[发明专利]一种具有强化增温功能的序批式厌氧干发酵方法及其装置

说明书

本发明公开了一种具有强化增温功能的序批式厌氧干发酵方法及其发酵装置，包括外源水循环增温系统(1)、热渗滤液回流喷淋增温系统(2)、厌氧干发酵反应器(3)、反应器中部热渗滤液循环增温系统(4)。所述外源水循环增温系统(1)通过锅炉加热向反应器加热盘管输送热水提供热源；所述渗滤液回流喷淋增温系统(2)通过热渗滤液喷淋‑渗滤循环强化物料增温；所述厌氧干发酵反应器(3)外壁采用利于保温的中空混凝土墙设计，并配有保温材料；所述反应器中部热渗滤液循环增温系统(4)依靠渗滤液中部循环为反应器中部物料增温，提高整个系统物料增温的均一性，达到强化增温的目的。本发明结构简单，传质效果好，便于机械进出料和人工操作，易于施工建设，系统运行稳定。

技术领域

本发明属于农业沼气工程领域，用于提高以农业废弃物农作物秸秆、畜禽粪便为混合原料的序批式厌氧干发酵沼气工程运行过程中的增温保温效果和物料受热均匀程度，特别是涉及到序批式厌氧干发酵沼气工程渗滤液回流增温的方法和装置。

背景技术

沼气工程是实现农业废弃物资源化利用的重要途径，是农业废弃物规模化处理的主要手段，是种养循环农业的关键纽带。我国正处于沼气工程转型升级的关键阶段，探寻适合规模化处理农业废弃物，提高工程产气效率和运行稳定性，降低操作成本及难度是当前沼气工程发展面临急需解决的问题。

序批式厌氧干发酵是一种含固率在20～40％，间歇进出料，运行上有序，发酵周期在30 ～50天的厌氧发酵产沼气技术，在欧盟国家已达到产业化水平，约占沼气工程比例的50％以上。与湿法厌氧发酵(含固率小于10％)相比，序批式厌氧干发酵容积产气效率高，原料处理量大，无需对原料进行预处理，出料沼渣可直接用于有机肥的生产。运行过程主要依靠渗滤液喷淋回流的方式加强物料间的传质、传热效率，操作简单、能量回收率高，极具发展潜力。

我国对序批式厌氧干发酵的研究还处于反应器研发、工艺优化的实验室研究阶段。有些研究机构虽然在中试水平下取得一定的研究进展，但还没有在大型沼气工程中得以实践。其中最主要的问题是随着反应器体积的增大，物料温度空间分布不均匀，由于干发酵传热能力差，反应器四壁安装有增温装置，但越靠近反应器中心位置，物料温度越低。特别在我国东北地区，冬季甚至出现靠近增温盘管温度正常，而中心位置出现结冰的现象。这将严重影响沼气生产效率，是目前急需解决的工程实际问题。

发明内容

为了解决上述工程实际问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种具有强化增温功能的序批式厌氧干发酵方法和装置，并综合考虑了增温对物料传热的均匀性和时效性。

本发明所采用的技术方案是：

一种具有强化增温功能的序批式厌氧干发酵方法，其操作步骤为物料进入厌氧干发酵反应器后，由外源水循环增温系统(1)对物料增温至设定温度；渗滤液回流喷淋增温系统(2) 利用外源供热温度将部分热渗滤液喷淋至物料表面，并经渗滤作用维持喷淋区域物料温度恒定；部分热渗滤液进入厌氧干发酵反应器(3)内的中部热渗滤液循环增温系统(4)，对反应器物料中部增温，强化厌氧干发酵反应器内物料各区域温度恒定，增加传热面积。

进一步，所述外援水循环增温系统(1)通过锅炉为反应器增温，热水流入所述厌氧干发酵反应器(3)外壁中空混凝土墙内分布的增温盘管，外源供热温度比发酵实际所需温度高 5-10℃，优选为5℃。

进一步，所述渗滤液回流喷淋增温系统(2)通过渗滤液循环为反应器增温。以所述厌氧干发酵反应器(3)进料门为正面，喷淋管道分布于左右两侧，贴近外壁。单侧管道向内成排分布，间距可容纳铲车或自动进出料设备操作。喷淋管道通过潜水泵抽取厌氧干发酵反应器 (3)渗滤液收集池中部分渗滤液向物料反应区物料进行由外向物料中心处喷淋。喷淋频率为 3-12次/天，单次喷淋量为0.5-1.5L/kg物料。