CN210736752U - 一种秸秆厌氧发酵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种秸秆厌氧发酵系统包括混料机构、进料机构、发酵罐、循环机构、储气膜和回流机构，同时还公开了一种秸秆厌氧发酵工艺，可以提高原料处理量，实现发酵罐内物料循环，解决秸秆进料难，出料难问题。且对全部沼液进行回收利用，可使秸秆充分发酵并连续稳定生产沼气，适用于大型规模化秸秆发酵产沼气工程。

Description

一种秸秆厌氧发酵系统

技术领域

本实用新型涉及农作物厌氧发酵技术领域技术领域，更具体的说是涉及一种秸秆厌氧发酵系统及方法。

背景技术

目前，我国农作物秸秆产生量巨大，大量秸秆的露天焚烧导致严重的大气污染和火灾，并影响航空、高速公路等的安全运行，是全国各地都面临的一大环境问题，秸秆的开发利用已成为我国急需解决的主要环境问题之一。秸秆除用于肥料、饲料、基料以及造纸等工业原料外，约有一半以上农作物秸秆也可作为能源使用。通过厌氧消化技术可以把畜禽粪便和秸秆等农业废弃物转化成可再生清洁能源—沼气。

但是，现有的申请号为201510680539.0的专利公开了一种秸秆发酵工艺，该系统将贮存跟水解合并到一起，但秸秆长时间存在水解池中容易导致酸化等问题，且对于大型沼气工程不太实际。

因此，提供一种新型厌氧发酵系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种秸秆厌氧发酵系统及方法，可以提高原料处理量，实现发酵罐内物料循环，且对全部沼液进行回收利用，可使秸秆充分发酵并连续稳定生产沼气，适用于大型规模化秸秆发酵产沼气工程。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种秸秆厌氧发酵系统，其特征在于，包括秸秆进料机构、混合进料机构、发酵罐、循环机构、储气膜和回流机构；

所述秸秆进料机构用于将粉碎秸秆传输至所述混合进料机构，所述秸秆进料机构下游连通所述混合进料机构；

所述混合进料机构包括混匀池和提升泵，所述混匀池用于将秸秆和回流的沼液混合；所述混匀池下游通过所述提升泵与所述发酵罐连通；

所述发酵罐上连接循环机构使所述发酵罐的底部物料循环从所述发酵罐的顶部进入发酵罐内，所述发酵罐与所述储气膜连通，所述发酵罐与所述回流机构连通，所述回流机构与所述混合进料机构连通，从而可以将发酵后的沼液输送至混合进料机构进行重复利用。

上述优选技术方案的有益效果是：本实用新型公开的一种秸秆厌氧发酵系统通过秸秆进料机构、混合进料机构、发酵罐、循环机构、储气膜和回流机构相互配合可以实现连续式发酵，秸秆进料机构进料机构能够稳定并定量地向发酵罐输送物料，提高原料处理量；提升泵用于将秸秆和沼液的混合物泵送到厌氧罐中；发酵罐中均匀分布的进料口，可以达到均匀布料的目的，通过回流机构将发酵产生的沼液输送至混合进料机构，可以实现原料的循环利用；通过循环机构，在秸秆不进料情况下，利用沼液循环达到沼液内接种物与秸秆接触及对上浮秸秆下推的作用，可增加秸秆与生物菌的接触，并对物料产生下压作用。

优选的，所述秸秆进料机构包括进料箱、传送皮带和皮带秤，所述进料箱外部设置有物料斗，所述进料箱内部设置变频调速刮板；

所述传送皮带用于向所述混匀池定量输送粉碎秸秆，传送皮带下游连通所述混匀池；

所述的皮带秤用于计量秸秆的进料量，所述皮带秤设置于所述传送皮带上。

优选的，所述混匀池内设置搅拌器，所述搅拌器的桨叶为长臂结构，所述搅拌器的桨叶上垂直设置方板。

上述优选技术方案的有益效果是：通过桨叶上垂直设置的方板可有效将上浮秸秆压到液面以下，增加秸秆与生物菌的接触。

优选的，所述发酵罐顶部设置进料口和出气口，所述进料口呈多点分布式分布，所述进料口上游连通所述提升泵，所述出气口与所述储气膜连通；所述发酵罐底部设置出料口，所述出料口通过所述循环机构与所述进料口连通，且所述出料口与所述回流机构连通。

优选的，所述循环机构包括出料泵、循环管路和阀门，所述出料口通过所述出料泵、循环管路和阀门与所述进料口连通。

优选的所述回流机构包括固液分离机、回流泵、第一管路、第二管路和阀门；所述固液分离机上游连通所述出料泵，所述固液分离机设置沼液出口和沼渣出口，所述沼液出口通过所述回流泵和第一管路与所述沼混匀池连通，所述沼渣出口用于收集沼渣；所述第二管路和阀门连通所述出料泵和所述混匀池。

上述优选技术方案的有益效果是：通过阀门控制使出料泵输出的发酵后物料直接通过第二管路和阀门进入混匀池，进行回收利用；或者通过阀门控制使出料泵输出的发酵后物料仅如固液分离机分离得到沼液和沼渣，沼液通过第一管路和阀门进入混匀池进行回收利用，利用沼渣可以调节混匀池得到的混合物料中干物质含量，沼渣进行进一步的回收利用。回流机构包括两条管路可满足生产不同时期对于回流进入混匀池的物料的要求。

优选的，所述固液分离机为螺旋挤压式固液分离机。

优选的，秸秆进料机构上游设置粉碎机。

本实用新型还提供了一种秸秆厌氧发酵工艺，采用如上所述的一种秸秆厌氧发酵系统，具体包括如下步骤：

(1)预处理：秸秆先在粉碎机进行粉碎和干燥处理，然后通过秸秆进料机构匀速运送至混匀池，与发酵后产生的沼液进行混合配料，控制进料箱的进料速度及出料速率使得到的混合物料中干物质质量含量为8-10％；

(2)进料：混匀池的混合物料经过提升泵送料至发酵罐顶部的进料口，并根据进料情况切换进料口，达到均匀布料的目的；

(3)厌氧发酵：对进入发酵罐的物料进行厌氧发酵，采用中温发酵方式，设置厌氧罐内物料温度为38-42℃，在发酵初期通过出料泵将发酵罐内底部的物料从进料口进入发酵罐；

(4)排料：发酵后的物料通过出料泵和第一管路进入固液分离机进行固液分离，分离得到的沼液通过回流泵和第一管路输送至混匀池进行混合配料，沼渣收集可用于制作有机肥，产生的沼气从沼气出口储存入储气膜内；或者发酵后的物料通过出料泵、第二管路和阀门直接输送至混匀池。

上述优选技术方案的有益效果是：本实用新型公开的一种秸秆厌氧发酵工艺中将粉碎和干燥后的秸秆与沼液混合，实现沼液的重复利用；将混合后的料液匀速送料至发酵罐顶，可以实现系统稳定、连续运行，提高原料处理量；在发酵初期可通过出料泵、将罐内底部物料循环送入发酵罐内，提高发酵效率，也可对进料管进行反冲洗；利用固液分离机可以将发酵后的物料进行固液分离，沼液利用回流泵输送至混料间进行混合配料提高产气率。

优选的，所述步骤(1)中将秸秆粉碎至长度为2cm～10cm，粉碎后放置在通风干燥处备用。

上述优选技术方案的有益效果是：本实用新型将秸秆粉碎至长度为 2cm～10cm大大降低了粉碎机能耗，提高了粉碎处理能力，有效节约运行成本。

经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种秸秆厌氧发酵系统及方法，具有如下有益效果：

1)本实用新型中秸秆厌氧发酵工艺，采用连续式发酵方式，利用秸秆进料机构和混合进料机构均匀定量稳定输送物料可以提高原料处理量。

2)发酵罐底通过出料泵和循环管路可将罐内物料循环，实现充分发酵，也起到对进料管反冲洗的作用。

4)发酵罐内不设搅拌机，发酵罐顶部设置多个进料口，并轮流分布进料，通过新进入物料的向下推动，迫使秸秆下沉，使秸秆与沼液充分接触。

3)本实用新型利用出料泵辅助出料，从而替代了重力自然出料的方式，解决了出料困难的问题，同时提高了出料效率；并将排出的物料进行固液分离，液体部分可作为接种物回流至混料间进行混料，固体部分则可用于制作有机肥。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的结构示意图。

在图中：

1为秸秆进料机构、101为粉碎机、102为进料箱、103为传送皮带、104 为皮带秤、2为混合池、201为提升泵、3为发酵罐、301为出料泵、302为回流泵、303为固液分离机、304为储气膜、305为第一管道、306为第二管道、307为循环管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实用新型实施例1一种秸秆厌氧发酵系统，包括秸秆进料机构1、混合进料机构、发酵罐3、循环机构、储气膜304和回流机构；

秸秆进料机构用于将将粉碎秸秆传输至混合进料机构，秸秆进料机构下游连通混合进料机构；

混合进料机构包括混匀池2和提升泵201，混匀池2用于将秸秆和回流的沼液混合；混匀池2下游通过提升泵201与发酵罐3连通；

发酵罐3上连接循环机构使发酵罐3底部物料循环从发酵罐3的顶部进入发酵罐3内，发酵罐3与储气膜304连通，发酵罐3与回流机构连通，回流机构与混合进料机构连通，从而可以将发酵后的沼液输送至混合进料机构进行重复利用。

为了进一步的优化技术方案，秸秆进料机构包括进料箱102、传送皮带103和皮带秤104，进料箱102外部设置有物料斗，进料箱102内部设置变频调速刮板；

传送皮带103用于向混匀池2定量输送粉碎秸秆，传送皮带103下游连通混匀池2；

皮带秤104用于计量秸秆进料量，皮带秤104设置于传送皮带103上。

为了进一步的优化技术方案，混匀池2设置搅拌器，搅拌器的桨叶为长臂结构，搅拌器的桨叶上垂直设置方板。

为了进一步的优化技术方案，发酵罐3顶部设置进料口和出气口，进料口呈多点分布式分布，进料口上游连通提升泵201，出气口与储气膜304连通；发酵罐3底部设置出料口，出料口通过循环机构与进料口连通，且出料口与回流机构连通。

为了进一步的优化技术方案，循环机构包括出料泵301和循环管路307，循环液出口通过出料泵301和循环管路307与进料口连通。

为了进一步的优化技术方案，回流机构包括固液分离机303、回流泵302、第一管路305、第二管路306和阀门；固液分离机303上游连通出料泵301，固液分离机303设置沼液出口和沼渣出口，沼液出口通过回流泵302、第一管路305和阀门与混匀池2连通，沼渣出口用于收集沼渣；第二管路306和阀门连通出料泵301和混匀池2。

为了进一步的优化技术方案，固液分离机为螺旋挤压式固液分离机。

为了进一步的优化技术方案，秸秆进料机构1上游设置粉碎机101。

实施例2

一种秸秆厌氧发酵工艺，采用实施例1公开的一种秸秆厌氧发酵系统，具体包括如下步骤：

(1)预处理：秸秆先在粉碎机粉碎至长度为2cm～10cm，粉碎后放置在通风干燥处进行干燥处理，然后通过秸秆进料机构匀速运送至混合池，与发酵后产生的沼液进行混合配料，控制秸秆进料机构的进料速度和混匀池的出料速度使得到的混合物料中干物质质量含量为8-10％；

(2)进料：混匀池的混合物料经过提升泵送料至发酵罐顶部的进料口，并根据进料情况切换进料口，达到均匀布料的目的；

(3)厌氧发酵：进入发酵罐的物料进行厌氧发酵，采用中温发酵方式，设置厌氧罐内物料温度38-42℃，在发酵初期通过出料泵将发酵罐内底部的物料从进料口进入发酵罐；

(4)排料：发酵后的物料通过出料泵和第一管路进入固液分离机进行固液分离，分离得到的沼液通过回流泵和第一管路输送至混匀池进行混合配料，沼渣收集可用于制作有机肥，产生的沼气从沼气出口储存入储气膜内；或者发酵后的物料通过出料泵、第二管路和阀门直接输送至混匀池。

将本实用新型实施例2公开的秸秆厌氧发酵工艺与传统秸秆厌氧发酵工艺(厌氧发酵罐中设置搅拌装置)进行对比，结果如下所示。

采用本实用新型实施例2公开的秸秆厌氧发酵工艺，无需安装搅拌机，日产沼气6000m3)、且未出现秸秆进出料困难现象；同等规模下采用传统秸秆厌氧发酵工艺，厌氧罐中需要安装搅拌机，其装机功率大于等于60KW，且要求预处理后得到的秸秆长度更短，从而导致粉碎能耗至少高出50％。由此可见，采用本实用新型公开的厌氧发酵系统和厌氧发酵工艺能耗显著降低，且运行简单，人员需求量至少可减少3人，这些因素均大大降低项目投资及运行成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种秸秆厌氧发酵系统，其特征在于，包括秸秆进料机构(1)、混合进料机构、发酵罐(3)、循环机构、储气膜(304)和回流机构；

所述秸秆进料机构用于将粉碎秸秆传输至所述混合进料机构，所述秸秆进料机构下游连通所述混合进料机构；

所述混合进料机构包括混匀池(2)和提升泵(201)，所述混匀池(2)用于将秸秆和回流的沼液混合；所述混匀池(2)下游通过所述提升泵(201)与所述发酵罐(3)连通；

所述发酵罐(3)上连接循环机构使所述发酵罐(3)的底部物料循环从所述发酵罐(3)的顶部进入所述发酵罐(3)内，所述发酵罐(3)与所述储气膜(304)连通，所述发酵罐(3)与所述回流机构连通，所述回流机构与所述混合进料机构连通，从而可以将发酵后的沼液输送至混合进料机构进行重复利用。

2.根据权利要求1所述的一种秸秆厌氧发酵系统，其特征在于，所述秸秆进料机构包括进料箱(102)、传送皮带(103)和皮带秤(104)，所述进料箱(102)外部设置有物料斗，所述进料箱(102)内部设置变频调速刮板；

所述传送皮带(103)用于向所述混匀池(2)定量输送粉碎秸秆，传送皮带(103)下游连通所述混匀池(2)；

所述的皮带秤(104)用于计量秸秆的进料量，所述皮带秤(104)设置于所述传送皮带(103)上。

3.根据权利要求1所述的一种秸秆厌氧发酵系统，其特征在于，所述混匀池(2)内设置搅拌器，所述搅拌器的桨叶为长臂结构，所述搅拌器的桨叶上垂直设置方板。

4.根据权利要求1所述的一种秸秆厌氧发酵系统，其特征在于，所述发酵罐(3)顶部设置进料口和出气口，所述进料口呈多点分布式分布，所述进料口上游连通所述提升泵(201)，所述出气口与所述储气膜(304)连通；所述发酵罐(3)底部设置出料口，所处出料口通过所述循环机构与所述进料口连通，且所述出料口与所述回流机构连通。

5.根据权利要求4所述的一种秸秆厌氧发酵系统，其特征在于，所述循环机构包括出料泵(301)、循环管路(307)和阀门，所述出料口通过所述出料泵(301)、循环管路(307)和阀门与所述进料口连通。

6.根据权利要求5所述的一种秸秆厌氧发酵系统，其特征在于，所述回流机构包括固液分离机(303)、回流泵(302)、第一管路(305)、第二管路(306)和阀门；所述固液分离机(303)上游连通所述出料泵(301)，所述固液分离机(303)设置沼液出口和沼渣出口，所述沼液出口通过所述回流泵(302)、第一管路(305)和阀门与所述混匀池(2)连通，所述沼渣出口用于收集沼渣；所述第二管路(306)和阀门连通所述出料泵(301)和所述混匀池(2)。

7.根据权利要求6所述的一种秸秆厌氧发酵系统，其特征在于，所述固液分离机为螺旋挤压式固液分离机。

Images