[发明专利]一种木质纤维素原料厌氧发酵制沼气的反应系统及使用方法

权利要求书

1.一种木质纤维素原料厌氧发酵制沼气的反应系统，其特征在于：其包括进料池（1）、导流结构Ⅰ（2）、发酵主罐（4）、导流结构Ⅱ（6）、发酵副罐（8）、储气罐（14）、气路回流组件；其中进料池（1）通过管道与设置在发酵主罐（4）上部的导流结构Ⅰ（2）连通，发酵副罐下部通过导流结构Ⅱ（6）与发酵主罐下部连通；发酵主罐（4）通过通气阀（3）与储气罐（14）连通，储气罐下部通过气路回流组件与发酵副罐下部连通；发酵主罐下端设置有排料口（5）；其中发酵副罐（8）顶部设置有弹簧（7），弹簧（7）下端连接有压力承托板（10），发酵副罐罐体上设置有警报刻度线（9），发酵主罐（4）内设置有阳电极和/或阴电极，发酵副罐（8）中设置有1对脉冲电极、阳电极和/或阴电极，阳电极和/或阴电极、脉冲电极分别与电源连接；

所述导流结构Ⅰ和导流结构Ⅱ均为中空圆台结构，该结构内壁上设置有螺旋凸起，导流结构Ⅰ和导流结构Ⅱ的倾斜角α为35°~75°；

所述气路回流组件包括气体压缩机（13）、高压泵（12）、止回阀（11），发酵副罐（8）通过止回阀（11）与高压泵（12）连接，高压泵（12）通过气体压缩机（13）与储气罐（14）连通。

2.根据权利要求1所述的木质纤维素原料厌氧发酵制沼气的反应系统，其特征在于：发酵主罐和发酵副罐中阴电极和/或阳电极为棒状、平板状、螺旋状或网状。

3.根据权利要求1所述的木质纤维素原料厌氧发酵制沼气的反应系统，其特征在于：发酵副罐中脉冲电极为平板电极、同轴电极或针状电极。

4.根据权利要求1所述的木质纤维素原料厌氧发酵制沼气的反应系统，其特征在于：警报刻度线（9）压力设置为0.23MPa ~0.26MPa。

5.权利要求1-4任一项所述的木质纤维素原料厌氧发酵制沼气的反应系统的使用方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）将发酵原料破碎后，在进料池调节pH为6~8后，由管道从导流结构Ⅰ旋转进入发酵主罐和发酵副罐中，在10℃~60℃下进行厌氧发酵，发酵总固体含量浓度为2%~12%；

（2）发酵主罐和发酵副罐中发酵基质在持续低电压作用下进行厌氧发酵，产生沼气堆积在主罐顶部，罐体压强增大，使得主罐发酵基质压向发酵副罐中，其中低电压控制为0.01V~1.2V；

（3）当发酵主罐和发酵副罐中产生沼气增多时，发酵压力增大至0.23MPa~0.26MPa时，发酵副罐中压力将压力承托板推至警报刻度线，开启通气阀，将发酵主罐产生的沼气导入储气罐，同时通过气路回流结构中的气体压缩机吸入部分沼气，再通过高压泵将压缩沼气经过止回阀泵入发酵副罐中，此时对发酵副罐中基质进行脉冲放电，电场强度10 KV/cm ~50KV/cm，每次脉冲作用次数为1~4个脉冲；

（4）发酵主罐沼气排出后压力释放，压强减小，对发酵副罐中的发酵基质产生牵引力，同时发酵副罐中泵入的高压沼气与厌氧基质水汽混合后，整个基质密度降低，形成气举效果，发酵基质从发酵副罐经过导流构造Ⅱ进入发酵主罐并呈漩涡式上升，从而对发酵主罐中发酵基质起到高强度混合搅拌作用；

（5）当发酵副罐中的压力降至0.1MPa~0.15MPa时，关闭通气阀，发酵主罐继续厌氧发酵。