一種高寒地區(qū)高溫厭氧發(fā)酵自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)及進(jìn)料方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種厭氧發(fā)酵自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)及進(jìn)料方法，特別設(shè)及一種高寒地區(qū)高溫 厭氧發(fā)酵自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)及進(jìn)料方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國(guó)作為能源消費(fèi)大國(guó)，新能源的開發(fā)利用對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的 意義，隨著農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，農(nóng)村能源消耗也日益增大，在此背景下，沼氣資源作 為一項(xiàng)極具應(yīng)用前景的新能源，其開發(fā)利用是解決能源緊張形勢(shì)下農(nóng)村能源供應(yīng)問題的有 效舉措，其發(fā)展日益受到國(guó)家的重視。沼氣可通過厭氧發(fā)酵生成，厭氧發(fā)酵是各種有機(jī)物質(zhì) (如人畜糞便、賴桿、污水等）在厭氧條件下，通過微生物的代謝活動(dòng)而被穩(wěn)定化，同時(shí)伴有 甲燒和二氧化碳產(chǎn)生的過程。
[0003] 厭氧發(fā)酵根據(jù)發(fā)酵溫度的不同，可分為常溫厭氧發(fā)酵、中溫厭氧發(fā)酵（30°C~ 40°C)和高溫厭氧發(fā)酵（50°C~60°C)，厭氧發(fā)酵溫度越高，有機(jī)物的分解速率越快，從而產(chǎn) 氣量越高。
[0004] CSTR反應(yīng)器（連續(xù)攬拌反應(yīng)器系統(tǒng)continuousstirredtankreactor)是近年 來(lái)大中型沼氣池常用的厭氧發(fā)酵裝置，反應(yīng)器內(nèi)安裝有攬拌裝置，可使發(fā)酵原料和微生物 處于完全混合狀態(tài)。新投入的發(fā)酵原料由于攬拌作用能夠很快與發(fā)酵器內(nèi)的全部發(fā)酵液 菌種混合，使發(fā)酵底物濃度始終保持相對(duì)較低狀態(tài)。濕式厭氧發(fā)酵的固含量要求為5%~ 15%，傳統(tǒng)的CSTR反應(yīng)器需要在進(jìn)料后取樣檢測(cè)固含量是否達(dá)到要求，未達(dá)到要求的需再 次重新調(diào)整進(jìn)水量和進(jìn)原料量，直至滿足發(fā)酵要求，進(jìn)料調(diào)整繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)，北方冬 季天氣寒冷，最低可達(dá)到零下35Γ，人畜糞便等發(fā)酵原料在低溫下易結(jié)凍導(dǎo)致原料難W處 理，無(wú)法被送入CSTR反應(yīng)器中。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)0化]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有CSTR反應(yīng)器的進(jìn)料調(diào)整繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)，在高寒地區(qū) 人畜糞便等發(fā)酵原料易結(jié)凍導(dǎo)致原料難W處理，無(wú)法被送入CSTR反應(yīng)器的問題，進(jìn)而提出 一種高寒地區(qū)高溫厭氧發(fā)酵自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)及進(jìn)料方法。
[0006] 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：本發(fā)明的一種高寒地區(qū)高溫厭 氧發(fā)酵自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)包括凸輪累、固含量在線檢測(cè)裝置、螺旋輸送機(jī)、熱水塔、輸料管道、供 水管道、Ξ個(gè)流量計(jì)和四個(gè)閥口，Ξ個(gè)流量計(jì)包括第一流量計(jì)、第二流量計(jì)和第Ξ流量計(jì)， 四個(gè)閥口包括第一閥口、第二閥口、第Ξ閥口和第四閥口，第一閥口、第一流量計(jì)、凸輪累、 固含量在線檢測(cè)裝置、第二閥口、螺旋輸送機(jī)、第二流量計(jì)和第=閥口依次通過輸料管道連 接，輸料管道的靠近第一閥口的一端與現(xiàn)有的CSTR反應(yīng)器的中部連通，輸料管道的靠近第 Ξ閥口的一端與CSTR反應(yīng)器的下部連通，供水管道的一端與位于固含量在線檢測(cè)裝置和 第二閥口之間的輸料管道連通，供水管道的另一端依次連接第四閥口和第Ξ流量計(jì)后與熱 水塔的出水口連通；
[0007] 輸料管道和供水管道制成一體，輸料管道和供水管道的外部均包有保溫層，保溫 層包括保溫棉層和鐵皮層，保溫棉層和鐵皮層由內(nèi)而外依次設(shè)置，保溫棉層的厚度為5mm， 螺旋輸送機(jī)為雙軸螺旋輸送機(jī)，凸輪累為旋轉(zhuǎn)凸輪轉(zhuǎn)子累，熱水塔的出水水溫為70°C~ 80°C；
[0008] 本發(fā)明的一種高寒地區(qū)高溫厭氧發(fā)酵自動(dòng)進(jìn)料方法包括W下步驟：
[0009] 步驟一、準(zhǔn)備發(fā)酵原料；在發(fā)酵原料尚未結(jié)凍前，利用伊車將原料堆起成小山狀；
[0010] 步驟二、測(cè)定發(fā)酵原料的固含量A;
[0011] 步驟Ξ、計(jì)算所需發(fā)酵原料的體積V;
[0012] 步驟四、向CSTR反應(yīng)器內(nèi)注入熱水；
[0013] 關(guān)閉第二閥口、第Ξ閥Π，打開第一閥口和第四閥口，開啟凸輪累使其反向啟動(dòng)， 將熱水塔中的熱水注入CSTR反應(yīng)器中，注入熱水的體積為W，W是根據(jù)CSTR反應(yīng)器的容量 和生產(chǎn)需要自行確定的；
[0014] 步驟五、向CSTR反應(yīng)器中注入發(fā)酵原料；
[0015] 將步驟一中準(zhǔn)備的發(fā)酵原料投入螺旋輸送機(jī)中，投入的發(fā)酵原料體積大于或等于 V，關(guān)閉第四閥Π，打開第一閥口、第二閥口和第Ξ閥口，開啟螺旋輸送機(jī)和凸輪累，凸輪累 正向啟動(dòng)，將CSTR反應(yīng)器內(nèi)的熱水抽入輸料管道，同時(shí)螺旋輸送機(jī)將發(fā)酵原料打入輸料管 道，熱水將發(fā)酵原料沖入CSTR反應(yīng)器內(nèi)，調(diào)節(jié)第Ξ閥口使第二流量計(jì)的讀數(shù)為X，調(diào)節(jié)第一 閥口使第一流量計(jì)的讀數(shù)為y，X和y應(yīng)滿足下列關(guān)系式：
[0016] (x-y) · h = V (1)
[0017] 其中，h為進(jìn)料時(shí)間。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 1、本發(fā)明的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)有固含量在線檢測(cè)裝置和多個(gè)流量計(jì)，第一次進(jìn)料時(shí) 可通過流量計(jì)精確控制進(jìn)原料的體積和進(jìn)水的體積，使CSTR反應(yīng)器中的固含量達(dá)到設(shè)定 的固含量，下一次進(jìn)料時(shí)，由于CSTR反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵液已攬拌均勻，其固含量可直接通過 固含量在線檢測(cè)裝置在線測(cè)量，通過固含量在線檢測(cè)裝置檢測(cè)的數(shù)值與設(shè)定的固含量數(shù)值 之間的差異，可計(jì)算出第二次進(jìn)原料的體積和進(jìn)水的體積，并通過流量計(jì)進(jìn)行精確控制，避 免了反復(fù)調(diào)整進(jìn)水量和進(jìn)原料量，進(jìn)料調(diào)整簡(jiǎn)單精確，省時(shí)省力；
[0020] 2、本發(fā)明的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)有熱水塔，其出水水溫可達(dá)70°C~80°C，保證了高溫 厭氧發(fā)酵的順利進(jìn)行；
[0021] 3、本發(fā)明的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的輸料管道和供水管道外部設(shè)有保溫層，可保證管道在 外界嚴(yán)寒條件下不被凍壞，同時(shí)對(duì)管道內(nèi)的熱水起到了很好的保溫作用，保證了高溫厭氧 發(fā)酵的順利進(jìn)行；
[0022] 4、本發(fā)明的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，螺旋輸送機(jī)采用雙軸螺旋輸送機(jī)，能夠有效的將結(jié)凍 的發(fā)酵原料粉碎進(jìn)而送進(jìn)輸料管道，有效解決了由于天氣寒冷，發(fā)酵原料因結(jié)凍而無(wú)法被 送入CSTR反應(yīng)器內(nèi)的問題；
[0023] 5、本發(fā)明的自動(dòng)進(jìn)料方法先通過理論計(jì)算，計(jì)算出第一次進(jìn)原料的體積，下一次 進(jìn)料時(shí)，由于CSTR反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵液已攬拌均勻，其固含量可直接通過固含量檢測(cè)裝置在 線測(cè)量，通過對(duì)比固含量檢測(cè)裝置檢測(cè)的數(shù)值和設(shè)定的固含量數(shù)值，可計(jì)算出第二次進(jìn)原 料的體積和進(jìn)水的體積，避免了反復(fù)調(diào)整進(jìn)水量和進(jìn)原料量，進(jìn)料調(diào)整簡(jiǎn)單精確，省時(shí)省 力；
[0024] 6、本發(fā)明的自動(dòng)進(jìn)料方法通過在發(fā)酵原料尚未結(jié)凍前，將其堆起成小山狀，使發(fā) 酵原料僅表層結(jié)凍，其內(nèi)部由于發(fā)酵產(chǎn)熱則不會(huì)結(jié)凍，如此可使發(fā)酵原料很容易被投入螺 旋輸送機(jī)內(nèi)，結(jié)凍的發(fā)酵原料能夠被螺旋輸送機(jī)輕易粉碎，進(jìn)而被送入CSTR反應(yīng)器內(nèi)，有 效解決了由于天氣寒冷，發(fā)酵原料因結(jié)凍而無(wú)法被送入CSTR反應(yīng)器內(nèi)的問題。
【附圖說明】
[00巧]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 陽(yáng)0%] 圖2是圖1的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]
【具體實(shí)施方式】一：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種高寒地區(qū)高 溫厭氧發(fā)酵自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)包括凸輪累3、固含量在線檢測(cè)裝置4、螺旋輸送機(jī)7、熱水塔5、輸 料管道6、供水管道14、Ξ個(gè)流量計(jì)和四個(gè)閥口，Ξ個(gè)流量計(jì)包括第一流量計(jì)2、第二流量計(jì) 13和第Ξ流量計(jì)12,四個(gè)閥口包括第一閥口 8、第二閥口 10、第Ξ閥口 11和第四閥口 9,第 一閥口 8、第一流量計(jì)2、凸輪累3、固含量在線檢測(cè)裝置4、第二閥口 10、螺旋輸送機(jī)7、第二 流量計(jì)13和第Ξ閥口 11依次通過輸料管道6連接，輸料管道6的靠近第一閥口 8的一端 與現(xiàn)有的CSTR反應(yīng)器1的中部連通，輸料管道6的靠近第Ξ閥口 11的一端與CSTR反應(yīng)器 1的下部連通，供水管道14的一端與位于固含量在線檢測(cè)裝置4和第二閥口 10之間的輸料 管道6連通，供水管道14的另一端依次連接第四閥口 9和第Ξ流量計(jì)12后與熱水塔5的 出水口連通。 陽(yáng)028] Ξ個(gè)流量計(jì)均采用E+H流量計(jì)。
【具體實(shí)施方式】 [0029] 二：結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的輸料管道6和供水管道 14制成一體。滿足設(shè)計(jì)和使用要求。其它組成及連接關(guān)系與一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0030] Ξ:本實(shí)施方式的輸料管道6和供水管道14的外部均包有保溫層。 如此設(shè)計(jì)可保證管道在外界嚴(yán)寒條件下不被凍壞，同時(shí)對(duì)管道內(nèi)的熱水起到了很好的保溫 作用，保證了高溫厭氧發(fā)酵的順利進(jìn)行。其它組成及連接關(guān)系與一或二相同。
【具體實(shí)施方式】 [0031] 四：本實(shí)施方式的保溫層包括保溫棉層和鐵皮層，保溫棉層和鐵皮 層由內(nèi)而