專利名稱：一種利用秸稈干式發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用秸稈發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的生產(chǎn)工藝，特別是一種利用秸稈 干式發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝，沼氣是有機物經(jīng)微生物厭氧消化而產(chǎn)生的可燃性氣 體。其特性與天燃?xì)庀嗨?，沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、 照明和氣焊等外，還可作內(nèi)燃機的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等 化工原料。
背景技術(shù)：
我國農(nóng)業(yè)廢棄物多種多樣，但按其來源分為秸稈和禽類糞便兩大類，我國 農(nóng)業(yè)資源相對豐富，根據(jù)我國主要農(nóng)作物產(chǎn)量通過谷物比計算，每年秸稈產(chǎn)量 為6億噸，稻草、玉米秸稈、麥秸稈占秸稈總量的77.2%。沼氣屬可再生能源， 系可再生能源里的生物質(zhì)能。微生物的生長繁殖、有機物的分解轉(zhuǎn)化、沼氣的 生產(chǎn)都是在厭氧消化器里進行的，厭氧消化器是沼氣發(fā)酵的核心設(shè)備，因此厭 氧消化器的結(jié)構(gòu)和運行情況是一個沼氣工程設(shè)計的重點。傳統(tǒng)濕法發(fā)酵要耗用 自身30%左右的能量，在北方寒冷地區(qū)冬季甚至?xí)_到45%，因而大大限制了 沼氣技術(shù)在北方寒冷地區(qū)的推廣。傳統(tǒng)濕法發(fā)酵不僅耗水量大，而且又為沼渣 的烘干制肥帶來繁瑣工藝。傳統(tǒng)濕法發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣含硫量高、操作麻煩、科 技含量低、沼氣產(chǎn)氣率低。
傳統(tǒng)的沼氣發(fā)酵均采用濕法技術(shù)，由于濕法技術(shù)發(fā)酵耗能高、處理干物質(zhì) 的成本高等一系列缺點，限制了其適應(yīng)的范圍和地域。從90年代起，德國大量 資助了新型的間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)的研發(fā)，90年代末，德國間歇式干法沼 氣工藝和裝備通過了中試，2002年生產(chǎn)出工業(yè)級裝備并投入實際運行。由于連 續(xù)性干法沼氣發(fā)酵工藝太復(fù)雜、成本過高，因此未能得到推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對以上的問題，而研制的一種利用秸稈干式發(fā)酵生產(chǎn)沼 氣的工藝，該工藝打破了不能用純秸稈發(fā)酵的壁壘，拓寬了秸稈沼氣工程的范 圍和地域，農(nóng)作物廢棄物的利用使農(nóng)民增收，并達到節(jié)能減排的目的。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的該工藝的步驟是
第一步、先用粉碎機將秸稈粉碎至2—8mm，為秸稈碎料，使秸稈碎料和微 生物反應(yīng)充分，降解率在90%以上；
第二步、將秸稈碎料經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池內(nèi)加入40—53 °C的熱水和秸稈沼氣發(fā)酵劑進行預(yù)處理，預(yù)處理池的秸稈碎料和厭氧消化器回 流的沼液，按2: l的比例混合，攪拌均勻，攪拌后秸稈料液含固率為20-35%;
第三步、用污泥泵把秸稈料液通過輸送管道等量地輸送于厭氧消化器頂部， 使沼渣不容易結(jié)殼，然后進行高溫發(fā)酵，發(fā)酵溫度為'40—53°C;
第四步、厭氧消化器經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，經(jīng)過沼氣氣液分離裝置，輸送至 凈化裝置，提純后制為清潔燃料。
本發(fā)明可以是這樣實現(xiàn)的該工藝能使1.5kg秸稈產(chǎn)出1 M、沼氣(甲垸含 量>55%)，降解率在90%以上。 本發(fā)明的積極效果
1、 本發(fā)明初期投資、運營成本和環(huán)境成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于濕法技術(shù)，使用高溫 干式發(fā)酵，干發(fā)酵有效物質(zhì)占20%—35%,自身能耗低，具有反應(yīng)充分、有機負(fù) 荷率高、出氣率高、產(chǎn)氣率快等特點，池容出氣量》1,降解率在90%以上，自 身能耗低，冬季僅耗用自身能量的10%—15%。
2、 本發(fā)明不僅可連續(xù)干式發(fā)酵，還能連續(xù)投料和出料，不用大換料，沼液 回流至預(yù)處理池重復(fù)使用，只排出沼渣，不會造成污染；提高了水力滯留期
(HRT)，提高了物質(zhì)與微生物的接觸，加速了消化底物的分解，大大提高了有 機負(fù)荷率和產(chǎn)氣率，產(chǎn)氣率》1，厭氧消化器中沒有攪拌器等運動部件，提高了 系統(tǒng)的可靠性。
3、 本發(fā)明不僅具有很高的廢物處理率，還能得到較高肥效的有機肥產(chǎn)物， 簡化了前期處理工藝，降低了能耗；而且，秸稈干式厭氧發(fā)酵工藝，因其能夠 處理高含固率廢物的優(yōu)點，而滿足了目前農(nóng)作物廢棄物的要求；此外，干式厭 氧消化工藝比濕式工藝，具有更高的有機負(fù)荷率和產(chǎn)氣率。
具體實施例方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。實施例一
以實驗工程200 Nf厭氧消化器為例日需300kg秸稈，經(jīng)過預(yù)處理，連續(xù) 投料，在43—47。C下日產(chǎn)氣200 M3。 本發(fā)明的工藝步驟是
第一步、先用粉碎機將300kg/d秸稈粉碎至3—6mm，為秸稈碎料，使秸稈 碎料和微生物反應(yīng)充分，降解率達90%;
第二步、將秸稈碎料經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池內(nèi)加入43—47 °C的熱水和秸稈沼氣發(fā)酵劑進行預(yù)處理，預(yù)處理池的秸稈碎料和厭氧消化器回 流的沼液，按2: 1的比例混合，攪拌均勻，攪拌后秸稈料液含固率為23—25%;
第三步、用污泥泵把秸稈料液通過輸送管道，等量地輸送于厭氧消化器頂 部，使沼渣不容易結(jié)殼，然后進行高溫發(fā)酵，發(fā)酵溫度為43—47°C;
第四步、厭氧消化器發(fā)酵產(chǎn)生200 M3/d沼氣，經(jīng)過沼氣氣液分離裝置，輸 送至凈化裝置，提純后制為清潔燃料。
本發(fā)明的厭氧消化器外部采用聚氨酯保溫，(為甲烷菌提供了適宜的生存 環(huán)境，使產(chǎn)氣率大大提高)。剩余物沼渣含有較全面的養(yǎng)分元素和豐富的有機物 質(zhì)，經(jīng)加工做成有機肥料，不會對環(huán)境造成任何污染。
權(quán)利要求
1、一種利用秸稈干式發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝，其特征在于該工藝的步驟是第一步、先用粉碎機將秸稈粉碎至2-8mm，為秸稈碎料，使秸稈碎料和微生物反應(yīng)充分，降解率在90％以上；第二步、將秸稈碎料經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池內(nèi)加入40-53℃的熱水和秸稈沼氣發(fā)酵劑進行預(yù)處理，預(yù)處理池的秸稈碎料和厭氧消化器回流的沼液，按2∶1的比例混合，攪拌均勻，攪拌后秸稈料液含固率為20-35％；第三步、用污泥泵把秸稈料液通過輸送管道，等量地輸送于厭氧消化器頂部，使沼渣不容易結(jié)殼，然后進行高溫發(fā)酵，發(fā)酵溫度為40-53℃；第四步、厭氧消化器經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，經(jīng)過沼氣氣液分離裝置，輸送至凈化裝置，提純后制為清潔燃料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸稈干式發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝， 其特征在于該工藝能使1.5kg秸稈產(chǎn)出1 M3沼氣，其甲烷含量》55%, 降解率在90°/。以上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸稈干式發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝， 其特征在于預(yù)處理池內(nèi)加入43—47'C的熱水和秸稈沼氣發(fā)酵劑進行預(yù) 處理。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用秸稈干式發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝， 其特征在于厭氧消化器的發(fā)酵溫度為43—47"C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用秸稈干式發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝，其步驟是一、用粉碎機將秸稈粉碎至2-8mm，二、將秸稈碎料經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池內(nèi)加入40-53℃的熱水和秸稈發(fā)酵劑進行預(yù)處理，預(yù)處理池的秸稈碎料和厭氧消化器回流的沼液，按2∶1的比例混合，攪拌后秸稈料液含固率為20-35％；三、用污泥泵把秸稈料液等量地輸送于厭氧消化器頂部，發(fā)酵溫度為40-53℃；四、發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，經(jīng)氣液分離、凈化提純?yōu)榍鍧嵢剂稀Ｔ摴に嚹苁?.5kg秸稈產(chǎn)出1m³沼氣(甲烷含量≥55％)，降解率在90％以上。本發(fā)明可連續(xù)投料和出料，沼液重復(fù)使用，只排出沼渣，沼渣經(jīng)加工做成有機肥料，不會對環(huán)境造成任何污染。
文檔編號C05F5/00GK101338325SQ20081014117
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者何貴忠, 何貴新, 魏秀生 申請人:河南富城生態(tài)能源科技有限公司