CN106047680A - 一种秸秆制取沼气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种秸秆制取沼气系统，包括秸秆粉碎机、高压预处理罐、蒸汽发生器、集料箱、发酵罐、固液分离器、沼渣储存箱、沼液储存箱；本发明结构简单，自动化程度高，其采用高压蒸汽和微波照射相结合的方法使秸秆中的坚实木质纤维素软化，从而使秸秆原料在发酵产沼气过程中有效提高秸秆原料的分解效率及发酵产气率。

Description

一种秸秆制取沼气系统
本发明申请是母案申请“秸秆产沼气资源化系统”的分案申请，母案申请的申请号为201510191633X，申请日为2015年4月21日。
技术领域
本发明属于沼气制取设备技术领域，特别涉及一种秸秆制取沼气系统。
背景技术
我国是一个农业大国，农作物播种面积居世界第一位，据统计，目前我国每年秸秆产量大约有7亿吨。在过去农作物秸秆多被作为燃料使用，但随着我国人民生活水平的不断提高，以及农村经济的发展和能源供应的改善，近些年来，农民对秸秆的燃烧利用也逐渐减少，剩余农作物秸秆的数量越来越大，据估计每年已达到4亿吨左右。大量剩余秸秆的随地堆弃和任意焚烧，造成了大气污染、土壤矿化、火灾事故、堵塞交通等大量的社会、经济和生态问题；与此同时，秸秆作为一种可再生能源，蕴含着巨大的生物质能量，它的资源化利用，对节约能源、改善生态环境、实现社会的可持续发展，有着重大意义。
秸秆产沼气是将水稻、玉米、花生等农作物秸秆作为原料，秸秆经过预处理后，加入沼气池或者沼气罐中进行厌氧发酵来生产沼气和有机肥料。
秸秆原料的预处理环节至关重要，其关系到原料分解效率及发酵产气率。传统的预处理环节包括对秸秆进行粉碎以及添加发酵菌剂做堆沤等。但是秸秆的细胞非常坚实，细胞壁结构高度木质化，其中的木质素构成细胞壁的15％-30％，且这些木质素中含有生物化学性质十分稳定的各种复杂结合形式，难于被一般的微生物分解。因此，在秸秆发酵过程中，木质纤维素水解过程缓慢、水解程度低，从而影响随后的酸化和气化过程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种秸秆制取沼气系统，其采用高压蒸汽和微波照射相结合的方法使秸秆中的坚实木质纤维素软化，从而使秸秆原料在发酵产沼气过程中有效提高秸秆原料的分解效率及发酵产气率。
本发明采用以下技术方案来实现：
一种秸秆制取沼气系统，包括秸秆粉碎机、高压预处理罐、蒸汽发生器、集料箱、发酵罐、固液分离器、沼渣储存箱、沼液储存箱，所述秸秆粉碎机与高压预处理罐相连；高压预处理罐与集料箱相连；集料箱与发酵罐相连；发酵罐与固液分离器相连；固液分离器分别与沼渣储存箱和沼液储存箱相连；
所述高压预处理罐设置有蒸汽入口、高压预处理罐进料口、高压预处理罐出料口、蒸汽出口、减压阀、微波馈口，以及防爆口；所述减压阀设置在蒸汽出口处，通过减压阀使高压预处理罐内保持在固定压力；所述微波馈口与微波发生器相连，微波发生器产生微波并通过微波馈口向高压预处理罐内发射微波促进秸秆中的坚实木质纤维素软化；所述防爆口的作用是防止因高压预处理罐内的压力过大而产生爆炸；所述高压预处理罐还设置有温度传感器和压力传感器，用于实时监测高压预处理罐内的温度和压力，当检测的温度或者压力过高时关闭蒸汽发生器；
所述蒸汽发生器内部设置有加热电阻丝；蒸汽发生器通过高压蒸汽管道与高压预处理罐的蒸汽入口相连通，在蒸汽发生器和蒸汽入口相连通的高压蒸汽管道上设置有阀门；
所述高压预处理罐出料口与集料箱连接，集料箱用于收集高压预处理罐出料口排出的预处理好的秸秆原料；
所述发酵罐的外壁设置有保温层，发酵罐顶端设置有出气口和发酵液添加口；发酵罐底端设置有发酵罐出料口；发酵罐顶端设置有发酵罐进料口；
所述集料箱通过第二传送带与发酵罐的发酵罐进料口相连，将集料箱中的预处理好的秸秆原料送入发酵罐中进行发酵；
所述固液分离器包括电机、轴、固定外套筒、旋转内套筒，其中，旋转内套筒为圆筒形结构，其左端设置有出渣口，旋转内套筒的筒壁上设置有通孔；旋转内套筒同轴设置在固定外套筒的内部；轴同轴设置在固定外套筒内部，轴上固定设置有螺旋桨叶；旋转内套筒通过连接杆与轴固定连接，轴与电机相连，电机通过轴以及连接杆可以带动旋转内套筒在固定外套筒内同轴旋转；固定外套筒设置有凸起外壁，凸起外壁和旋转内套筒之间形成集液腔，凸起外壁上设置有出液口，固定外套筒设置有进料口；所述固液分离器通过管道与发酵罐出料口相连通；固液分离器通过管道分别与沼渣储存箱和沼液储存箱相连。通过固液分离器可将发酵之后的沼渣和沼液分离，沼渣存入沼渣储存箱作为有机肥料，沼液流入沼液储存箱作为叶面肥料。使用时，启动电机，电机带动轴旋转，通过轴上固定的螺旋桨叶的作用使沼渣和沼液的混合物从进料口进入装置内部。同时，轴带动旋转内套筒在固定外套筒内同轴旋转，利用旋转产生的离心力，使沼液透过旋转内套筒的通孔进入集液腔，再从出液口排出。沼渣则从出渣口排出。
在上述技术方案中，所述微波馈口包括两个，其对称设置在高压预处理罐的罐壁上。
在上述技术方案中，所述秸秆粉碎机通过第一传送带与高压预处理罐进料口相连。
本发明结构简单，自动化程度高，其采用高压蒸汽和微波照射相结合的方法使秸秆中的坚实木质纤维素软化，从而使秸秆原料在发酵产沼气过程中有效提高秸秆原料的分解效率及发酵产气率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是发明中的固液分离器的结构示意图。
图中：1为高压预处理罐、2为蒸汽发生器、3为秸秆粉碎机、4为集料箱、5为发酵罐、6为固液分离器、7为沼渣储存箱、8为沼液储存箱、1-1为高压预处理罐进料口、1-2为蒸汽出口、1-3为减压阀、1-4为温度传感器、1-5为压力传感器、1-6为微波馈口、1-7为蒸汽入口、1-8为高压预处理罐出料口、2-1为加热电阻丝、2-2为阀门、3-1为第一传送带、4-1为第二传送带、5-1为发酵液添加口、5-2为电机、5-3为出气口、5-4为保温层、5-5为搅拌器、5-6为发酵罐出料口、6-1为电机、6-2为轴、6-3为固定外套筒、6-4为旋转内套筒、6-5为进料口、6-6为螺旋桨叶、6-7为连接杆、6-8为凸起外壁、6-9为出渣口、6-10为集液腔、6-11为通孔、6-12为出液口。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
如附图1所示，本发明所涉及的一种秸秆产沼气资源化系统，包括秸秆粉碎机、高压预处理罐、蒸汽发生器、集料箱、发酵罐、固液分离器、沼渣储存箱、沼液储存箱，所述秸秆粉碎机与高压预处理罐相连；高压预处理罐与集料箱相连；集料箱与发酵罐相连；发酵罐与固液分离器相连；固液分离器分别与沼渣储存箱和沼液储存箱相连。
所述高压预处理罐1设置有蒸汽入口1-7、高压预处理罐进料口1-1、高压预处理罐出料口1-8、蒸汽出口1-2、减压阀1-3、微波馈口1-6，以及防爆口(图中未标出)；所述减压阀1-3设置在蒸汽出口1-2处，通过减压阀使高压预处理罐1内保持在固定压力；所述微波馈口1-6与微波发生器(图中未标出)相连，微波发生器产生微波并通过微波馈口向高压预处理罐内发射微波促进秸秆中的坚实木质纤维素软化；所述防爆口的作用是防止因高压预处理罐内的压力过大而产生爆炸。
所述秸秆粉碎机3通过第一传送带3-1与高压预处理罐进料口1-1相连。
所述蒸汽发生器2内部设置有加热电阻丝2-1；蒸汽发生器2通过高压蒸汽管道与高压预处理罐1的蒸汽入口1-7相连通，在蒸汽发生器2和蒸汽入口1-7相连通的高压蒸汽管道上设置有阀门2-2。
所述高压预处理罐出料口1-8与集料箱4连接，集料箱用于收集高压预处理罐出料口排出的预处理好的秸秆原料。
所述发酵罐5的外壁设置有保温层5-4，发酵罐顶端设置有出气口5-3和发酵液添加口5-1；发酵罐底端设置有发酵罐出料口5-6；发酵罐顶端设置有发酵罐进料口。
所述集料箱4通过第二传送带4-1与发酵罐5的发酵罐进料口相连，将集料箱中的预处理好的秸秆原料送入发酵罐中进行发酵。
如附图2所示，所述固液分离器6包括电机、轴、固定外套筒、旋转内套筒，其中，旋转内套筒6-4为圆筒形结构，其左端设置有出渣口6-9，旋转内套筒6-4的筒壁上设置有通孔6-11；旋转内套筒6-4同轴设置在固定外套筒6-3的内部；轴6-2同轴设置在固定外套筒6-3内部，轴6-2上固定设置有螺旋桨叶6-6；旋转内套筒6-4通过连接杆6-7与轴6-2固定连接，轴6-2与电机6-1相连，电机通过轴以及连接杆可以带动旋转内套筒在固定外套筒内同轴旋转；固定外套筒6-3设置有凸起外壁6-8，凸起外壁6-8和旋转内套筒6-4之间形成集液腔6-10，凸起外壁6-8上设置有出液口6-12，固定外套筒6-3设置有进料口6-5。使用时，启动电机，电机带动轴旋转，通过轴上固定的螺旋桨叶的作用使沼渣和沼液的混合物从进料口进入装置内部。同时，轴带动旋转内套筒在固定外套筒内同轴旋转，利用旋转产生的离心力，使沼液透过旋转内套筒的通孔进入集液腔，再从出液口排出。沼渣则从出渣口排出。
所述固液分离器6通过管道与发酵罐出料口5-6相连通；固液分离器通过管道分别与沼渣储存箱7和沼液储存箱8相连。通过固液分离器可将发酵之后的沼渣和沼液分离，沼渣存入沼渣储存箱作为有机肥料，沼液流入沼液储存箱作为叶面肥料。
所述高压预处理罐1还设置有温度传感器1-4和压力传感器1-5，用于实时监测高压预处理罐内的温度和压力，当检测的温度或者压力过高时关闭蒸汽发生器。
所述微波馈口包括两个，其对称设置在高压预处理罐的罐壁上。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种秸秆制取沼气系统，包括秸秆粉碎机、高压预处理罐、蒸汽发生器、集料箱、发酵罐、固液分离器、沼渣储存箱、沼液储存箱，所述秸秆粉碎机与高压预处理罐相连；高压预处理罐与集料箱相连；集料箱与发酵罐相连；发酵罐与固液分离器相连；固液分离器分别与沼渣储存箱和沼液储存箱相连。
所述高压预处理罐设置有蒸汽入口、高压预处理罐进料口、高压预处理罐出料口、蒸汽出口、减压阀、微波馈口，以及防爆口；所述减压阀设置在蒸汽出口处；所述微波馈口与微波发生器相连；所述高压预处理罐还设置有温度传感器和压力传感器；
所述蒸汽发生器内部设置有加热电阻丝；蒸汽发生器通过高压蒸汽管道与高压预处理罐的蒸汽入口相连通，在蒸汽发生器和蒸汽入口相连通的高压蒸汽管道上设置有阀门；
所述发酵罐的外壁设置有保温层，发酵罐顶端设置有出气口和发酵液添加口；发酵罐底端设置有发酵罐出料口；发酵罐顶端设置有发酵罐进料口；
所述集料箱通过第二传送带与发酵罐的发酵罐进料口相连；
所述固液分离器包括电机、轴、固定外套筒、旋转内套筒，其中，旋转内套筒为圆筒形结构，其左端设置有出渣口，旋转内套筒的筒壁上设置有通孔；旋转内套筒同轴设置在固定外套筒的内部；轴同轴设置在固定外套筒内部，轴上固定设置有螺旋桨叶；旋转内套筒通过连接杆与轴固定连接，轴与电机相连；固定外套筒设置有凸起外壁，凸起外壁和旋转内套筒之间形成集液腔，凸起外壁上设置有出液口，固定外套筒设置有进料口；所述固液分离器通过管道与发酵罐出料口相连通；固液分离器通过管道分别与沼渣储存箱和沼液储存箱相连。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆制取沼气系统，所述秸秆粉碎机通过第一传送带与高压预处理罐进料口相连。
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