[发明专利]一种秸秆沼气反应器

说明书

技术领域本发明属于以秸秆为原料发酵生产沼气的大型设备技术领域，涉及一种秸秆沼气反应器。

背景技术秸秆作为农业生产的主要废弃物，我国每年约产生6.4亿吨。目前主要以焚烧的手段进行处理，大量秸秆的露天燃烧，不仅不能有效利用这部分资源，还导致CO₂，SO₂等气体的排放，污染了空气，加重了全球气候变暖。因此，研究可行的秸秆处理利用方法，实现其资源化，既是农业可持续发展的需要，也是缓解当今中国面临的资源、能源、环境危机的重要途径。以农作物秸秆和畜粪为发酵原料，以沼气反应器为主要形式，建立以沼气为中心的新的能量——物质循环装置，使秸杆中的生物能以沼气这种可燃气体的形式缓慢地释放出来，实现农作物秸秆等生物质资源的高效洁净能源化利用，已经成为我国循环经济发展的重要组成部分。农作物秸秆经厌氧发酵制取沼气，把副产物沼渣和沼液作高效有机肥和养殖营养饵料，既利用了秸秆资源，又从饲料、燃料、肥料这三方面实现良性循环，这是秸秆最科学、最合理的利用技术之一。我国沼气工程技术从80年代以来日益完善，已形成较为完善的高效的且具有多种功能的工程技术装置。据统计，到2005年底，已建养殖场沼气工程3500处，年可处理畜禽粪便等废弃物8700万吨。至2010年，国家支持新建大中型沼气工程4000处左右。但是，我国在以秸秆为发酵原料的大型工业化制取沼气工程建设方面，几乎还是空白。国内仅有几家纯粹以秸秆为发酵原料的沼气工程，规模较小，能够正常运行的寥寥无几，究其原因，除了秸秆在收购、预处理、运输等方面成本太高以外，缺少真正适合以秸秆为发酵物料的沼气反应器技术也是制约秸秆沼气发展的重要原因。

目前，我国大型沼气工程技术包括USR、CSTR和HCF工艺，应用较多的是USR和CSTR工艺，小部分采用HCF。USR工艺是先对各类畜禽粪便和其它有机物进行预处理，除去大颗粒和粗纤维物质(进料TS浓度3-6％)后，进入USR反应器，USR反应器采用上流式污泥床原理，不使用机械搅拌，在中温条件下，视原料不同产气率在0.3-0.8之间。沼渣沼液COD浓度含量很高，一般用于农田施肥进行生态化处理，是典型的能源生态型工艺。CSTR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行粉碎处理，调整进料TS浓度8-13％范围内，进入CSTR反应器，CSTR反应器采用上进料下出料方式，并带有机械搅拌，产气率视原料和温度不同在1.2-5.0之间。沼渣沼液COD浓度和TS浓度含量高，一般不经固液分离即可直接用于农田施肥，是典型的能源生态型沼气工程工艺。我国以秸秆为发酵物的工程主要以USR为主，少量采用CSTR工艺。但无论USR工艺和CSTR工艺，都是应用于以粪便为主要发酵物料的沼气工程，在以秸秆为发酵物的沼气工程中存在下述缺陷：

1、进料出料非常困难，管道堵塞严重；

2、浮渣结壳现象严重；

3、沼渣排出困难，难以将新鲜物料与沼渣有效区分；

4、搅拌强度难以控制，能耗太高；

5、产气率低，厌氧消化效率低下。

总之，现有技术以秸秆为发酵原料的沼气工程、清洁能源工程中厌氧反应器存在效率低下、运行困难、进出料难度大、产气不平稳等技术问题，研制一种大型工业化生产秸秆沼气的厌氧反应器是目前亟待解决的课题。

发明内容本发明的目的是解决现有技术存在效率低下、运行困难、进出料难度大、产气不平稳等技术问题，提供一种秸秆沼气反应器，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明秸秆沼气反应器，它包括料液搅拌罐和反应器，所述料液搅拌罐的出料管通过进料泵和反应器的进料管连通；所述反应器的顶部设有PH值与温度检测装置、水平反冲口、倾斜反冲口、中心人孔、负压保护口、工艺人孔、溢流堰和正压保护装置；正压保护装置通过输料管与料液搅拌罐的上部连通；所述反应器内设有中心管，中心管的上端设有中心浮渣收集喇叭口和浮渣吸口，中心管的下端设有导流锥；所述中心管上设有分支管，分支管通过切换阀与料液搅拌罐底部的出料管连通；反应器的底部设有增温装置、排渣装置和料液分布管，料液分布管通过分配器与料液循环泵连通，分配器通过循环管与水平反冲口和倾斜反冲口连通；料液循环泵通过吸水管与设置在反应器上部的循环水吸口连通。所述循环管通过循环与反冲洗切换阀门与分配器连接。

所述中心人孔上设有沼气管和沼气放空管。

所述反应器与料液搅拌罐的罐外壁上设有保温层。

所述反应器内设加热盘管，盘管沿罐内壁敷设。