本發(fā)明涉及生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沼氣制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源危機(jī)和生態(tài)危機(jī)是當(dāng)前人類社會(huì)面臨的巨大問題，為解決上述問題出現(xiàn)了利用自然能源發(fā)電的技術(shù)：例如太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、生物質(zhì)制沼發(fā)電。

其中，生物質(zhì)制沼發(fā)電是治理有機(jī)廢棄物污染和開發(fā)可再生能源十分有效的技術(shù)。沼氣是用人畜糞便、秸稈、污水等各種有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵、分解、轉(zhuǎn)化作用而生成的一種混合氣體。發(fā)酵是復(fù)雜的生物化學(xué)變化，有許多微生物參與。反應(yīng)大致分兩個(gè)階段：（1）微生物把復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)降解成簡單的物質(zhì)，如低級(jí)脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。（2）由甲烷菌種的作用，使一些簡單的物質(zhì)變成甲烷。由于這種氣體最先是在沼澤中發(fā)現(xiàn)的，所以稱為沼氣。沼氣中的主要成分是甲烷和二氧化碳，其中甲烷占60％-70％，二氧化碳占30％-40％，還有少量氫、一氧化碳、硫化氫、氧和氮等氣體，目前沼氣的利用主要是用來燃燒發(fā)電。

傳統(tǒng)的沼氣發(fā)酵裝置一般包括水壓式沼氣池、浮罩式沼氣池等，發(fā)酵原料進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵產(chǎn)氣室就處于靜態(tài)狀況或局部的動(dòng)態(tài)串動(dòng)，存在產(chǎn)氣不穩(wěn)定、效率低的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要提供一種產(chǎn)氣穩(wěn)定且效率高的沼氣制備系統(tǒng)。

一種沼氣制備系統(tǒng)，包括破碎設(shè)備、均質(zhì)化設(shè)備、水解設(shè)備、第一發(fā)酵罐、第二發(fā)酵罐、沼氣回收裝置及固液分離裝置。破碎設(shè)備與均質(zhì)化設(shè)備連接，均質(zhì)化設(shè)備與水解設(shè)備連接，水解設(shè)備與第一發(fā)酵罐連接，第一發(fā)酵罐還與第二發(fā)酵罐連接，沼氣回收裝置與第一發(fā)酵罐、第二發(fā)酵罐連接，固液分離裝置與第一發(fā)酵罐、第二發(fā)酵罐及水解設(shè)備連接；破碎設(shè)備將木質(zhì)纖維類原料粉碎以獲得第一發(fā)酵原料；均質(zhì)化設(shè)備將第一發(fā)酵原料與動(dòng)物糞便料混合均質(zhì)以獲得第二發(fā)酵原料，將第二發(fā)酵原料輸送至水解設(shè)備；水解設(shè)備將第二發(fā)酵原料及發(fā)酵性細(xì)菌混合后進(jìn)行分解以獲得水解混合料，并將水解混合料輸送給第一發(fā)酵罐；第一發(fā)酵罐將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌與水解混合料混合進(jìn)一步分解以獲得含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料及含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并將含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料輸送至第二發(fā)酵罐，并將氣態(tài)的物質(zhì)輸送給沼氣回收裝置；第二發(fā)酵罐向含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料加入甲烷菌培養(yǎng)液，并與沼氣回收裝置輸送到含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)混合后持續(xù)發(fā)酵，以產(chǎn)生沼氣；沼氣回收裝置回收第一發(fā)酵罐提供的含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并對(duì)含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)進(jìn)行除雜處理，并將脫氧后的含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)輸送給第二發(fā)酵罐；沼氣回收裝置還回收第二發(fā)酵罐所產(chǎn)生的沼氣，并對(duì)進(jìn)回收的第二發(fā)酵罐所產(chǎn)生的沼氣行提純以獲得甲烷。固液分離裝置將第一發(fā)酵罐、第二發(fā)酵罐產(chǎn)生的漿液進(jìn)行分離操作，以獲得對(duì)應(yīng)的沼渣及沼液。

上述沼氣制備系統(tǒng)中，利用破碎設(shè)備將木質(zhì)纖維類原料粉碎以獲得第一發(fā)酵原料，利用均質(zhì)化設(shè)備將第一發(fā)酵原料與動(dòng)物糞便料混合均質(zhì)以獲得第二發(fā)酵原料，利用水解設(shè)備將第二發(fā)酵原料及發(fā)酵性細(xì)菌混合后進(jìn)行分解以獲得水解混合料，第一發(fā)酵罐將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌與水解混合料混合進(jìn)一步分解以獲得含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料及含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并將含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料輸送至第二發(fā)酵罐，并將氣態(tài)的物質(zhì)輸送給沼氣回收裝置，第二發(fā)酵罐向含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料加入甲烷菌培養(yǎng)液，并與沼氣回收裝置輸送到含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)混合后持續(xù)發(fā)酵，以產(chǎn)生沼氣；沼氣回收裝置回收第一發(fā)酵罐提供的含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并對(duì)含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)進(jìn)行除雜處理，并將脫氧后的含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)輸送給第二發(fā)酵罐；沼氣回收裝置還回收第二發(fā)酵罐所產(chǎn)生的沼氣，并對(duì)進(jìn)回收的第二發(fā)酵罐所產(chǎn)生的沼氣行提純以獲得甲烷，如此來保證第二發(fā)酵罐中的發(fā)酵混合料能夠穩(wěn)定的快速的產(chǎn)生沼氣。

附圖說明

圖1是一較佳實(shí)施方式的沼氣制備系統(tǒng)的功能模塊示意圖。

圖2是圖1的沼氣制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖3是第一發(fā)酵罐的底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：沼氣制備系統(tǒng)10、破碎設(shè)備11、均質(zhì)化設(shè)備12、水解設(shè)備13、第一發(fā)酵罐14、發(fā)酵罐體140、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌培養(yǎng)液供應(yīng)裝置141、輸液管142、第二發(fā)酵罐15、發(fā)酵罐體150、甲烷菌培養(yǎng)罐151、輸液管152、沼氣回收裝置16、氣體除雜裝置160、沼氣提純裝置161、酸性氣體消除裝置162、罐體1620、噴霧裝置1621、噴霧頭1622、冷卻脫水裝置163、管道1630、冷卻片1631、負(fù)壓提供裝置164、固液分離裝置17、輸送裝置18、電動(dòng)機(jī)180、氣密室181、螺旋推進(jìn)器182、密封氣體供應(yīng)裝置183。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)同時(shí)參看圖1及圖3，沼氣制備系統(tǒng)10包括破碎設(shè)備11、均質(zhì)化設(shè)備12、水解設(shè)備13、第一發(fā)酵罐14、第二發(fā)酵罐15、沼氣回收裝置16及固液分離裝置17。

破碎設(shè)備11與均質(zhì)化設(shè)備12連接，均質(zhì)化設(shè)備12與水解設(shè)備13連接，水解設(shè)備13與第一發(fā)酵罐14連接，第一發(fā)酵罐14還與第二發(fā)酵罐15連接，沼氣回收裝置16與第一發(fā)酵罐14、第二發(fā)酵罐15連接，固液分離裝置17與第一發(fā)酵罐14、第二發(fā)酵罐15及水解設(shè)備13連接；破碎設(shè)備11將木質(zhì)纖維類原料粉碎以獲得第一發(fā)酵原料；均質(zhì)化設(shè)備12將第一發(fā)酵原料與動(dòng)物糞便料混合均質(zhì)以獲得第二發(fā)酵原料，將第二發(fā)酵原料輸送至水解設(shè)備13；水解設(shè)備13將第二發(fā)酵原料及發(fā)酵性細(xì)菌培養(yǎng)液混合后進(jìn)行分解以獲得水解混合料，并將水解混合料輸送給第一發(fā)酵罐14；第一發(fā)酵罐14將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌培養(yǎng)液與水解混合料混合進(jìn)一步分解以獲得含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料及含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并將含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料輸送至第二發(fā)酵罐15，并將氣態(tài)的物質(zhì)輸送給沼氣回收裝置16；第二發(fā)酵罐15向含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料加入甲烷菌培養(yǎng)液，并與沼氣回收裝置16輸送到含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)混合后持續(xù)發(fā)酵，以產(chǎn)生沼氣；沼氣回收裝置16回收第一發(fā)酵罐14提供的含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并對(duì)含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)進(jìn)行除雜處理，并將脫氧后的含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)輸送給第二發(fā)酵罐15，例如去除從水解設(shè)備13帶入的夾雜的氧氣等。沼氣回收裝置16還回收第二發(fā)酵罐15所產(chǎn)生的沼氣，并對(duì)進(jìn)回收的第二發(fā)酵罐所產(chǎn)生的沼氣行提純以獲得甲烷。固液分離裝置17將第一發(fā)酵罐14、第二發(fā)酵罐15產(chǎn)生的漿液進(jìn)行分離操作，以獲得對(duì)應(yīng)的沼渣及沼液。在其他實(shí)施方式中，固液分離裝置還與均質(zhì)化設(shè)備連接，固液分離裝置將獲得的沼液輸送給均質(zhì)化設(shè)備，均質(zhì)化設(shè)備將沼液、第一發(fā)酵原料、動(dòng)物糞便料混合均質(zhì)以獲得第二發(fā)酵原料，如此利用沼液作為發(fā)酵性細(xì)菌培養(yǎng)液的接種液，以使第二發(fā)酵原料快速水解。

其中，第一發(fā)酵罐14包括發(fā)酵罐體140、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌培養(yǎng)液供應(yīng)裝置141，發(fā)酵罐體140的側(cè)壁上設(shè)置有第一通孔及進(jìn)料孔，第一通孔靠近發(fā)酵罐體140的底部，發(fā)酵罐體140的第一通孔通過管道與第二發(fā)酵罐15的罐體連通，進(jìn)料孔靠近發(fā)酵罐體140的頂部，進(jìn)料孔通過管道與均質(zhì)化設(shè)備12連接；發(fā)酵罐體140的頂部設(shè)置第二通孔及第三通孔，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌培養(yǎng)液供應(yīng)裝置141設(shè)置在發(fā)酵罐體140的上方，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌培養(yǎng)液供應(yīng)裝置141的輸液管142從發(fā)酵罐體140的第二通孔伸入發(fā)酵罐體140中，位于發(fā)酵罐體140內(nèi)的輸液管142的管壁上設(shè)置有出液孔；第三通孔通過管道與沼氣回收裝置17連接。

其中，第二發(fā)酵罐15包括發(fā)酵罐體150、甲烷菌培養(yǎng)罐151，發(fā)酵罐體150的側(cè)壁上設(shè)置有第四通孔、排料孔、沼液進(jìn)入孔，第四通孔、排料孔靠近發(fā)酵罐體150的底部，發(fā)酵罐體150的第四通孔通過管道與第一發(fā)酵罐14的發(fā)酵罐體140連通，排料孔通過管道與固液分離裝置17連接；沼液進(jìn)入孔通過管道與甲烷菌培養(yǎng)罐151連接，以將發(fā)酵罐體150中的沼液輸送至甲烷菌培養(yǎng)罐151中；發(fā)酵罐體150的頂部設(shè)置第五通孔及第六通孔，甲烷菌培養(yǎng)罐151的輸液管從發(fā)酵罐體的第五通孔伸入發(fā)酵罐體150中，位于發(fā)酵罐體150內(nèi)的輸液管152的管壁上設(shè)置有出液孔，第六通孔通過管道與沼氣提純裝置16連接；甲烷菌培養(yǎng)罐151中的沼液接種甲烷菌產(chǎn)生甲烷菌培養(yǎng)液，并利用輸液管152將甲烷菌培養(yǎng)液輸送到發(fā)酵罐體150中，以使沼液充分發(fā)酵。

進(jìn)一步的，沼氣回收裝置16包括氣體除雜裝置160、沼氣提純裝置161，氣體除雜裝置160獲取含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并對(duì)含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)進(jìn)行除雜后輸送給第二發(fā)酵罐15；沼氣提純裝置161獲取第二發(fā)酵罐15所產(chǎn)生的沼氣，并獲取的沼氣進(jìn)行堿液噴霧除二氧化碳及硫化氫后，再低溫除水以獲得甲烷。沼氣提純裝置161包括酸性氣體消除裝置162、冷卻脫水裝置163及負(fù)壓提供裝置164，酸性氣體消除裝置162與第二發(fā)酵罐15的發(fā)酵罐體150連接，冷卻脫水裝置163與酸性氣體消除裝置162連接，負(fù)壓提供裝置164與冷卻脫水裝置163連接，以使酸性氣體消除裝置162、冷卻脫水裝置163內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，酸性氣體消除裝置162包括罐體1620、噴霧裝置1621，罐體1620的頂部開設(shè)有氣體進(jìn)入孔及穿過孔，氣體進(jìn)入孔通過管道與第二發(fā)酵罐15的發(fā)酵罐體150連通，噴霧裝置1621的噴霧頭1622從穿過孔進(jìn)入罐體1620，以對(duì)進(jìn)入罐體1620的沼氣進(jìn)行噴霧，通過噴霧頭1622噴出的堿性霧吸收沼氣中的酸性氣體，罐體1620的側(cè)壁上開設(shè)有氣體排出口，冷卻脫水裝置163的氣體進(jìn)入口與罐體1620的側(cè)壁上的氣體排出口連通，冷卻脫水裝置163包括管道1630及設(shè)置在管道1630內(nèi)的高度逐漸遞增的冷卻片1631，冷卻片1631上開設(shè)有導(dǎo)流孔，管道1630的第一端與罐體1620的側(cè)壁固定連接，管道1630的第二端高于管道1630的第一端，如此在沼氣通過管道1630時(shí)，冷卻片1631使沼氣中的水蒸氣冷卻液化后，通過冷卻片1631的導(dǎo)流孔流回罐體1620中。

進(jìn)一步的，沼氣制備系統(tǒng)10還包括輸送裝置18，輸送裝置18的輸送端依次穿過第一發(fā)酵罐14的發(fā)酵罐體140的第一通孔、第二發(fā)酵罐15的發(fā)酵罐體150的第四通孔，輸送裝置18的輸送端通過螺旋輸送方式將第一發(fā)酵罐14的發(fā)酵罐體140中的發(fā)酵混合料輸送至第二發(fā)酵罐15中。輸送裝置18包括電動(dòng)機(jī)180、氣密室181、螺旋推進(jìn)器182及密封氣體供應(yīng)裝置183；氣密室181固定在第一發(fā)酵罐14的側(cè)壁上，螺旋推進(jìn)器182的固定端從第一發(fā)酵罐14的側(cè)壁穿出后進(jìn)入氣密室181與電動(dòng)機(jī)180的輸出端固定連接，螺旋推進(jìn)器182依次穿過第一發(fā)酵罐14的發(fā)酵罐體140的第一通孔、第二發(fā)酵罐15的發(fā)酵罐體150的第四通孔；密封氣體供應(yīng)裝置183與氣密室181連接，以持續(xù)提供密封氣體來防止第一發(fā)酵罐14中的發(fā)酵混合料滲入到氣密室181中。在本實(shí)施方式中，請(qǐng)同時(shí)參看圖3，在第一發(fā)酵罐14的發(fā)酵罐體140的底部上位于螺旋推進(jìn)器182的兩側(cè)各設(shè)置一弧形凸塊1401，兩個(gè)弧形凸塊1401之間形成收容槽1402，如此可以保證第一發(fā)酵罐14的發(fā)酵罐體140內(nèi)的發(fā)酵混合料能夠匯集在收容槽1402中，以便于螺旋推進(jìn)器182將發(fā)酵混合料順利推送到第二發(fā)酵罐15的發(fā)酵罐體150內(nèi)。

上述沼氣制備系統(tǒng)10中，利用破碎設(shè)備11將木質(zhì)纖維類原料粉碎以獲得第一發(fā)酵原料，利用均質(zhì)化設(shè)備12將第一發(fā)酵原料與動(dòng)物糞便料混合均質(zhì)以獲得第二發(fā)酵原料，利用水解設(shè)備13將第二發(fā)酵原料及發(fā)酵性細(xì)菌混合后進(jìn)行分解以獲得水解混合料，第一發(fā)酵罐14將產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌與水解混合料混合進(jìn)一步分解以獲得含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料及含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并將含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料輸送至第二發(fā)酵罐15，并將氣態(tài)的物質(zhì)輸送給沼氣回收裝置16，第二發(fā)酵罐15向含有甲酸、乙酸和甲醇的發(fā)酵混合料加入甲烷菌培養(yǎng)液，并與沼氣回收裝16置輸送到含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)混合后持續(xù)發(fā)酵，以產(chǎn)生沼氣；沼氣回收裝置16回收第一發(fā)酵罐14提供的含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)，并對(duì)含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)進(jìn)行除雜處理，并將脫氧后的含有氫和二氧化碳?xì)鈶B(tài)的物質(zhì)輸送給第二發(fā)酵罐15；沼氣回收裝置16還回收第二發(fā)酵罐15所產(chǎn)生的沼氣，并對(duì)進(jìn)回收的第二發(fā)酵罐15所產(chǎn)生的沼氣行提純以獲得甲烷，如此來保證第二發(fā)酵罐中的發(fā)酵混合料能夠穩(wěn)定的快速的產(chǎn)生沼氣。