CN109628301A - 一种厌氧沼气生产的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厌氧沼气生产的系统，包括生产端、控制端，所述控制端与生产端进行数据交互；所述生产端：用于沼气生产并将沼气生产过程中的生产数据传输至控制端；所述控制端：接收生产端反馈的生产数据并将生产数据进行处理，处理后发送控制指令至生产端，辅助生产端进行生产。本发明中生产端与控制端进行数据交互，生产端向控制端传输生产数据，控制端对生产数据进行分析后既能够向生产端反馈信息又能够输出分析结果，解决了目前没有完善的系统进行沼气发酵，无法对沼气生产进行自动化监控的问题。

Description

一种厌氧沼气生产的系统
技术领域
本发明涉及一种沼气生产系统，具体涉及一种厌氧沼气生产的系统。
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。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，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。
目前，进行沼气厌氧发酵时，直接将多种原料直接人工加入厌氧发酵罐内，没有完善的系统进行原料的称量、加料、混合，因此，现有沼气发酵产气效率低，原料的利用率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前没有完善的系统进行沼气发酵，产气效率低，目的在于提供一种厌氧沼气生产的系统，解决目前没有完善的系统进行沼气发酵，无法对沼气生产进行自动化监控的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种厌氧沼气生产的系统，包括生产端、控制端，所述控制端与生产端进行数据交互；
所述生产端：用于沼气生产并将沼气生产过程中的生产数据传输至控制端；
所述控制端：接收生产端反馈的生产数据并将生产数据进行处理，处理后发送控制指令至生产端，辅助生产端进行生产。
目前沼气生产智能化控制率低，生产方式老旧，通常采用人工方式加工生产，对原料的称量、加料、混合等没有完善的监控系统，沼气发酵产气效率低。
本发明设计了适用于沼气生产的控制端，实现了对沼气生产的自动化监控，控制端接收的沼气生产数据包括沼气生产的原料重量、进行发酵的加料量、发酵时间、发酵温度等，控制端对原料重量、进行发酵的加料量、发酵时间、产气量、发酵温度等沼气生产数据进行分析，得出沼气的生产效率、生产模式、生产状态；控制端根据原料的重量及加料量可得出原料的剩余量，当原料没有剩余量时，控制端可进行报警提醒工作人员生产线上无原料，需要补料；控制端根据产气量及发酵时间，可得出沼气发酵效率，结合发酵温度等发酵条件，可智能化分析出发酵过程中影响发酵的因素，能够得出最佳的生产条件。本发明中生产端中采用辅助沼气生产的智能化的设备能够检测出生产过程中的部分生产数据，控制端根据生产数据进行生产端的智能监控。本发明中生产端与控制端进行数据交互，生产端向控制端传输生产数据，控制端对生产数据进行分析后既能够向生产端反馈信息又能够输出分析结果，解决了目前没有完善的系统进行沼气发酵，无法对沼气生产进行自动化监控的问题。
所述生产端包括秸秆酸化系统、集料系统、厌氧反应系统、沼气净化系统、固液分离系统、数据采集系统，秸秆酸化系统、集料系统分别与厌氧反应系统的进料端连通，沼气净化系统、固液分离系统分别与厌氧反应系统的排料端连通；数据采集系统采集秸秆酸化系统、集料系统、厌氧反应系统、沼气净化系统、固液分离系统中产生的生产数据并向控制端发送生产数据；
所述秸秆酸化系统包括：酸化池、与酸化池连通的湿料粉碎机、与湿料粉碎机连通的称重系统，湿料粉碎机的进料口与称重系统的出料口连通，湿料粉碎机的出料口与酸化池的进料口连通，酸化池的出料口连通有立式螺杆泵；
所述集料系统包括：集料池，集料池上安装有超声波液位计、电动水工阀门，电动水工阀门安装于集料池的出料口处，超声波液位计与控制电动水工阀门启闭的控制系统连接；
所述厌氧反应系统包括：厌氧发酵罐，厌氧发酵罐的进料端上设置有进料泵，厌氧发酵罐的进料端通过进料泵连通有进料池，酸化池的出料口通过立式螺杆泵与进料池连通，集料池的出料口与进料池连通，厌氧发酵罐的排料端包括排气端、沼渣液排料端，厌氧发酵罐的排气端与沼气净化系统连通，厌氧发酵罐的沼渣液排料端与固液分离系统连通。
本发明设计了一种可进行秸秆酸化、污粪收集、秸秆污粪混合、厌氧发酵罐定量加料、沼气发酵的沼气生产系统，本发明中各个独立的系统之间相互联系，不需要大量的人工操作，实现了沼气的自动化生产。
本发明的实现原理为：秸秆在称重系统进行自动称重后，进入湿料粉碎机中粉碎成小颗粒，小颗粒的秸秆被湿料粉碎机传输至酸化池内进行秸秆酸化，酸化后的秸秆被立式螺杆泵送入进料池内，立式螺杆泵可进行物料的定量传输；与此同时，将污粪装入集料池内对污粪进行处理，调节污粪的混合度及含水量，根据超声波液位计检测出来的污粪液位，控制电动水工阀门的开启与关闭，当污粪处于高液位时，开启电动水工阀门，向进料池进料，当污粪处于低液位时，关闭电动水工阀门，停止进料，超声波液位计与电动水工阀门的连接，实现了污粪的自动化定量送料；进料池内的污粪与秸秆相互混合形成均匀的原料混合物，进料泵将进料池内的原料混合物通过进料泵定量泵入厌氧发酵罐内，发酵后产生的沼气从厌氧发酵罐的排气端进入沼气净化系统内进行沼气的净化，发酵后产生的沼液和沼渣混合物从厌氧发酵罐的沼渣液排料端进入固液分离系统实现沼液与沼渣的分离。本发明针对原料收集、称重、处理、混合、进料及后期的沼气净化、沼液沼渣分离设计了一套完善的生产系统，减少了人工操作操作流程，提高了沼气发酵效率，进而提高了沼气、沼液的产率，解决了目前没有完善的系统进行沼气发酵，产气效率低，原料的利用率低的问题。
所述控制端包括中央控制系统、数据接收单元、数据发送单元，数据接收单元接收生产端发送的生产数据并将所述生产数据发送至中央控制系统，中央控制系统对生产数据进行处理，根据生产数据的处理结果产生控制指令，并将控制指令发送至数据发送单元，数据发送单元将控制指令反馈至生产端，辅助生产端进行沼气生产。本发明设计了中央控制系统，能够将获取到的信息整合并显示出来，可供人工实时监控，记录秸秆、污粪的加入量、剩余量、发酵时间、发酵效率等，有助于计算原料的利用率、产气率等数据。
沼气净化系统包括生物脱硫系统、干法脱硫系统、一次脱水系统、二次脱水系统，厌氧反应系统与生物脱硫系统连通，生物脱硫系统与一次脱水系统连通，一次脱水系统与干法脱硫系统连通，干法脱硫系统与二次脱水系统连通，厌氧反应系统中厌氧发酵罐的排气端与生物脱硫系统连通。本发明将生物脱硫与干法脱硫结合，提高了沼气的脱硫效率，从而提高沼气的纯度，本发明对沼气进行两次脱水，提高了沼气的脱水效率，净化得到的沼气含水量低，有利于沼气的使用及保存。
厌氧发酵罐内部安装有至少两个温度传感器，所有的温度传感器均连通至数据采集系统。温度传感器用于监控厌氧发酵罐内的温度，能够实时监控厌氧发酵罐内的温度变化。
厌氧发酵罐内安装有定时搅拌机，定时搅拌机每次搅拌30min，定时搅拌机间歇式启动，定时搅拌机搅拌间隔时间为8小时。发酵罐内的搅拌机对发酵物料进行间歇性定时翻料，有助于提高物料的发酵效率，还能够减少能耗，本发明优选了定时搅拌机的搅拌时间及间歇时间，在低能耗下保证沼气发酵罐具有高的发酵效率。本发明中定时搅拌机的搅拌时间及间歇时间由控制端根据其获得的生产数据来控制，控制端根据获得的生产数据可分析出目前沼气的生产状况，可调节定时搅拌机的工作状态。
一个进料池连通有两个进料泵，每个进料泵连通有一个厌氧发酵罐。两个进料泵将进料池内的原料分批通入不同的厌氧发酵罐内，提高了沼气的生产效率。
厌氧发酵罐的排气端安装有沼气分析仪，沼气分析仪连接至数据采集系统。沼气分析仪用于检测沼气中各组分的含量，便于后期的沼气净化，提高沼气的净化质量。
沼气分析仪包括甲烷浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、水分浓度传感器、氧气浓度传感器，甲烷浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、水分浓度传感器、氧气浓度传感器均连接至数据采集系统。数据采集系统采集各个传感器检测到的数据并将各数据上传至控制端，控制端对各数据进行整理并显示出来，便于制定最佳的沼气净化措施。
进料池内安装有pH计，pH计连接至数据采集系统。pH计检测原料的pH值。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种厌氧沼气生产的系统中生产端与控制端进行数据交互，生产端向控制端传输生产数据，控制端对生产数据进行分析后既能够向生产端反馈信息又能够输出分析结果，解决了目前没有完善的系统进行沼气发酵，无法对沼气生产进行自动化监控的问题。
2、本发明一种厌氧沼气生产的系统设计了一种可进行秸秆酸化、污粪收集、秸秆污粪混合、厌氧发酵罐定量加料、沼气发酵的沼气生产系统，解决了目前没有完善的系统进行沼气发酵，产气效率低，原料的利用率低的问题；
3、本发明一种厌氧沼气生产的系统中各个独立的系统之间相互联系，不需要大量的人工操作，实现了沼气的自动化生产；
4、本发明一种厌氧沼气生产的系统生产出来的沼气纯度高，沼气净化效果好。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-酸化池，2-湿料粉碎机，3-称重系统，4-立式螺杆泵，5-集料池，6-厌氧发酵罐，7-进料泵，8-进料池。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种厌氧沼气生产的系统，包括生产端、控制端，所述控制端与生产端进行数据交互；
所述生产端：用于沼气生产并将沼气生产过程中的生产数据传输至控制端；
所述控制端：接收生产端反馈的生产数据并将生产数据进行处理，处理后发送控制指令至生产端，辅助生产端进行生产。
目前沼气生产智能化控制率低，生产方式老旧，通常采用人工方式加工生产，对原料的称量、加料、混合等没有完善的监控系统，沼气发酵产气效率低。
本发明设计了适用于沼气生产的控制端，实现了对沼气生产的自动化监控，控制端接收的沼气生产数据包括沼气生产的原料重量、进行发酵的加料量、发酵时间、发酵温度等，控制端对原料重量、进行发酵的加料量、发酵时间、产气量、发酵温度等沼气生产数据进行分析，得出沼气的生产效率、生产模式、生产状态；控制端根据原料的重量及加料量可得出原料的剩余量，当原料没有剩余量时，控制端可进行报警提醒工作人员生产线上无原料，需要补料；控制端根据产气量及发酵时间，可得出沼气发酵效率，结合发酵温度等发酵条件，可智能化分析出发酵过程中影响发酵的因素，能够得出最佳的生产条件。本发明中生产端中采用辅助沼气生产的智能化的设备能够检测出生产过程中的部分生产数据，控制端根据生产数据进行生产端的智能监控。本发明中生产端与控制端进行数据交互，生产端向控制端传输生产数据，控制端对生产数据进行分析后既能够向生产端反馈信息又能够输出分析结果，解决了目前没有完善的系统进行沼气发酵，无法对沼气生产进行自动化监控的问题。
实施例2
如图1所示，所述生产端包括秸秆酸化系统、集料系统、厌氧反应系统、沼气净化系统、固液分离系统、数据采集系统，秸秆酸化系统、集料系统分别与厌氧反应系统的进料端连通，沼气净化系统、固液分离系统分别与厌氧反应系统的排料端连通；数据采集系统采集秸秆酸化系统、集料系统、厌氧反应系统、沼气净化系统、固液分离系统中产生的生产数据并向控制端发送生产数据；
所述秸秆酸化系统包括：酸化池1、与酸化池1连通的湿料粉碎机2、与湿料粉碎机2连通的称重系统3，湿料粉碎机2的进料口与称重系统3的出料口连通，湿料粉碎机2的出料口与酸化池1的进料口连通，酸化池1的出料口连通有立式螺杆泵4；
所述集料系统包括：集料池5，集料池5上安装有超声波液位计、电动水工阀门，电动水工阀门安装于集料池5的出料口处，超声波液位计与控制电动水工阀门启闭的控制系统连接；
所述厌氧反应系统包括：厌氧发酵罐6，厌氧发酵罐6的进料端上设置有进料泵7，厌氧发酵罐6的进料端通过进料泵7连通有进料池8，酸化池1的出料口通过立式螺杆泵4与进料池8连通，集料池5的出料口与进料池8连通，厌氧发酵罐6的排料端包括排气端、沼渣液排料端，厌氧发酵罐6的排气端与沼气净化系统连通，厌氧发酵罐6的沼渣液排料端与固液分离系统连通。
超声波液位计、称重系统3均连接至数据采集系统。厌氧发酵罐6内部安装有至少两个温度传感器，所有的温度传感器均连通至数据采集系统。数据采集系统将超声波液位计、称重系统检测到的数据传送至控制端，控制端结合超声波液位计、称重系统的数据对秸秆、污粪的加量进行计算、分析及记录，能够监控生产端是否有原料。
一个进料池8连通有两个进料泵7，每个进料泵7连通有一个厌氧发酵罐6。
固液分离系统包括卧螺式沉降离心机，卧螺式沉降离心机的进料口与厌氧发酵罐6的沼渣液排料端连通。
本发明的实现原理为：秸秆在称重系统进行自动称重后，进入湿料粉碎机中粉碎成小颗粒，小颗粒的秸秆被湿料粉碎机传输至酸化池内进行秸秆酸化，酸化后的秸秆被立式螺杆泵送入进料池内，立式螺杆泵可进行物料的定量传输；与此同时，将污粪装入集料池内对污粪进行处理，调节污粪的混合度及含水量，根据超声波液位计检测出来的污粪液位，控制电动水工阀门的开启与关闭，当污粪处于高液位时，开启电动水工阀门，向进料池进料，当污粪处于低液位时，关闭电动水工阀门，停止进料，超声波液位计与电动水工阀门的连接，实现了污粪的自动化定量送料；进料池内的污粪与秸秆相互混合形成均匀的原料混合物，进料泵将进料池内的原料混合物通过进料泵定量泵入厌氧发酵罐内，发酵后产生的沼气从厌氧发酵罐的排气端进入沼气净化系统内进行沼气的净化，发酵后产生的沼液和沼渣混合物从厌氧发酵罐的沼渣液排料端进入固液分离系统实现沼液与沼渣的分离。本发明针对原料收集、称重、处理、混合、进料及后期的沼气净化、沼液沼渣分离设计了一套完善的生产系统，减少了人工操作操作流程，提高了沼气发酵效率，进而提高了沼气、沼液的产率，解决了目前没有完善的系统进行沼气发酵，产气效率低，原料的利用率低的问题。
实施例2
基于上述实施例，所述控制端包括中央控制系统、数据接收单元、数据发送单元，数据接收单元接收生产端发送的生产数据并将所述生产数据发送至中央控制系统，中央控制系统对生产数据进行处理，根据生产数据的处理结果产生控制指令，并将控制指令发送至数据发送单元，数据发送单元将控制指令反馈至生产端，辅助生产端进行沼气生产。本发明设计了中央控制系统，能够将获取到的信息整合并显示出来，可供人工实时监控，记录秸秆、污粪的加入量、剩余量、发酵时间、发酵效率等，有助于计算原料的利用率、产气率等数据。当中央控制系统接受到生产端传输的发酵温度、发酵时间、产气量后，能够计算出产气率，从而预算出沼气总产量，操作人员根据所需的实际产气量调整发酵的条件及原料的加量，从而能够达到目标产量。当中央控制系统接收到生产端传输的原料重量、原料加料量，可计算得到原料利用率，操作人员根据原料利用率可调节原料的预处理工艺。中央控制系统能够根据原料的加料量及沼气的产气量可推测出生产端当前的生产状态，对生产端是否能够正常工作进行了智能化的监控。
实施例3
基于上述实施例，沼气净化系统包括生物脱硫系统、干法脱硫系统、一次脱水系统、二次脱水系统，厌氧反应系统与生物脱硫系统连通，生物脱硫系统与一次脱水系统连通，一次脱水系统与干法脱硫系统连通，干法脱硫系统与二次脱水系统连通，厌氧反应系统中厌氧发酵罐6的排气端与生物脱硫系统连通。
本发明将生物脱硫与干法脱硫结合，提高了沼气的脱硫效率，从而提高沼气的纯度，本发明对沼气进行两次脱水，提高了沼气的脱水效率，净化得到的沼气含水量低，有利于沼气的使用及保存。
实施例4
基于上述实施例，厌氧发酵罐6内安装有定时搅拌机，定时搅拌机每次搅拌30min，定时搅拌机间歇式启动，定时搅拌机搅拌间隔时间为8小时。
发酵罐内的搅拌机对发酵物料进行间歇性定时翻料，有助于提高物料的发酵效率，还能够减少能耗，本发明优选了定时搅拌机的搅拌时间及间歇时间，在低能耗下保证沼气发酵罐具有高的发酵效率。本发明中定时搅拌机的搅拌时间及间歇时间由控制端根据其获得的生产数据来控制，控制端根据获得的生产数据可分析出目前沼气的生产状况，可调节定时搅拌机的工作状态
实施例5
基于上述实施例，厌氧发酵罐6的排气端安装有沼气分析仪，沼气分析仪连接至中央控制系统。沼气分析仪包括甲烷浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、水分浓度传感器、氧气浓度传感器，甲烷浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、水分浓度传感器、氧气浓度传感器均连接至数据采集系统。进料池8内安装有pH计，pH计连接至数据采集系统。
数据采集系统采集各个传感器检测到的数据并将各数据上传至控制端，控制端对各数据进行整理并显示出来，便于制定最佳的沼气净化措施。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，包括生产端、控制端，所述控制端与生产端进行数据交互；
所述生产端：用于沼气生产并将沼气生产过程中的生产数据传输至控制端；
所述控制端：接收生产端反馈的生产数据并将生产数据进行处理，处理后发送控制指令至生产端，辅助生产端进行生产。
2.根据权利要求1所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，所述生产端包括秸秆酸化系统、集料系统、厌氧反应系统、沼气净化系统、固液分离系统、数据采集系统，秸秆酸化系统、集料系统分别与厌氧反应系统的进料端连通，沼气净化系统、固液分离系统分别与厌氧反应系统的排料端连通；数据采集系统采集秸秆酸化系统、集料系统、厌氧反应系统、沼气净化系统、固液分离系统中产生的生产数据并向控制端发送生产数据；
所述秸秆酸化系统包括：酸化池(1)、与酸化池(1)连通的湿料粉碎机(2)、与湿料粉碎机(2)连通的称重系统(3)，湿料粉碎机(2)的进料口与称重系统(3)的出料口连通，湿料粉碎机(2)的出料口与酸化池(1)的进料口连通，酸化池(1)的出料口连通有立式螺杆泵(4)；
所述集料系统包括：集料池(5)，集料池(5)上安装有超声波液位计、电动水工阀门，电动水工阀门安装于集料池(5)的出料口处，超声波液位计与控制电动水工阀门启闭的控制系统连接；
所述厌氧反应系统包括：厌氧发酵罐(6)，厌氧发酵罐(6)的进料端上设置有进料泵(7)，厌氧发酵罐(6)的进料端通过进料泵(7)连通有进料池(8)，酸化池(1)的出料口通过立式螺杆泵(4)与进料池(8)连通，集料池(5)的出料口与进料池(8)连通，厌氧发酵罐(6)的排料端包括排气端、沼渣液排料端，厌氧发酵罐(6)的排气端与沼气净化系统连通，厌氧发酵罐(6)的沼渣液排料端与固液分离系统连通。
3.根据权利要求1所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，所述控制端包括中央控制系统、数据接收单元、数据发送单元，数据接收单元接收生产端发送的生产数据并将所述生产数据发送至中央控制系统，中央控制系统对生产数据进行处理，根据生产数据的处理结果产生控制指令，并将控制指令发送至数据发送单元，数据发送单元将控制指令反馈至生产端，辅助生产端进行沼气生产。
4.根据权利要求2所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，沼气净化系统包括生物脱硫系统、干法脱硫系统、一次脱水系统、二次脱水系统，厌氧反应系统与生物脱硫系统连通，生物脱硫系统与一次脱水系统连通，一次脱水系统与干法脱硫系统连通，干法脱硫系统与二次脱水系统连通，厌氧反应系统中厌氧发酵罐(6)的排气端与生物脱硫系统连通。
5.根据权利要求2所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，厌氧发酵罐(6)内部安装有至少两个温度传感器，所有的温度传感器均连通至数据采集系统。
6.根据权利要求2所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，厌氧发酵罐(6)内安装有定时搅拌机，定时搅拌机每次搅拌30min，定时搅拌机间歇式启动，定时搅拌机搅拌间隔时间为8小时。
7.根据权利要求2所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，一个进料池(8)连通有两个进料泵(7)，每个进料泵(7)连通有一个厌氧发酵罐(6)。
8.根据权利要求2所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，厌氧发酵罐(6)的排气端安装有沼气分析仪，沼气分析仪连接至数据采集系统。
9.根据权利要求8所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，沼气分析仪包括甲烷浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、水分浓度传感器、氧气浓度传感器，甲烷浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、水分浓度传感器、氧气浓度传感器均连接至数据采集系统。
10.根据权利要求2所述的一种厌氧沼气生产的系统，其特征在于，进料池(8)内安装有pH计，pH计连接至数据采集系统。
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