CN105861284A - 一种沼气发酵装置 - Google Patents

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闻涛
王会海
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

本发明涉及沼气发酵领域，具体涉及一种沼气发酵装置。传统的秸秆沼气发酵技术存在需要向秸秆内加入降解酶或降解剂的缺点，同时还需要将秸秆破碎成粒度很小的粉末状，这样大量增加了成本，导致秸秆沼气发酵变得无太大经济效益。而不加降解物质的情况下秸秆很难发酵。本发明提供一种沼气发酵装置，该装置在发酵池上增加一个热焖密封仓，利用太阳能对密封舱内的秸秆加热热焖，利用长期保持的高温破坏植物秸秆的木质细胞结构，加速了秸秆的分解，发酵过程不需要添加任何发酵剂，另外还可以适应较大颗粒的植物秸秆。

Description

一种沼气发酵装置
技术领域
本发明涉及沼气发酵领域，具体涉及一种沼气发酵装置。
背景技术
沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵，是指有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和一氧化碳等可燃性混合气体（沼气）的过程。秸秆沼气是指利用沼气设备，以农作物秸秆为主要原料，在严格的厌氧环境和一定的温度、水分、酸碱度等条件下，经过微生物的厌氧发酵产生的一种可燃气体。秸秆做沼气发酵原料主要是采用小麦、玉米、花生、大豆等作物秸秆。
秸秆沼气是指利用沼气设备，以农作物秸秆为主要原料，在严格的厌氧环境和一定的温度、水分、酸碱度等条件下，经过微生物的厌氧发酵产生的一种可燃气体。秸秆做沼气发酵原料主要是采用小麦、玉米、花生、大豆等作物的秸秆，农村常用的秸秆沼气主要分为全秸秆沼气发酵和秸秆与人畜粪便混合沼气发酵。农作物秸秆细胞非常坚实,细胞壁的结构高度木质化,细胞壁构成干物质的80%。其中的木质素作为秸秆细胞壁的主要成分,构成木质细胞壁的15%-30%。它在结构中含有生物化学上十分稳定的各种复杂结合形式,难于被一般微生物分解。尽管纤维素、半纤维素多糖类有机物质容易被微生物或酶分解,但是木质素与半纤维素在一起,将纤维素紧紧包裹在内,成为外围基质,阻止纤维素与微生物和降解酶的接触。
故而，利用普通的沼气发酵装置，对秸秆的利用率特别低，且出气缓慢而无太大的利用价值。
为了克服上述现象，现行的处理方法一般是使用机械破碎秸秆，然后再秸秆内混入降解酶，或其他有益菌类，促进秸秆发酵降解。这种处理方式虽然能够起到很好的出气效果，但是他的的缺点是:
(1)需要额外添加降解药物或其他添加成分，成本大幅增加，使得秸秆利用不再具有吸引力。
(2)秸秆需要破碎较细，加工比较麻烦，且加工费用较高。
以上两个缺点使得秸秆的沼气化推广 较为困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沼气发酵装置，它可以在不加任何添加外来成分的情况下，实现秸秆快速分解，并且能适应较大颗粒的碎秸秆，不需要将秸秆过度破碎。为了达到上述发明目的，本发明的技术方案为：
一种沼气发酵装置，包括发酵罐，发酵罐的顶部安装有沼气输出管，发酵罐的下部设有出料口，还包括热焖密封仓，热焖密封仓的上部设有进料口，热焖密封仓的底部设有排料管，热焖密封仓的顶部还安装有真空太阳能加热管，排料管上安装有阀门；排料管从发酵罐的顶部插入其内部。
作为本发明的优化方案之一，热焖密封仓上还设有加压入口。
作为本发明的优化方案之一，发酵罐的上部与排料管之间还设有挡渣板。
作为本发明的优化方案之一，发酵罐底部还开有排液口，排液口连接着排液泵，排液泵与热焖密封仓之间通过排液管相连接。
作为本发明的优化方案之一，发酵罐底部，在排液口的前方还安装一道渣液分离板。
作为本发明的优化方案之一，热焖密封仓的外壁采用双层真空结构。
本发明的技术效果在于：
(1).将待入发酵罐发酵的秸秆料通过热焖密封仓密封热焖一段时间，通过热焖破坏秸秆细胞壁的木制结构，使得植物秸秆易于分解。
(2) 热焖过程对植物秸秆的颗粒度要求不高，可以接受较大颗粒的植物秸秆。
(3) 热焖过程使用太阳能加热，无需消耗额外能量。
(4) 作为优选方案，热焖密封仓上还设有加压入口。热焖时在密封的环境下泵入气体加压，可以提高密封舱内热焖水的沸点，可将热焖温度提高到100摄氏度以上，高温有利于提高热焖效果。
(5) 作为优选方案，发酵罐的上部与排料管之间还设有挡渣板。这样可以阻拦秸秆上浮，有利于厌氧菌分解秸秆。
(6) 作为优选方案，发酵罐底部还开有排液口，排液口连接着排液泵，排液泵与热焖密封仓之间通过排液管相连接。这样可以使用发酵液当作热焖水，发酵液有一定的腐蚀作用，可以加快破坏秸秆的细胞壁木质结构。
(7) 作为优选方案，发酵罐底部，在排液口的前方还安装一道渣液分离板。这样可以避免发酵渣进入排液管造成堵塞。
(8) 作为优选方案，热焖密封仓的外壁采用双层真空结构。这样可以有效防止热量散失，保证稳定的高温环境。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种沼气发酵装置，包括发酵罐1，发酵罐1的顶部安装有沼气输出管11，发酵罐1的下部设有出料口12，还包括热焖密封仓2，所述的热焖密封仓2的上部设有进料口21，热焖密封仓2的底部设有排料管22，热焖密封仓2的顶部还安装有真空太阳能加热管23，排料管22上安装有阀门221；排料管22从发酵罐1的顶部插入其内部。
使用时，先将简单破碎的植物秸秆从进料口21放入热焖密封仓2，兑加入热焖用水，热焖密封仓2顶部的真空太阳能加热管23会对热焖用水加热，造成热焖密封仓2内部的高温环境，对植物秸秆进行热焖。热焖结束后，打开排料管22上安装的阀门221，植物秸秆会进入发酵罐1，在发酵罐1内完成沼气发酵过程。产出的沼气从沼气输出管11输出，渣料从出料口12排出。
通常情况下，水的沸腾温度为100摄氏度，故而热焖的温度也在100摄氏度以内。作为优选方案，在热焖密封仓2上设置加压入口24，通过加压入口24向热焖密封仓2内泵入气体加压，里面的水的沸点因压强增大的原因可以提高到100摄氏度以上，这样就可以做到提高热焖温度，温度提高有利于提高热焖效果。
普通的沼气发酵装置中，秸秆加入后总是浮在发酵池表面，这样就没有良好的缺氧环境，不利于厌氧菌分解秸秆组织，作为优选方案，发酵罐1的上部与排料管22之间设有挡渣板12。这样液体通过挡渣板12，秸秆被阻拦下来浸入液体中，可以造成良好的缺氧环境，有利于厌氧菌工作。
由于发酵罐1内的发酵液具备一定的浓度和腐蚀性，所以发酵罐1底部开有排液口14，排液口14连接着排液泵3，排液泵3与热焖密封仓2之间通过排液管4相连接。利用排液泵3将发酵液泵入热焖密封仓2，高温的高浓度发酵液可以加速破坏植物秸秆细胞壁的木质结构。
发酵罐1内渣液混合，会导致排液口14堵塞，所以在在排液口14的前方还安装一道渣液分离板13，这样在排液口14和渣液分离板13之间会形成一个发酵液存储区域15，从发酵液存储区域15排出的发酵液不会堵塞排液口14。
热焖密封仓2在白天可以保持较高的温度，但是由于热焖密封仓2的外壁散热，导致温度无法快速上升，且夜晚无法保持温度。优选的，热焖密封仓2的外壁采用双层真空结构。可以阻碍温度散失，提高热焖密封仓2的内部温度，夜晚也能保持一定的热焖温度，保证了稳定的热焖温度环境。

Claims (6)

1. 一种沼气发酵装置，包括发酵罐（1），发酵罐（1）的顶部安装有沼气输出管（11），发酵罐（1）的下部设有出料口（12），其特征在于：还包括热焖密封仓（2），所述的热焖密封仓（2）的上部设有进料口（21），热焖密封仓（2）的底部设有排料管（22），所述的热焖密封仓（2）的顶部还安装有真空太阳能加热管（23），所述的排料管（22）上安装有阀门（221）；所述的排料管（22）从发酵罐（1）的顶部插入其内部。
2. 如权利要求1所述的一种沼气发酵装置，其特征在于：所述的热焖密封仓（2）上还设有加压入口（24）。
3. 如权利要求1所述的一种沼气发酵装置，其特征在于：所述的发酵罐（1）的上部与排料管（22）之间还设有挡渣板（12）。
4. 如权利要求1所述的一种沼气发酵装置，其特征在于：所述的发酵罐（1）底部还开有排液口（14），排液口（14）连接着排液泵（3），排液泵（3）与热焖密封仓（2）之间通过排液管（4）相连接。
5. 如权利要求3所述的一种沼气发酵装置，其特征在于：在所述的发酵罐（1）的底部和排液口（14）的前方还安装一道渣液分离板（13）。
6. 如权利要求1所述的一种沼气发酵装置，其特征在于：所述的热焖密封仓（2）的外壁采用双层真空结构。
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