專利名稱：一種連續(xù)進(jìn)出料的動(dòng)態(tài)干法厭氧發(fā)酵設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干法厭氧發(fā)酵設(shè)備及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有干法厭氧發(fā)酵技術(shù)有批量進(jìn)出料和連續(xù)進(jìn)出料兩種方式。德國(guó)的車庫(kù)式沼氣技術(shù)和中國(guó)的MCT沼氣技術(shù)(一種干式發(fā)酵的設(shè)備及其方法，ZL200510082723. I)均屬于批量進(jìn)出料干法厭氧發(fā)酵技術(shù)。這種技術(shù)一般采用裝載機(jī)進(jìn)、出料，成本較低，但用于沼氣生產(chǎn)的缺點(diǎn)是物料一次性進(jìn)入反應(yīng)器后，厭氧發(fā)酵過程歷經(jīng)起始、高峰、衰減等階段，產(chǎn)氣量不穩(wěn)定，高低相差數(shù)倍之多，一般采用多個(gè)反應(yīng)器并依次間隔啟動(dòng)予以均衡，因此占地面積較大；一次性進(jìn)料量大，不易實(shí)現(xiàn)厭氧發(fā)酵參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制，工業(yè)化水平有待提高；反應(yīng)器內(nèi)物料處于靜止?fàn)顟B(tài)，不利于接種物擴(kuò)散，影響產(chǎn)氣效果。德國(guó)的立式筒倉(cāng)干法沼氣技術(shù)屬于連續(xù)進(jìn)出料干法厭氧發(fā)酵技術(shù)。連續(xù)進(jìn)出料有利于工業(yè)化操作和管理，但立式筒倉(cāng) 內(nèi)物料再混合能力差，長(zhǎng)期運(yùn)行容易產(chǎn)生物料粘壁問題，影響產(chǎn)氣效果且維修困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以連續(xù)進(jìn)出料的動(dòng)態(tài)干法厭氧發(fā)酵設(shè)備和方法。其用途之一是利用有機(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，其優(yōu)點(diǎn)在于沒有沼液，不存在二次污染問題；容納厭氧發(fā)酵物料的臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)可在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持密封并連續(xù)進(jìn)出料，溫度、含水率、PH值等厭氧發(fā)酵參數(shù)易于控制，產(chǎn)氣均勻，適合沼氣產(chǎn)業(yè)化；物料在反應(yīng)器內(nèi)不斷再混合，處于動(dòng)態(tài)厭氧發(fā)酵狀態(tài)，容積產(chǎn)氣率高，占地面積小。本發(fā)明的設(shè)備(見圖I、圖2)包括一個(gè)用于容納厭氧發(fā)酵物料的臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(即厭氧反應(yīng)器)4、與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)進(jìn)料端相連的進(jìn)料螺旋機(jī)2、與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)出料端相連的出料螺旋機(jī)5、(進(jìn)料和出料)螺旋機(jī)與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)兩端連接處的滑動(dòng)密封裝置3、設(shè)置在進(jìn)料螺旋機(jī)前的原料預(yù)混及調(diào)整裝置1，其特征在于進(jìn)料螺旋機(jī)2、臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4、出料螺旋機(jī)5依次串接，原料預(yù)混及調(diào)整裝置I設(shè)置在進(jìn)料螺旋機(jī)2前；滑動(dòng)密封裝置3中的滑動(dòng)空間
3-6和壓蓋3-4，可使滑動(dòng)密封體3-5在支座3-1內(nèi)隨著臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4的轉(zhuǎn)動(dòng)而緊貼封頭板
4-1滑動(dòng)。所述臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4為一個(gè)可繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的中空?qǐng)A柱體，其軸線與水平面稍呈一定角度，進(jìn)料端略高，臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)壁的抄板4-2抄起并撒落物料，使物料從進(jìn)料端向出料端移動(dòng)；臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4的兩端為圓形封頭板4-1,封頭板4-1正中間有圓孔，進(jìn)料螺旋機(jī)2、出料螺旋機(jī)5通過圓孔與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4同軸線插入式安裝。所述與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4進(jìn)料端相連的進(jìn)料螺旋機(jī)2，其機(jī)殼2-1為一圓管，推進(jìn)物料的螺旋形葉片焊接在轉(zhuǎn)軸2-2上，葉片為前后兩段，中間是無葉片區(qū)段2-4，無葉片區(qū)段的長(zhǎng)度不小于2倍葉片直徑。螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，后段螺旋葉片2-3推動(dòng)物料至無葉片處，隨著螺旋持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，后續(xù)物料不斷推進(jìn)，將無葉片區(qū)段的物料向前擠壓，形成密實(shí)料柱并越過該區(qū)段，再由前段螺旋葉片2-5推出。無葉片區(qū)段的高濕度密實(shí)料柱可起到氣密作用。進(jìn)料螺旋機(jī)2機(jī)殼外部有導(dǎo)氣套筒2-6，可將臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4中產(chǎn)生的氣體導(dǎo)出。與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4出料端相連的出料螺旋機(jī)5無導(dǎo)氣套筒，其余結(jié)構(gòu)與進(jìn)料螺旋機(jī)2相同(無葉片區(qū)段為5-4)。下文為敘述方便，將進(jìn)料螺旋機(jī)2的導(dǎo)氣套筒(即進(jìn)料螺旋機(jī)2的最外殼)和出料螺旋機(jī)5的機(jī)殼(即出料螺旋機(jī)5的最外殼)統(tǒng)稱為螺旋機(jī)“外殼”。臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4兩端圓形封頭板4-1中間的圓孔直徑分別大于進(jìn)料、出料螺旋機(jī)的外殼尺寸，且間隙必須足夠大，以保證臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不與進(jìn)料螺旋機(jī)2、出料螺旋機(jī)5發(fā)生干涉，這一間隙由滑動(dòng)密封裝置3密封?；瑒?dòng)密封裝置3由固裝(如焊接)在臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4封頭板4-1外且與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4同軸線的支座3-1,及注油嘴3-2、墊圈3-3、壓蓋
3-4、圓環(huán)狀的滑動(dòng)密封體3-5組成?；瑒?dòng)密封體3-5裝在支座3-1中，其內(nèi)環(huán)面(3_5_1)緊壓在螺旋機(jī)外殼上，沿螺旋機(jī)外殼形成全圓周的密封；壓蓋3-4使滑動(dòng)密封體3-5的側(cè)平 面(3-5-2)與封頭板4-1外平面緊密接觸，滑動(dòng)密封體3-5的外環(huán)面(3-5-3)和支座3_1 之間有一個(gè)滑動(dòng)空間3-6，滑動(dòng)密封體3-5隨著臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4的轉(zhuǎn)動(dòng)可在支座3-1內(nèi)緊貼封頭板4-1滑動(dòng)。在臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4的軸線存在徑向跳動(dòng)誤差(此誤差不可避免)的情況下，這一“滑動(dòng)”功能可確保滑動(dòng)密封裝置3可靠密封?；瑒?dòng)密封體3-5的內(nèi)環(huán)面和側(cè)平面的密封材料應(yīng)吸油性能良好且有一定彈性，通過注油嘴3-2向滑動(dòng)空間3-6內(nèi)注入潤(rùn)滑脂，使密封材料保持浸潤(rùn)，以加強(qiáng)密封效果，同時(shí)減少磨損。所述設(shè)置在進(jìn)料螺旋機(jī)2前的原料預(yù)混及調(diào)整裝置I，為一敞口的臥式混合機(jī)，上部裝有可加入熱水或蒸汽的噴淋管1-1，內(nèi)有攪拌槳葉1-2。利用本發(fā)明的連續(xù)進(jìn)出料動(dòng)態(tài)干法厭氧發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行干法厭氧發(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3)。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好氧發(fā)酵槽13，翻動(dòng)物料促使其好氧發(fā)酵。將經(jīng)過好氧發(fā)酵達(dá)到一定溫度的原料和沼氣發(fā)酵接種物按比例加入原料預(yù)混及調(diào)整裝置1，再根據(jù)既定的溫度、含水率及PH值等厭氧發(fā)酵參數(shù)值，加入一定溫度的水(或蒸汽)、調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻，使原料與接種物的預(yù)混及溫度、含水率、PH值的調(diào)整同時(shí)完成。進(jìn)料螺旋機(jī)2將混合調(diào)整后的物料送入臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4，出料螺旋機(jī)5將發(fā)酵剩余物從臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4排出，臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4兩端的兩個(gè)滑動(dòng)密封裝置3和進(jìn)料螺旋機(jī)2的無葉片區(qū)段2-4中的密實(shí)料柱、出料螺旋機(jī)5的無葉片區(qū)段5-4中的密實(shí)料柱協(xié)同作用，使臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持密封并能連續(xù)進(jìn)出料。倉(cāng)內(nèi)物料被抄板4-2翻攪并從進(jìn)料端向出料端逐漸移動(dòng)，保持動(dòng)態(tài)厭氧發(fā)酵狀態(tài)生產(chǎn)沼氣，水力滯留期大約為20天。發(fā)酵剩余物的大部分作為有機(jī)肥料，小部分返回原料預(yù)混及調(diào)整裝置1，作為新原料的沼氣發(fā)酵接種物。臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4內(nèi)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)進(jìn)料螺旋機(jī)2的導(dǎo)氣套筒2-6導(dǎo)出，進(jìn)入貯氣柜6，再經(jīng)脫硫器7、脫水器8、沼氣風(fēng)機(jī)9、調(diào)壓器10、沼氣流量計(jì)11等沼氣凈化、輸配裝置，大部分向外供氣，用于炊事或發(fā)電等，少量用于沼氣鍋爐12，為原料預(yù)混及調(diào)整裝置I提供所需熱水(或蒸汽)。


圖I為本發(fā)明的設(shè)備示意圖。
圖2為本發(fā)明設(shè)備局部(滑動(dòng)密封處)放大示意圖。圖3為利用本發(fā)明的設(shè)備生產(chǎn)沼氣和有機(jī)肥料的工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式—個(gè)直徑3m、長(zhǎng)15m,容積106m3的臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng),轉(zhuǎn)速為4rpm,厭氧發(fā)酵水力滯留期21天，沼氣生產(chǎn)能力為100m3/d。每天所需經(jīng)過好氧發(fā)酵的牛糞和玉米秸桿粉混合料1800kg、沼氣發(fā)酵接種物450kg。二者混合物總重2250kg，含水率約60%、溫度50°C左右。 在冬季水溫為0°C的情況下，進(jìn)料時(shí)要將物料調(diào)整為適合中溫厭氧發(fā)酵的含水率(70% )和溫度(42°C )，需要在原料預(yù)混及調(diào)整裝置中加入溫度為18°C的水750kg，沼氣鍋爐回用沼氣量為6m3/d左右。附圖標(biāo)記I——原料預(yù)混及調(diào)整裝置1-1-噴淋管1-2——攪拌槳葉2——進(jìn)料螺旋機(jī)2-1-機(jī)殼2-2-轉(zhuǎn)軸2-3——后段螺旋葉片2-4——無葉片區(qū)段2-5——前段螺旋葉片2-6——導(dǎo)氣套筒3——滑動(dòng)密封裝置3-1——支座3-2——注油嘴3-3-墊圈3-4——壓蓋3-5——滑動(dòng)密封體3-5-1-內(nèi)環(huán)面3-5-2-側(cè)平面3-5-3-外環(huán)面3-6-滑動(dòng)空間4——臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)4-1——圓形封頭板4-2-抄板5——出料螺旋機(jī)5-4——無葉片區(qū)段6——貯氣柜7——脫硫器
8——脫水器9——沼氣風(fēng)機(jī)10-調(diào)壓器11-沼氣流量計(jì)12——沼氣鍋爐13—好氧發(fā)酵槽沼氣
水固體物料
I
權(quán)利要求
1.一種可以連續(xù)進(jìn)出料的動(dòng)態(tài)干法厭氧發(fā)酵設(shè)備，由原料預(yù)混及調(diào)整裝置(I)、進(jìn)料螺旋機(jī)(2)、滑動(dòng)密封裝置(3)、臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)、出料螺旋機(jī)(5)組成，其特征在于進(jìn)料螺旋機(jī)(2)、臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)、出料螺旋機(jī)(5)依次串接且同軸線安裝，原料預(yù)混及調(diào)整裝置(I)設(shè)置在進(jìn)料螺旋機(jī)(2)前；進(jìn)料螺旋機(jī)(2)和臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)進(jìn)料端的相接處、出料螺旋機(jī)(5)和臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)出料端的相接處均有滑動(dòng)密封裝置(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的進(jìn)料螺旋機(jī)(2)，其特征在于機(jī)殼(2-1)為一圓管，推進(jìn)物料的螺旋形葉片焊接在轉(zhuǎn)軸(2-2)上，葉片為前后兩段，中間是無葉片區(qū)段(2-4)，機(jī)殼外部有導(dǎo)氣套筒(2-6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)，其特征在于為一個(gè)用于容納厭氧發(fā)酵物料且可繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的中空?qǐng)A柱體，其軸線與水平面稍呈一定角度，進(jìn)料端略高，內(nèi)壁有抄板(4-2)，兩端圓形封頭板(4-1)正中間有圓孔，進(jìn)料螺旋機(jī)(2)、出料螺旋機(jī)(5)通過圓孔與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)同軸線插入式安裝，圓孔孔徑分別大于進(jìn)料螺旋機(jī)(2)和出料螺旋機(jī)(5)的外殼尺寸，在臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不與螺旋機(jī)外殼干涉。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑動(dòng)密封裝置(3)，主要由支座(3-1)、壓蓋(3-4)、滑動(dòng)密封體(3-5)組成，其特征在于支座(3-1)固裝在臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)的圓形封頭板(4-1)外，且其中心線與臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)⑷同軸線；圓環(huán)狀的滑動(dòng)密封體(3-5)裝在支座(3-1)內(nèi)，其內(nèi)環(huán)面(3-5-1)緊壓在螺旋機(jī)外殼上，形成全圓周的密封；支座(3-1)和滑動(dòng)密封體(3-5)之間有一個(gè)滑動(dòng)空間(3-6)，壓蓋(3-4)使滑動(dòng)密封體(3-5)的側(cè)平面(3-5-2)與封頭板(4_1)外平面緊密接觸，滑動(dòng)密封體(3-5)隨著臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)可在支座(3-1)內(nèi)緊貼封頭板(4-1)滑動(dòng)。
5.一種通過權(quán)利要求I所述的可以連續(xù)進(jìn)出料的動(dòng)態(tài)干法厭氧發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行干法厭氧發(fā)酵的方法，其特征在于兩個(gè)滑動(dòng)密封裝置(3)和(進(jìn)料、出料)螺旋機(jī)的兩個(gè)無葉片區(qū)段(2-4)、(5-4)中的密實(shí)料柱，協(xié)同實(shí)現(xiàn)臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)在轉(zhuǎn)動(dòng)中密封和連續(xù)進(jìn)出料；物料在密封的臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)(4)中被抄板(4-2)翻攪，并從進(jìn)料端向出料端緩慢移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)厭氧發(fā)酵；在原料預(yù)混及調(diào)整裝置(I)中將原料與厭氧接種物的預(yù)混合及溫度、含水率、PH值等厭氧發(fā)酵參數(shù)的調(diào)整同時(shí)完成。
全文摘要
一種新型干法厭氧發(fā)酵設(shè)備及其方法。其特征在于容納厭氧發(fā)酵物料的臥式轉(zhuǎn)筒倉(cāng)可在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持密封并連續(xù)進(jìn)、出料，原料與厭氧發(fā)酵接種物的預(yù)混合及溫度、含水率、pH值等厭氧發(fā)酵參數(shù)的調(diào)整同時(shí)完成。該設(shè)備用于生產(chǎn)沼氣時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)在于沒有沼液，不存在二次污染問題；厭氧發(fā)酵參數(shù)易于控制，產(chǎn)氣均勻，適合沼氣產(chǎn)業(yè)化；物料在反應(yīng)器內(nèi)不斷再混合，處于動(dòng)態(tài)厭氧發(fā)酵狀態(tài)，容積產(chǎn)氣率高，占地面積小。
文檔編號(hào)C12P5/02GK102776121SQ20111012041
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者韓捷, 韓迪 申請(qǐng)人:韓捷, 韓迪