专利名称：一种连续进出料的动态干法厌氧发酵设备及其方法
技术领域：
本发明涉及一种干法厌氧发酵设备及其方法。
背景技术：
现有干法厌氧发酵技术有批量进出料和连续进出料两种方式。德国的车库式沼气技术和中国的MCT沼气技术(一种干式发酵的设备及其方法，ZL200510082723. I)均属于批量进出料干法厌氧发酵技术。这种技术一般采用装载机进、出料，成本较低，但用于沼气生产的缺点是物料一次性进入反应器后，厌氧发酵过程历经起始、高峰、衰减等阶段，产气量不稳定，高低相差数倍之多，一般采用多个反应器并依次间隔启动予以均衡，因此占地面积较大；一次性进料量大，不易实现厌氧发酵参数的调节和控制，工业化水平有待提高；反应器内物料处于静止状态，不利于接种物扩散，影响产气效果。德国的立式筒仓干法沼气技术属于连续进出料干法厌氧发酵技术。连续进出料有利于工业化操作和管理，但立式筒仓 内物料再混合能力差，长期运行容易产生物料粘壁问题，影响产气效果且维修困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以连续进出料的动态干法厌氧发酵设备和方法。其用途之一是利用有机固体废弃物(如畜禽粪便、作物秸杆、酒糟等)和专用能源作物生产沼气和有机肥料，其优点在于没有沼液，不存在二次污染问题；容纳厌氧发酵物料的卧式转筒仓可在转动时保持密封并连续进出料，温度、含水率、PH值等厌氧发酵参数易于控制，产气均匀，适合沼气产业化；物料在反应器内不断再混合，处于动态厌氧发酵状态，容积产气率高，占地面积小。本发明的设备(见图I、图2)包括一个用于容纳厌氧发酵物料的卧式转筒仓(即厌氧反应器)4、与卧式转筒仓进料端相连的进料螺旋机2、与卧式转筒仓出料端相连的出料螺旋机5、(进料和出料)螺旋机与卧式转筒仓两端连接处的滑动密封装置3、设置在进料螺旋机前的原料预混及调整装置1，其特征在于进料螺旋机2、卧式转筒仓4、出料螺旋机5依次串接，原料预混及调整装置I设置在进料螺旋机2前；滑动密封装置3中的滑动空间
3-6和压盖3-4，可使滑动密封体3-5在支座3-1内随着卧式转筒仓4的转动而紧贴封头板
4-1滑动。所述卧式转筒仓4为一个可绕轴线转动的中空圆柱体，其轴线与水平面稍呈一定角度，进料端略高，卧式转筒仓4缓慢转动时，其内壁的抄板4-2抄起并撒落物料，使物料从进料端向出料端移动；卧式转筒仓4的两端为圆形封头板4-1,封头板4-1正中间有圆孔，进料螺旋机2、出料螺旋机5通过圆孔与卧式转筒仓4同轴线插入式安装。所述与卧式转筒仓4进料端相连的进料螺旋机2，其机壳2-1为一圆管，推进物料的螺旋形叶片焊接在转轴2-2上，叶片为前后两段，中间是无叶片区段2-4，无叶片区段的长度不小于2倍叶片直径。螺旋转动时，后段螺旋叶片2-3推动物料至无叶片处，随着螺旋持续转动，后续物料不断推进，将无叶片区段的物料向前挤压，形成密实料柱并越过该区段，再由前段螺旋叶片2-5推出。无叶片区段的高湿度密实料柱可起到气密作用。进料螺旋机2机壳外部有导气套筒2-6，可将卧式转筒仓4中产生的气体导出。与卧式转筒仓4出料端相连的出料螺旋机5无导气套筒，其余结构与进料螺旋机2相同(无叶片区段为5-4)。下文为叙述方便，将进料螺旋机2的导气套筒(即进料螺旋机2的最外壳)和出料螺旋机5的机壳(即出料螺旋机5的最外壳)统称为螺旋机“外壳”。卧式转筒仓4两端圆形封头板4-1中间的圆孔直径分别大于进料、出料螺旋机的外壳尺寸，且间隙必须足够大，以保证卧式转筒仓4转动时不与进料螺旋机2、出料螺旋机5发生干涉，这一间隙由滑动密封装置3密封。滑动密封装置3由固装(如焊接)在卧式转筒仓4封头板4-1外且与卧式转筒仓4同轴线的支座3-1,及注油嘴3-2、垫圈3-3、压盖
3-4、圆环状的滑动密封体3-5组成。滑动密封体3-5装在支座3-1中，其内环面(3_5_1)紧压在螺旋机外壳上，沿螺旋机外壳形成全圆周的密封；压盖3-4使滑动密封体3-5的侧平 面(3-5-2)与封头板4-1外平面紧密接触，滑动密封体3-5的外环面(3-5-3)和支座3_1 之间有一个滑动空间3-6，滑动密封体3-5随着卧式转筒仓4的转动可在支座3-1内紧贴封头板4-1滑动。在卧式转筒仓4的轴线存在径向跳动误差(此误差不可避免)的情况下，这一“滑动”功能可确保滑动密封装置3可靠密封。滑动密封体3-5的内环面和侧平面的密封材料应吸油性能良好且有一定弹性，通过注油嘴3-2向滑动空间3-6内注入润滑脂，使密封材料保持浸润，以加强密封效果，同时减少磨损。所述设置在进料螺旋机2前的原料预混及调整装置I，为一敞口的卧式混合机，上部装有可加入热水或蒸汽的喷淋管1-1，内有搅拌桨叶1-2。利用本发明的连续进出料动态干法厌氧发酵设备进行干法厌氧发酵的方法之一是以农业有机固体废弃物为原料生产沼气和有机肥料(见图3)。将畜禽粪便、作物秸杆等农业有机固体废弃物原料装入好氧发酵槽13，翻动物料促使其好氧发酵。将经过好氧发酵达到一定温度的原料和沼气发酵接种物按比例加入原料预混及调整装置1，再根据既定的温度、含水率及PH值等厌氧发酵参数值，加入一定温度的水(或蒸汽)、调节剂，搅拌均匀，使原料与接种物的预混及温度、含水率、PH值的调整同时完成。进料螺旋机2将混合调整后的物料送入卧式转筒仓4，出料螺旋机5将发酵剩余物从卧式转筒仓4排出，卧式转筒仓4两端的两个滑动密封装置3和进料螺旋机2的无叶片区段2-4中的密实料柱、出料螺旋机5的无叶片区段5-4中的密实料柱协同作用，使卧式转筒仓4转动时保持密封并能连续进出料。仓内物料被抄板4-2翻搅并从进料端向出料端逐渐移动，保持动态厌氧发酵状态生产沼气，水力滞留期大约为20天。发酵剩余物的大部分作为有机肥料，小部分返回原料预混及调整装置1，作为新原料的沼气发酵接种物。卧式转筒仓4内产生的沼气经进料螺旋机2的导气套筒2-6导出，进入贮气柜6，再经脱硫器7、脱水器8、沼气风机9、调压器10、沼气流量计11等沼气净化、输配装置，大部分向外供气，用于炊事或发电等，少量用于沼气锅炉12，为原料预混及调整装置I提供所需热水(或蒸汽)。
图I为本发明的设备示意图。
图2为本发明设备局部(滑动密封处)放大示意图。图3为利用本发明的设备生产沼气和有机肥料的工艺示意图。
具体实施例方式—个直径3m、长15m,容积106m3的卧式转筒仓,转速为4rpm,厌氧发酵水力滞留期21天，沼气生产能力为100m3/d。每天所需经过好氧发酵的牛粪和玉米秸杆粉混合料1800kg、沼气发酵接种物450kg。二者混合物总重2250kg，含水率约60%、温度50°C左右。 在冬季水温为0°C的情况下，进料时要将物料调整为适合中温厌氧发酵的含水率(70% )和温度(42°C )，需要在原料预混及调整装置中加入温度为18°C的水750kg，沼气锅炉回用沼气量为6m3/d左右。附图标记I——原料预混及调整装置1-1-喷淋管1-2——搅拌桨叶2——进料螺旋机2-1-机壳2-2-转轴2-3——后段螺旋叶片2-4——无叶片区段2-5——前段螺旋叶片2-6——导气套筒3——滑动密封装置3-1——支座3-2——注油嘴3-3-垫圈3-4——压盖3-5——滑动密封体3-5-1-内环面3-5-2-侧平面3-5-3-外环面3-6-滑动空间4——卧式转筒仓4-1——圆形封头板4-2-抄板5——出料螺旋机5-4——无叶片区段6——贮气柜7——脱硫器
8——脱水器9——沼气风机10-调压器11-沼气流量计12——沼气锅炉13—好氧发酵槽沼气
水固体物料
I
权利要求
1.一种可以连续进出料的动态干法厌氧发酵设备，由原料预混及调整装置(I)、进料螺旋机(2)、滑动密封装置(3)、卧式转筒仓(4)、出料螺旋机(5)组成，其特征在于进料螺旋机(2)、卧式转筒仓(4)、出料螺旋机(5)依次串接且同轴线安装，原料预混及调整装置(I)设置在进料螺旋机(2)前；进料螺旋机(2)和卧式转筒仓(4)进料端的相接处、出料螺旋机(5)和卧式转筒仓(4)出料端的相接处均有滑动密封装置(3)。
2.根据权利要求I所述的进料螺旋机(2)，其特征在于机壳(2-1)为一圆管，推进物料的螺旋形叶片焊接在转轴(2-2)上，叶片为前后两段，中间是无叶片区段(2-4)，机壳外部有导气套筒(2-6)。
3.根据权利要求I所述的卧式转筒仓(4)，其特征在于为一个用于容纳厌氧发酵物料且可绕轴线转动的中空圆柱体，其轴线与水平面稍呈一定角度，进料端略高，内壁有抄板(4-2)，两端圆形封头板(4-1)正中间有圆孔，进料螺旋机(2)、出料螺旋机(5)通过圆孔与卧式转筒仓(4)同轴线插入式安装，圆孔孔径分别大于进料螺旋机(2)和出料螺旋机(5)的外壳尺寸，在卧式转筒仓(4)转动时不与螺旋机外壳干涉。
4.根据权利要求I所述的滑动密封装置(3)，主要由支座(3-1)、压盖(3-4)、滑动密封体(3-5)组成，其特征在于支座(3-1)固装在卧式转筒仓(4)的圆形封头板(4-1)外，且其中心线与卧式转筒仓⑷同轴线；圆环状的滑动密封体(3-5)装在支座(3-1)内，其内环面(3-5-1)紧压在螺旋机外壳上，形成全圆周的密封；支座(3-1)和滑动密封体(3-5)之间有一个滑动空间(3-6)，压盖(3-4)使滑动密封体(3-5)的侧平面(3-5-2)与封头板(4_1)外平面紧密接触，滑动密封体(3-5)随着卧式转筒仓(4)的转动可在支座(3-1)内紧贴封头板(4-1)滑动。
5.一种通过权利要求I所述的可以连续进出料的动态干法厌氧发酵设备进行干法厌氧发酵的方法，其特征在于两个滑动密封装置(3)和(进料、出料)螺旋机的两个无叶片区段(2-4)、(5-4)中的密实料柱，协同实现卧式转筒仓(4)在转动中密封和连续进出料；物料在密封的卧式转筒仓(4)中被抄板(4-2)翻搅，并从进料端向出料端缓慢移动，实现动态厌氧发酵；在原料预混及调整装置(I)中将原料与厌氧接种物的预混合及温度、含水率、PH值等厌氧发酵参数的调整同时完成。
全文摘要
一种新型干法厌氧发酵设备及其方法。其特征在于容纳厌氧发酵物料的卧式转筒仓可在转动时保持密封并连续进、出料，原料与厌氧发酵接种物的预混合及温度、含水率、pH值等厌氧发酵参数的调整同时完成。该设备用于生产沼气时，其优点在于没有沼液，不存在二次污染问题；厌氧发酵参数易于控制，产气均匀，适合沼气产业化；物料在反应器内不断再混合，处于动态厌氧发酵状态，容积产气率高，占地面积小。
文档编号C12P5/02GK102776121SQ20111012041
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者韩捷, 韩迪 申请人:韩捷, 韩迪