專利名稱：生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬生物質(zhì)秸稈應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采 用的裝置。
背景技術(shù)：
中國是一個能源缺乏的國家，進(jìn)口石油在高峰期達(dá)到80%以上，大量的能源需要 從國外進(jìn)口，而石油來源和價格的不穩(wěn)定，都在戰(zhàn)略上對中國的發(fā)展和安全形成了制約和 威脅，受制于人是中國能源的現(xiàn)狀。另一方面，由于石油的儲量已經(jīng)不多，研究開發(fā)可代替 原料，可大大改善中國目前的能源戰(zhàn)略現(xiàn)狀，可以借助替代能源重新實現(xiàn)石油自給，而中國 有大量的廢棄植物纖維物可用于替代能源的生產(chǎn)，并且已經(jīng)取得了成熟的技術(shù)。近來，我國糧食生產(chǎn)能力逐年提高。糧食豐，秸稈增?，F(xiàn)在農(nóng)村一到收獲季節(jié)，隨 之而來的就是燒秸稈，大量的秸稈在同一時段燃燒，每年都造成包括很多大城市在內(nèi)的廣 大地區(qū)濃煙彌漫，即造成了嚴(yán)重的空氣污染，又使能源白白浪費掉。環(huán)保部門出于追求藍(lán)天 白云的考慮，禁止城市周圍農(nóng)村焚燒秸稈，甚至推動政府出臺稀奇古怪的政策、規(guī)定，局外 人難以理解環(huán)保官員的苦衷小秸稈帶來大問題——城市上空煙霧繚繞，機(jī)場被迫關(guān)閉，高 速公路無法通行，相關(guān)部門甚至不得不動用遙感衛(wèi)星監(jiān)測。夏秋收獲之后產(chǎn)生的天文數(shù)字 般的秸稈頓時成為環(huán)保官員的心頭大患?！按宕妩c火、田田冒煙”這是農(nóng)業(yè)收獲季節(jié)不少地 方頭疼的“風(fēng)景”。如何給日益增加的秸稈找到出路，變廢為寶，已經(jīng)成為迫在眉睫的社會問 題。農(nóng)村沼氣生產(chǎn)遇到原料供給瓶頸，需要開辟利用秸稈資源。在農(nóng)村沼氣方面，目前 全國已建成戶用沼氣池2200多萬口，建成畜禽養(yǎng)殖場大中型沼氣工程2000多處。目前我 國沼氣生產(chǎn)主要利用的是畜禽糞便，但畜禽糞便無法，也不足以保證原料的供給和上述目 標(biāo)的實現(xiàn)。首先，養(yǎng)殖場呈“點”分布，而用戶呈“面”分布，在沒有養(yǎng)殖場的地方，就沒有了 原料來源，也就無法生產(chǎn)沼氣。其次，可收集的畜禽糞便的產(chǎn)量不足以生產(chǎn)如此巨大數(shù)量的 沼氣。而秸稈分布在我國廣大的種植區(qū)域，呈“面”分布，來源廣泛，數(shù)量巨大，不存在原料 來源問題，可就地獲得、就地建廠和就地服務(wù)于民。因此，在我國廣大的農(nóng)村大規(guī)模推廣沼 氣，實現(xiàn)沼氣生產(chǎn)目標(biāo)，就必須開辟和利用秸稈資源。目前，秸稈在農(nóng)村能源方面的應(yīng)用主要有直接燃燒、致密成型燃料、熱解氣化、燃 燒發(fā)電、生產(chǎn)燃料乙醇等。其中，秸稈致密成型燃料和熱解氣化技術(shù)在我國推廣較普遍，是 目前秸稈能源化利用的主要途徑，其他技術(shù)尚未在農(nóng)村推廣應(yīng)用。秸稈致密成型燃料易于 儲存和運輸，可以取代煤、燃?xì)獾茸鳛槊裼萌剂线M(jìn)行炊事、取暖等，也可用于供熱、發(fā)電等， 是解決秸稈資源浪費和污染的一項重要技術(shù)手段?，F(xiàn)有熱解氣化技術(shù)從技術(shù)角度看，尚存在如下問題(1)熱解氣化產(chǎn)生的可燃?xì)?熱值只有沼氣熱值的20% 30%，可燃?xì)庵饕煞质且谎趸?，進(jìn)入人體內(nèi)危害很大，安 全性較差。(2)熱解氣化是一個熱化學(xué)反應(yīng)過程，至少需要在400° C以上溫度進(jìn)行，高溫 投入能量大，能效比低，也不容易控制和進(jìn)行管理，在農(nóng)村應(yīng)用難度較大。
實用新型內(nèi)容本實用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種原料來源廣，熱值高，安全 性好，便于生產(chǎn)管理控制的生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采用的裝置。為達(dá)到上述目的，本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采用的裝置，它包括攪拌池、送料機(jī)構(gòu)、秸稈厭 氧罐及貯氣柜；所述送料機(jī)構(gòu)的入口接攪拌池腔體；所述送料機(jī)構(gòu)的出口接秸稈厭氧罐腔 體；在所述秸稈厭氧罐與貯氣柜之間設(shè)有氣液分離器；所述秸稈厭氧罐的出氣口與氣液分 離器的入氣口相通；所述氣液分離器的出氣口與貯氣柜的入氣口相通。作為一種優(yōu)選方案，本實用新型在所述秸稈厭氧罐與貯氣柜之間還設(shè)有脫硫器； 所述氣液分離器的出氣口與脫硫器的入氣口相通；所述脫硫器的出氣口與貯氣柜的入氣口 相通。作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述脫硫器包括殼體；在所述殼體內(nèi)固定配有 脫硫床層。本實用新型秸稈沼氣技術(shù)所用原料與其他原料相比，秸稈沼氣技術(shù)具有許多優(yōu) 點。與常用的生產(chǎn)原料一一畜禽糞便相比。①秸稈分布廣泛，原料充足，可徹底解決沼氣生 產(chǎn)原料問題。②秸稈含水率低，產(chǎn)生的沼渣呈固態(tài)，可直接作為有機(jī)肥料使用。沼渣可用于 下個批次發(fā)酵料的水分調(diào)節(jié)，完全沒有沼渣的排放，是符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求的清潔生產(chǎn)過程。 而畜禽糞便含水率高，產(chǎn)生的沼渣、沼液難以處理和利用，常未經(jīng)處理就排放了，對環(huán)境造 成二次污染，因而不能從根本上解決環(huán)境污染問題。③秸稈可長期貯存，運輸方便，價格較 便宜。而畜禽糞便不便于、也不能長期存放，運輸不方便。本實用新型秸稈沼氣技術(shù)與熱解氣化技術(shù)相比具有如下特點(1)秸稈沼氣產(chǎn)生 的主要成分是甲烷，甲烷是無色、無毒、無臭的氣體。熱值可達(dá)5000 5500大卡。而熱解 氣化產(chǎn)生的可燃?xì)鉄嶂抵挥姓託鉄嶂档?0% 30%，可燃?xì)庵饕煞质且谎趸?，進(jìn)入人 體內(nèi)危害很大，安全性較差。(2)秸稈沼氣技術(shù)是生物學(xué)過程，反應(yīng)條件溫和，可在常溫下 發(fā)酵，最高發(fā)酵溫度也不會超過55°C。能源投入產(chǎn)出效益高，便于生產(chǎn)管理，更適于實際生 產(chǎn)應(yīng)用。而熱解氣化是一個熱化學(xué)反應(yīng)過程，至少需要在400°C以上溫度進(jìn)行，高溫投入能 量大，能效比低，也不容易控制和進(jìn)行管理，在農(nóng)村應(yīng)用難度較大。(3)秸稈沼氣是環(huán)境友好 的清潔生產(chǎn)過程。秸稈沼氣的產(chǎn)物是清潔能源——沼氣和有機(jī)肥料，不產(chǎn)生任何有害副產(chǎn) 品(女口熱解氣化產(chǎn)生的焦油等)，可實現(xiàn)廢棄物的零排放。(4)秸稈沼氣技術(shù)是資源高效 利用技術(shù)。通過秸稈沼氣可獲得可再生能源——沼氣，產(chǎn)生的沼渣可用來生產(chǎn)有機(jī)肥料，從 而實現(xiàn)秸稈的完全資源化轉(zhuǎn)化和資源的高效利用。因此，利用秸稈為原料生產(chǎn)沼氣是實現(xiàn) 秸稈高效、清潔利用的有效途徑。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步說明。本實用新型的保護(hù)范 圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。


圖1為本實用新型裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型裝置中氣液分離器結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖3為本實用新型裝置中脫硫器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
秸稈沼氣技術(shù)就是我們通常所說的厭氧發(fā)酵技術(shù)。厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣技術(shù)已被廣 泛地用于人畜糞便、食品廢物和有機(jī)生活垃圾等的處理和能源化轉(zhuǎn)化。但是，由于秸稈的 木質(zhì)纖維素含量高、消化率低、產(chǎn)氣量少，因此秸稈常作為人畜糞便厭氧發(fā)酵的配料使用， 在以秸稈為主原料生產(chǎn)沼氣方面的研究一直很少。由于秸稈的物料特性與常規(guī)物料(如 畜禽糞便)有明顯的不同，因此要投入實際生產(chǎn)，還有一些關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決。秸稈 的木質(zhì)纖維素含量較高，不易被厭氧菌消化，解決的方法就是在厭氧發(fā)酵前，對秸稈進(jìn)行物 理、化學(xué)或生物預(yù)處理，預(yù)先把秸稈轉(zhuǎn)化成易于消化的面粉，來提高秸稈的生物消化性能、 產(chǎn)氣率和經(jīng)濟(jì)性，利用預(yù)處理技術(shù)可使秸稈的產(chǎn)氣量提高50% 120%以上，預(yù)處理的目 的是改變天然纖維素結(jié)構(gòu)，破壞纖維素-木質(zhì)素_半纖維素之間的連接，降低纖維素的結(jié)晶 度，或脫去木質(zhì)素，增加原料的疏松性以增加纖維素酶系與纖維素的有效接觸，從而提高產(chǎn) 氣效率。我們現(xiàn)在采取的是物理、化學(xué)二者預(yù)處理形式相結(jié)合的方法，即粉碎和調(diào)節(jié)PH值。 將秸稈粉碎到2 3厘米左右，上料時在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)好PH值，沼氣微生物最適宜的PH值 范圍是6. 8 7. 5。通過大量試驗研究，確定了秸稈厭氧消化工藝和主要參數(shù)，包括為改善秸稈的可 生物消化性能增加的化學(xué)預(yù)處理過程；經(jīng)預(yù)處理后的秸稈加入接種物通過上料機(jī)進(jìn)入發(fā)酵 裝置，發(fā)酵裝置內(nèi)的沼氣發(fā)酵微生物是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行代謝活動的，可以在8 65°C的條件下產(chǎn)生沼氣，溫度高低不同產(chǎn)氣速率不同。在8 65°C范圍內(nèi)，溫度越高，產(chǎn)氣 速率越大，但不是線性關(guān)系。一般常溫發(fā)酵溫度不會突變；對中溫和高溫發(fā)酵，則要求嚴(yán)格 控制料液的溫度。通常來說秸稈發(fā)酵產(chǎn)氣的一個高峰值發(fā)生在32°C左右，另一個更高的高 峰值發(fā)生在53°C左右。這是因為在這兩個最適宜的發(fā)酵溫度中，由兩個不同的微生物群參 與作用的結(jié)果。前者稱為中溫發(fā)酵，后者稱為高溫發(fā)酵。目前掌握的沼氣發(fā)酵技術(shù)已可使 IOOkg秸稈產(chǎn)沼氣50m3左右。沼氣池投料后經(jīng)過幾天發(fā)酵便可以開始產(chǎn)氣。產(chǎn)生的沼氣是 一種以甲烷為主要成分的無色、無味、無毒可燃性氣體。發(fā)酵初期由于沼氣池內(nèi)空氣較好， 好氧發(fā)酵較強，所產(chǎn)生的氣體中的二氧化碳含量高，甲烷含量低，不能燃燒。經(jīng)過二至三天 后，二氧化碳含量減少，甲烷濃度上升，正常產(chǎn)氣后，甲烷氣含氣量在60 70%，此時即可 使用。將所產(chǎn)氣體經(jīng)脫水和脫硫后，通過用貯氣柜貯存，以保證有充足的氣體和穩(wěn)定的氣壓 以便使用。發(fā)酵后的沼渣通過發(fā)酵裝置內(nèi)的自然壓力排出發(fā)酵裝置，進(jìn)入沼渣收集池內(nèi)，沼 渣可做有機(jī)肥料使用。秸稈發(fā)酵的主要設(shè)各由粉碎機(jī)、攪拌機(jī)、發(fā)酵裝置、脫水器、脫硫器、貯氣柜、電控 柜、沼氣發(fā)電機(jī)組、生活用灶具等。本實用新型可采用太陽房設(shè)計，在沼氣池上建立保溫棚，合理利用太陽能資源，保 證了越冬難的問題也增加發(fā)酵產(chǎn)生所需熱量。在發(fā)酵裝置處增設(shè)一個燃?xì)夤┡癄t，使沼氣 池形成了循環(huán)增溫的系統(tǒng)，更好地促進(jìn)秸稈發(fā)酵產(chǎn)氣，提高產(chǎn)氣率和產(chǎn)氣量。為了是提高秸 稈發(fā)酵速度最好的辦法就是降低碳氮比值，秸稈本身的碳氮比就較高，加入一定比例的氮 源改變秸稈原有的碳氮比，氮源主要是尿素和碳銨。[0023]參見
圖1，生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采用的裝置，它包括攪拌池1、送料機(jī)構(gòu)4、 秸稈厭氧罐2及貯氣柜3 ；所述送料機(jī)構(gòu)4的入口接攪拌池1腔體；所述送料機(jī)構(gòu)4的出口 接秸稈厭氧罐2腔體；在所述秸稈厭氧罐2與貯氣柜3之間設(shè)有氣液分離器5 ；所述秸稈厭 氧罐2的出氣口與氣液分離器5的入氣口相通；所述氣液分離器5的出氣口與貯氣柜3的 入氣口相通。本實用新型在所述秸稈厭氧罐2與貯氣柜3之間還設(shè)有脫硫器6 ；所述氣液分離 器5的出氣口與脫硫器6的入氣口相通；所述脫硫器6的出氣口與貯氣柜3的入氣口相通。參見圖3，本實用新型所述脫硫器6包括殼體7 ；在所述殼體7內(nèi)固定配有脫硫床 層8，所述脫硫床層8配有脫硫劑，13為脫硫器6的入氣口，14為脫硫器6的出氣口。參見圖2，本實用新型所述氣液分離器5包括外殼體9 ；在所述外殼體9內(nèi)固定配 有氣液分離擋板10，11為氣液分離器5的出氣口，12為氣液分離器5的進(jìn)氣口。在使用時，本實用新型攪拌池1用以對生物質(zhì)秸稈物料進(jìn)行預(yù)處理；處理后的物 料由送料機(jī)構(gòu)4送入秸稈厭氧罐2的腔體內(nèi)進(jìn)行物料發(fā)酵。秸稈厭氧罐2產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣 液分離器5氣液分離及脫硫器6進(jìn)行脫硫后，最終進(jìn)入貯氣柜3?？梢岳斫獾厥?，以上關(guān)于 本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非受限于本實用新型實施例所描述的 技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本實用新型進(jìn)行修改或等同替換， 以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采用的裝置，其特征在于包括攪拌池(1)、送料機(jī)構(gòu)(4)、秸稈厭氧罐(2)及貯氣柜(3)；所述送料機(jī)構(gòu)(4)的入口接攪拌池(1)腔體；所述送料機(jī)構(gòu)(4)的出口接秸稈厭氧罐(2)腔體；在所述秸稈厭氧罐(2)與貯氣柜(3)之間設(shè)有氣液分離器(5)；所述秸稈厭氧罐(2)的出氣口與氣液分離器(5)的入氣口相通；所述氣液分離器(5)的出氣口與貯氣柜(3)的入氣口相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采用的裝置，其特征在于在所述 秸稈厭氧罐⑵與貯氣柜⑶之間還設(shè)有脫硫器(6)；所述氣液分離器(5)的出氣口與脫 硫器(6)的入氣口相通；所述脫硫器(6)的出氣口與貯氣柜(3)的入氣口相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采用的裝置，其特征在于所述脫 硫器(6)包括殼體(7)；在所述殼體(7)內(nèi)固定配有脫硫床層(8)。
專利摘要本實用新型公開一種生物質(zhì)秸稈沼氣制備方法所采用的裝置，它包括攪拌池(1)、送料機(jī)構(gòu)(4)、秸稈厭氧罐(2)及貯氣柜(3)；所述送料機(jī)構(gòu)(4)的入口接攪拌池(1)腔體；所述送料機(jī)構(gòu)(4)的出口接秸稈厭氧罐(2)腔體；在所述秸稈厭氧罐(2)與貯氣柜(3)之間設(shè)有氣液分離器(5)；所述秸稈厭氧罐(2)的出氣口與氣液分離器(5)的入氣口相通；所述氣液分離器(5)的出氣口與貯氣柜(3)的入氣口相通。本實用新型原料來源廣，熱值高，安全性好，便于生產(chǎn)管理控制。
文檔編號C12M1/02GK201686689SQ2010201482
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者劉蘭, 李曉東, 李蘇誼 申請人:劉蘭