐渐被淘汰。
表2三种内燃机的性能比较
5、本系统的经济效益：
生物气体发电设备成本构成投资：分摊到每年中的投资成本(折旧，利息)，电网的并网费，日常运营成本(保养与维修，耗材)，工资(设备安装调试)。收入来自电力供应。
生物气体发电设备的基建和运营消耗可以在有详细计划的前提下较为准确的得出。对预期收益的估算基于以往实际运行中得到的具有可比性的统计数据，同时也要根据设备条件作出相应的调整。气体生产量受多方面条件的影响，如发酵基质量，设备型号，原料投放技术，发酵时间等等。
表3单台设备的生物气体年产量预测
表4单台设备年产能预测
每立方生物气体(60％甲烷)所含能量 60kWh
年产生物气体所含能量 12750000kWh
产电能(发电机组转换电能效率) 4462500kWh/a(35％)
年电能产量(毛产量) 4462500kWh
产热能(发电机组转换电热能效率) 6375000kWh/a(50％)
年热能产量(毛产量) 6375000kWh
表5年运营收益预测
收益源
电能产量： 4462500kWh/a
电网损耗,变压损耗 2.0％
0.5％允许测量误差 98.0％
单台设备输入电网电量 4373250kWh/a
2005年单位供电收益 1000kWel(0.06/kWh*)
供电收益 262395€/a
总收益(不含热能收益) 262395€/a
按照表3所给出的原料投放量计算，年产生物气体中蕴含能量12750000千瓦时。该数据的估算基于生物气体中的甲烷气体含量达到60％(由此计算出的每立方生物气体所含能量为6千瓦时)。后面给出的电能和热能的毛产量是将生物气体蕴含能量乘以相应的产能效率得出的。发电机组的产能效率也是根据得到证实的实际数据计算而来。若每千瓦时供电获利6欧分，则年供电收益可达262395欧元。以上收益计算没有将热能收益计算在内。如果能将热能也转化为收益源，则年收益可望得到很大攀升。热能收益中特别值得考虑的是居民供暖，当然还有很多其他的可能性，例如用于干燥谷物，稻草，木材等等。
本发明生物气体热电联动装置，通过在原料预处理装置中进行预处理后，再有发酵罐外设置的加热层11将发酵罐内的温度恒定保持在40℃，之后进行均匀搅拌，在发酵罐的无氧阴暗环境下，完成有机物的分解。这种方式会先将原料中的有害物质进行了处理，不会因为原料中可能存在有害物质从而影响到发酵效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生物气体热电联动装置，其特征在于，包括发酵罐；
所述发酵罐为圆柱体；
所述发酵罐内设置有加热层，用于保持所述发酵罐内的温度恒定；
所述发酵罐的一侧设置有进料口；
所述发酵罐的上部的一侧设置有出气口；
所述发酵罐内设置有长轴搅拌器，用于搅拌所述发酵罐内的发酵原料。
2.根据权利要求1所述的生物气体热电联动装置，其特征在于，所述加热层外还依次设置有隔离层和防风雨层。
3.根据权利要求2所述的生物气体热电联动装置，其特征在于，所述发酵罐上方设置有储气室；
所述储气室为拱顶圆柱体，其内部与所述发酵罐连通。
4.根据权利要求3所述的生物气体热电联动装置，其特征在于，还包括喂料装置；
所述喂料装置包括输送筒和传动滚筒；
所述输送筒的一端与所述进料口连接；
所述传动滚筒设置在所述输送筒内，沿发酵原料输送方向均匀排列两排；
所述传动滚筒的外侧螺旋排布有破碎片，用于破碎经过输送筒内的发酵原料。
5.根据权利要求3所述的生物气体热电联动装置，其特征在于，还包括软化装置；
软化装置与进料口连接，用于将发酵原料软化处理。
6.根据权利要求3所述的生物气体热电联动装置，其特征在于，还包括水解池；
所述水解池与所述进料口连接，用于将水解食物残渣。
7.根据权利要求1所述的生物气体热电联动装置，其特征在于，还包括后期发酵罐；
所述后期发酵罐的结构与所述发酵罐的结构相同；
所述后期发酵罐与所述发酵罐之间通过所述净化处理装置连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的生物气体热电联动装置，其特征在于，所述发酵罐的材质为钢。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108395291A (zh) * 2018-03-01 2018-08-14 杭州临安爱咯禽业有限公司 一种基于畜禽粪便的有机肥高效处理设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201581074U (zh) * 2009-08-21 2010-09-15 董保成 秸秆一体化两相厌氧发酵装置
CN202139229U (zh) * 2011-06-13 2012-02-08 宁波环邦生物科技有限公司 沼气及生物有机肥一体化生产系统
CN202519170U (zh) * 2012-03-27 2012-11-07 河南农业大学 利用烟田废弃物生产有机肥用的发酵罐
CN103014071A (zh) * 2012-12-15 2013-04-03 苏州沃尔顿工业机械有限公司 一种能生产高浓度沼气的制备方法及其生产设备
CN203474798U (zh) * 2013-09-25 2014-03-12 山东尤特尔生物科技有限公司 生物发酵罐

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201581074U (zh) * 2009-08-21 2010-09-15 董保成 秸秆一体化两相厌氧发酵装置
CN202139229U (zh) * 2011-06-13 2012-02-08 宁波环邦生物科技有限公司 沼气及生物有机肥一体化生产系统
CN202519170U (zh) * 2012-03-27 2012-11-07 河南农业大学 利用烟田废弃物生产有机肥用的发酵罐
CN103014071A (zh) * 2012-12-15 2013-04-03 苏州沃尔顿工业机械有限公司 一种能生产高浓度沼气的制备方法及其生产设备
CN203474798U (zh) * 2013-09-25 2014-03-12 山东尤特尔生物科技有限公司 生物发酵罐

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘刈等: "沼气发酵过程混合搅拌研究进展", 《中国沼气》, vol. 27, no. 3, 31 December 2009 (2009-12-31) *
孙连贵等: "不锈钢全能型酱油发酵设备", 《中国酿造》, no. 5, 31 December 2006 (2006-12-31), pages 63 *
董仁杰等: "《沼气工程与技术》", 19 July 2013, article "沼气指南-从生产到应用" *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108395291A (zh) * 2018-03-01 2018-08-14 杭州临安爱咯禽业有限公司 一种基于畜禽粪便的有机肥高效处理设备

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