一種連續(xù)式平底倉干法發(fā)酵生物反應(yīng)器及其方法
【專利摘要】一種用于干法發(fā)酵的連續(xù)式平底倉生物反應(yīng)器及其方法。其特征在于：反應(yīng)器料倉為上下截面積相等或近似的平底倉；平底料倉的底面安裝破拱滑架，平底料倉的上部安裝均料滑架，平底料倉的中部安裝若干個(gè)氣流振動(dòng)破拱器，發(fā)酵物料自上而下形成理想的整體移動(dòng)狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)在于：生產(chǎn)過程無污染；發(fā)酵參數(shù)易于即時(shí)控制，適合產(chǎn)業(yè)化；容量比同直徑錐底倉更大，建造更容易；全面解決了干法發(fā)酵生物反應(yīng)器常見的偏倉、結(jié)殼、溝流、粘壁、結(jié)拱等問題，運(yùn)行可靠。
【專利說明】一種連續(xù)式平底倉干法發(fā)酵生物反應(yīng)器及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種干法發(fā)酵設(shè)備及其方法。
[0002] 干法發(fā)酵又稱為1?固體發(fā)酵，發(fā)酵原料的固體含量較_，一般為18 %?35%，無 流動(dòng)性，多數(shù)情況下較粘稠，如沼氣干法發(fā)酵、乙醇干法發(fā)酵等。為避開發(fā)酵反應(yīng)器密閉時(shí) 高固體物料進(jìn)（出）料難的問題，人們發(fā)明了批量式（又稱為大換料式）干法發(fā)酵生物反應(yīng) 器，如用于沼氣生產(chǎn)的車庫式反應(yīng)器（德國）、MCT反應(yīng)器（中國）以及用于白酒（或工業(yè) 乙醇）生產(chǎn)的窖池。批量式干法發(fā)酵生物反應(yīng)器在發(fā)酵過程中不能進(jìn)出料，即在反應(yīng)器密 閉前，需一次性將原料和接種物加足，發(fā)酵結(jié)束時(shí)打開反應(yīng)器，將發(fā)酵物料一次性清出，在 一個(gè)發(fā)酵周期中，發(fā)酵過程歷經(jīng)起始、高峰、衰減等階段，很不穩(wěn)定，因此一般需采用多個(gè)反 應(yīng)器，占地面積較大，且不易實(shí)現(xiàn)發(fā)酵參數(shù)的即時(shí)調(diào)節(jié)和控制，工業(yè)化水平有待提高。連續(xù) 式干法發(fā)酵生物反應(yīng)器在發(fā)酵過程中，即反應(yīng)器密閉后仍可以進(jìn)出料，發(fā)酵過程長期連續(xù)、 穩(wěn)定，發(fā)酵參數(shù)易于調(diào)控，主要有立式筒倉、臥式轉(zhuǎn)筒倉和推流式槽倉等形式?，F(xiàn)有的立式 筒倉干法發(fā)酵反應(yīng)器（德國、比利時(shí)等國家用于沼氣生產(chǎn)），下部出料部分均為錐體，其優(yōu) 點(diǎn)是單體容量較大，但容易產(chǎn)生結(jié)拱、溝流、偏倉、粘壁等問題；臥式轉(zhuǎn)筒倉的優(yōu)點(diǎn)是可保證 物料先入先出，且具有物料再混合功能，但單個(gè)反應(yīng)器容量較小，設(shè)備制造成本較高；推流 式槽倉在固體含量較高時(shí)可靠性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)式、單體容量大、無結(jié)拱、不偏倉、不粘壁的干法 發(fā)酵生物反應(yīng)器和方法。其主要用途是利用有機(jī)固體廢棄物（如畜禽糞便、作物秸桿、酒 糟等）和專用能源作物生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥料，或用于生產(chǎn)乙醇等產(chǎn)品的發(fā)酵工序。其優(yōu)點(diǎn) 在于：生產(chǎn)過程清潔無污染；發(fā)酵參數(shù)易于即時(shí)控制，適合產(chǎn)業(yè)化；容量比同直徑錐底倉更 大，建造更容易；設(shè)置的滑架機(jī)構(gòu)可有效防止物料結(jié)拱、偏倉，并兼具破殼、攪拌、防粘壁功 能。
[0004] 破拱滑架廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)存煤泥等高固體粘稠物料的大型平底料倉，水平安裝于 料倉底部，可有效防止物料在卸料口附近形成結(jié)拱，技術(shù)成熟可靠，運(yùn)行能耗較低。德國 PUTZMEISTER、SAXLUND等公司的滑架機(jī)構(gòu)在我國多地已有應(yīng)用。本發(fā)明將破拱滑架技術(shù)與 生物質(zhì)能生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，并進(jìn)行相應(yīng)的適應(yīng)性改造，除破拱外，兼具防止物料偏倉、破殼、 攪拌、防粘壁等功能，使物料自上而下形成理想的整體移動(dòng)狀態(tài)，先入先出，無死角，為干法 發(fā)酵創(chuàng)造了良好條件。
[0005] 本發(fā)明的連續(xù)式平底倉干法發(fā)酵生物反應(yīng)器1 (見圖1，以下簡稱反應(yīng)器1)，包括 破拱滑架1-1，氣流振動(dòng)破拱器1-2,均料滑架1-3,平底料倉1-4,出氣管1-5,進(jìn)料管1-6， 安全閥1-7,出料螺旋1-8。平底料倉1-4的水平截面一般為圓形或矩形且上下等面積，是容 納物料并為其提供發(fā)酵條件的空間。在平底料倉1-4下面連接出料螺旋1-8。根據(jù)平底料 倉水平截面積的大小，可以設(shè)置1個(gè)或多個(gè)滑架，連接1條或多條出料螺旋。破拱滑架1-1 安裝在平底料倉1-4的底面1-4-1上，破拱滑架1-1的破拱滑架體1-1-2在液壓包1-1-1 的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向與出料螺旋1-8垂直，破拱滑架體1-1-2框架的外側(cè) 為楔形面，內(nèi)側(cè)為垂直面，當(dāng)破拱滑架體1-1-2往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，楔形面將物料鏟起，垂直面將 物料推入出料螺旋1-8中，防止物料在出料螺旋1-8上方形成結(jié)拱，破拱滑架體1-1-2運(yùn)動(dòng) 時(shí)可涵蓋整個(gè)料倉底面1-4-1，使料倉無死角。破拱滑架體1-1-2框架上平面垂直固接若 干個(gè)撥料桿1-1-3,隨破拱滑架體1-1-2同時(shí)在物料中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，起到輔助攪拌和防粘壁作 用。若干個(gè)氣流振動(dòng)破拱器1-2,安裝在平底料倉1-4的側(cè)壁1-4-4的中部，導(dǎo)入一定壓力 的氣流，使氣流振動(dòng)破拱器1-2的硅橡膠墊產(chǎn)生高頻振動(dòng)，并強(qiáng)力沖擊周圍物料，起到防粘 壁和氣流攪拌的雙重作用，促進(jìn)物料發(fā)酵。均料滑架1-3安裝在平底料倉1-4的上部，為支 撐均料滑架1-3,在平底料倉1-4的側(cè)壁1-4-4上部內(nèi)面裝有支撐架1-4-2。均料滑架1-3 的液壓包1-3-1提供驅(qū)動(dòng)力，使均料滑架體1-3-2在支撐架1-4-2上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，均料滑架體 1-3-2框架上下兩面固接若干個(gè)撥料桿1-3-3,隨均料滑架體1-3-2同時(shí)在物料中往復(fù)運(yùn) 動(dòng)。進(jìn)料管1-6設(shè)置在平底料倉1-4的側(cè)壁1-4-4的上部，且高于均料滑架1-3。經(jīng)進(jìn)料管 1-6進(jìn)入平底料倉1-4的高固體粘稠物料極易偏倉，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的均料滑架體1-3-2不斷將進(jìn) 入料倉的物料"推平"，迅速使料倉各處物料均衡。均料滑架體1-3-2框架上下兩面固接的 若干個(gè)撥料桿1-3-3,起到輔助攪拌、破結(jié)殼和防粘壁作用。在平底料倉1-4的側(cè)壁1-4-4 的頂部裝有頂架1-4-3,用以支持其上部的雙層氣囊。內(nèi)氣囊1-4-5用于儲(chǔ)存發(fā)酵過程中 產(chǎn)生的生物氣，外氣囊1-4-6用于保溫和使料倉上部美觀。反應(yīng)器1的有效容積視發(fā)酵原 料的膨脹率占反應(yīng)器1容積（不包括氣囊）的85 %?90 %，均料滑架1-3的安裝位置應(yīng)在 發(fā)酵物料上平面以下200?300mm處。出氣管1-5將生物氣導(dǎo)出，安裝在側(cè)壁1-4-4的上 部，盡量遠(yuǎn)離發(fā)酵物料并設(shè)有防堵?lián)醢?-5-1。平底料倉1-4的側(cè)壁1-4-4上部設(shè)有安全閥 1-7。一旦料倉內(nèi)產(chǎn)生的生物氣超壓，可安全泄出。
[0006] 利用本發(fā)明的反應(yīng)器1進(jìn)行干法發(fā)酵的方法之一是以農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物為原 料生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥料（見圖2)。
[0007] 將畜禽糞便、作物秸桿等農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物原料裝入儲(chǔ)料庫14的原料儲(chǔ)槽 14-2,經(jīng)過儲(chǔ)存自然升溫后的物料經(jīng)雜質(zhì)捕捉器15去除大雜，按比例進(jìn)入混合機(jī)16。在反 應(yīng)器1中完成沼氣發(fā)酵的物料，一部分經(jīng)出料螺旋1-8、擺管泵2和管道，送入儲(chǔ)料庫14的 肥料儲(chǔ)槽14-1，待售或進(jìn)一步加工；一部分經(jīng)另一條出料螺旋1-8'，作為接種物返回混合 機(jī)16。在混合機(jī)16中，新料和接種物充分混合，必要時(shí)添加由沼氣鍋爐13提供的熱水或 蒸汽及其他輔料，使混合物料達(dá)到合適的含水率和C/N。調(diào)整好的混合物料經(jīng)擺管泵6從 反應(yīng)器1的上部送入。均料滑架1-3將物料推平，物料在反應(yīng)器1內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，生產(chǎn)沼 氣。按預(yù)先設(shè)計(jì)的沼氣生產(chǎn)能力，每天加入一定的新料，并排出一部分舊料，使反應(yīng)器1內(nèi) 的物料始終維持一定量。物料在反應(yīng)器1中厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣儲(chǔ)存在反應(yīng)器1頂部的氣 囊中，待達(dá)到一定壓力后，自動(dòng)經(jīng)集水器4進(jìn)入貯氣柜5,再經(jīng)脫硫器7、脫水器8、阻火器9， 一路經(jīng)高壓沼氣泵3加壓，提供給氣流振動(dòng)破拱器1-2,用于反應(yīng)器1內(nèi)防物料粘壁和氣流 攪拌，另一路經(jīng)沼氣風(fēng)機(jī)10、調(diào)壓器11、沼氣計(jì)量器12向外供氣并給沼氣鍋爐13供氣。沼 氣鍋爐13產(chǎn)生的熱水或蒸汽，為反應(yīng)器1加溫，同時(shí)經(jīng)過熱水（或蒸汽）噴管16-1，為混合 機(jī)16提供物料調(diào)制用熱水（或蒸汽）。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的連續(xù)式平底倉干法發(fā)酵生物反應(yīng)器示意圖。
[0009] 圖2為利用本發(fā)明的反應(yīng)器生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥料的工藝示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 一個(gè)長7. 5m、寬3. 5m、高4. 4m的連續(xù)式平底倉干法發(fā)酵生物反應(yīng)器，總?cè)莘e 115m3,有效容積100m3,厭氧發(fā)酵水力滯留期8天，新料與接種物1 : 1，日處理新鮮牛糞6T， 物料加溫消耗沼氣8m3/d，沼氣供給能力72m3/d。附圖標(biāo)記表
[0011] 1--連續(xù)式平底倉干法發(fā)酵生物反應(yīng)器
[0012] 1-1--破拱滑架
[0013] 1-1-1-液壓包
[0014] 1-1-2--破拱滑架體
[0015] 1-1-3--撥料桿
[0016] 1-2--氣流振動(dòng)破拱器
[0017] 1-3--均料滑架
[0018] 1-3-1-液壓包
[0019] 1-3-2-均料滑架體
[0020] 1-3-3--撥料桿
[0021] 1-4--平底料倉
[0022] 1-4-1--底面
[0023] 1-4-2--支撐架
[0024] 1-4-3-頂架
[0025] 1-4-4-側(cè)壁
[0026] 1-4-5-內(nèi)氣囊
[0027] 1-4-6--外氣囊
[0028] 1-5-出氣管
[0029] 1-5-1--防堵?lián)醢?br> [0030] 1-6-進(jìn)料管
[0031] 1-7--安全閥
[0032] 1-8--出料螺旋
[0033] 2--擺管泵
[0034] 3 聞壓沼氣栗
[0035] 4--集水器
[0036] 5--貯氣柜
[0037] 6--擺管泵
[0038] 7 脫硫器
[0039] 8--脫水器
[0040] 9--阻火器
[0041] 10--沼氣風(fēng)機(jī)
[0042] 11--調(diào)壓器
[0043] 12--沼氣流量計(jì)
[0044] 13--沼氣鍋爐
[0045] 14--儲(chǔ)料庫
[0046] 14-1--肥料儲(chǔ)槽
[0047] 14-2--原料儲(chǔ)槽
[0048] 15--雜質(zhì)捕捉器
[0049] 16--混合機(jī)
[0050] 16-1-噴管
[0051] -?固體物料
[0052] ----^沼氣
[0053] ----水。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于干法發(fā)酵的連續(xù)式平底倉生物反應(yīng)器1，由破拱滑架1-1，氣流振動(dòng)破拱器 1-2,均料滑架1-3,平底料倉1-4,出氣管1-5,進(jìn)料管1-6,安全閥1-7,出料螺旋1-8組成， 其特征在于：平底料倉1-4的各水平截面面積相等或近似；破拱滑架1-1安裝在平底料倉 1-4的底面1-4-1上，破拱滑架體1-1-2往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向與其下方的出料螺旋1-8垂直；均料 滑架1-3安裝在平底料倉1-4上部的支撐架1-4-2上，位置在料倉有效容積的上平面以下； 若干個(gè)氣流振動(dòng)破拱器1-2安裝在料倉側(cè)壁1-4-4的中部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平底料倉1-4,其特征在于：平底料倉1-4的水平截面一般為 圓形或矩形，根據(jù)平底料倉水平截面積的大小，可以設(shè)置1個(gè)或多個(gè)破拱滑架和均料滑架， 連接1條或多條出料螺旋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的破拱滑架1-1，其特征在于：破拱滑架體1-1-2框架上平面垂 直固接若干個(gè)撥料桿1-1-3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均料滑架1-3,其特征在于：均料滑架體1-3-2框架上下兩面 固接若干個(gè)撥料桿1-3-3。
5. -種通過權(quán)利要求1所述的連續(xù)式平底倉干法發(fā)酵生物反應(yīng)器1進(jìn)行干法發(fā)酵的 方法，其特征在于：由進(jìn)料管1-6送入平底料倉1-4的混合物料，在設(shè)置于平底料倉1-4上 部的均料滑架1-3的作用下迅速均布，均料滑架體1-3-2上下兩面的若干個(gè)撥料桿1-3-3， 起到攪拌、破結(jié)殼和防粘壁作用；安裝在平底料倉1-4側(cè)壁1-4-4中部的若干個(gè)氣流振動(dòng)破 拱器1-2,起到防粘壁和氣流攪拌的雙重作用；在平底料倉1-4底面1-4-1上設(shè)置破拱滑架 1-1，其破拱滑架體1-1-2運(yùn)動(dòng)時(shí)可涵蓋整個(gè)料倉底面1-4-1，無死角；物料自上而下整體移 動(dòng)，均勻發(fā)酵。
【文檔編號】C12M1/00GK104099234SQ201310123567
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月11日
【發(fā)明者】韓迪, 韓捷 申請人:韓迪, 韓捷