生物质原料预处理装置、方法制造方法及图纸

公开了一种生物质原料预处理装置、方法，该装置包括：壳体，其包括混合腔以及与该混合腔连接的出料口和两个进料通道，所述出料口上安装有出料阀，所述出料口与发酵罐相连，所述混合腔和所述两个进料通道内分别设有对原料进行搅拌的搅拌器；加热器，其设置在所述壳体上对添加到所述混合腔内的原料进行加热；以及控制器，其连接所述出料阀和所述发酵罐的密度传感器，并根据所述密度传感器传递的发酵罐内密度信号计算出发酵物的固含率，同时结合预先设置的map图确定适合该固含率的最佳进料速度，以此控制所述出料阀的开度。本发明专利技术有效解决在利用干式厌氧发酵方法处理废弃物时进出料困难、搅拌不均、发酵周期长等问题。发酵周期长等问题。发酵周期长等问题。

【技术实现步骤摘要】
生物质原料预处理装置、方法


[0001]本专利技术属于生物质的干式厌氧发酵工艺领域，特别涉及生物质原料预处理装置、方法。

技术介绍

[0002]随着畜禽产业以及农副产品加工产业的快速发展，环境污染问题也越来越严重。据估算，中国畜禽粪便约38亿吨，40％以上未有效利用；年产农作物秸秆约10.4亿吨,20％未有效利用。通过干式厌氧发酵处理秸秆、畜禽粪等，可以生产可再生能源，有效应对环境和能源危机。然而中国对干式厌氧发酵技术的研究起步较晚，存在进出料困难、搅拌不均匀、传热传质差、发酵周期长等问题。
[0003]在现有发酵处理系统中，进料装置及进料方法直接影响着进料情况、搅拌均匀程度和发酵效率等。按照进料方式不同，一般将厌氧发酵工艺分为批式和连续式。在批式发酵过程中，水解、酸化、产气相继进行，发酵过程为非稳态状态。在连续式进料发酵过程中，水解、酸化、产气可同时进行，厌氧过程处于稳态状态，有利于避免过程中产物抑制。两种方式都有一定的弊端，不同固含率时，发酵装置发酵产气率不同。而且，由于未对进料速率进行控制，存在搅拌不均匀现象，并间接影响微生物的生长环境，从而抑制发酵物发酵，降低发酵反应速率，影响发酵周期。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种生物质原料预处理装置、方法，有效解决在利用干式厌氧发酵方法处理废弃物时进出料困难、搅拌不均、发酵周期长等问题，从而提高生物质处理系统的能量利用率、发酵效率和产气率，提高废弃物利用率。
[0005]根据本专利技术实施例一方面，提供一种生物质原料预处理装置，包括：壳体，其包括混合腔以及与该混合腔连接的出料口和两个进料通道，所述出料口上安装有出料阀，所述出料口与发酵罐相连，所述混合腔和所述两个进料通道内分别设有对原料进行搅拌的搅拌器；加热器，其设置在所述壳体上对添加到所述混合腔内的原料进行加热；以及控制器，其连接所述出料阀和所述发酵罐的密度传感器，并根据所述密度传感器传递的发酵罐内密度信号计算出发酵物的固含率，同时结合预先设置的map图确定适合该固含率的最佳进料速度，以此控制所述出料阀的开度。
[0006]根据本专利技术实施例另一方面，提供一种生物质原料预处理方法，包括：将原料送入到所述的生物质原料预处理装置的所述两个进料通道内，利用所述两个进料通道内的所述搅拌器对原料进行搅拌，提高原料的粉碎化程度，同时提高搅拌均匀性，使原料初步粉碎，然后将搅拌后的原料送入所述混合腔内进行混合，利用所述加热器和所述混合腔内的所述搅拌器对所述混合腔内的原料做加热和搅拌预处理，经过预处理后的原料通过所述出料口送入到所述发酵罐内。
[0007]本专利技术采用生物质原料预处理装置对原料做预搅拌和预加热，提高原料初始发酵
温度，从而间接提高发酵过程中搅拌的均匀性，缩短发酵周期长度。本专利技术通过闭环反馈控制出料阀的开度，来控制预处理后原料进入发酵罐的流量，有效提高了发酵反应速率。本专利技术还有利于发酵反应热的利用，减少加热装置的加热量。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0009]图1为本专利技术一实施例提供的生物质原料预处理装置示意图。
[0010]图2为本专利技术一实施例提供的生物质原料预处理装置及发酵罐示意图。
[0011]图3为本专利技术一实施例提供的生物质原料预处理装置的控制框图。
具体实施方式
[0012]如图1至2所示，一种生物质原料预处理装置包括壳体10，壳体10包括混合腔11以及与混合腔11连接的出料口12和两个进料通道13，出料口12上安装有出料阀，出料口12与发酵罐14相连，混合腔11和两个进料通道13内分别设有对原料进行搅拌的搅拌器15。搅拌器包括搅拌轴16和设置在其上的叶片17。
[0013]生物质原料预处理装置还包括对添加到混合腔11内的原料进行加热的加热器。加热器包括布置在壳体10内壁的电磁线圈，电磁线圈与壳体10外壁之间具有聚氨酯保温层。壳体10采用导热系数很小的绝热材料制成。通过电源给电磁线圈提供交流电，实现对混合腔11内的原料的加热。
[0014]发酵罐14连接有收集发酵时产生的气体的气体收集装置18，气体收集装置18上具有监测内部气压的气体压力传感器。发酵罐14内还具有密度传感器。出料口12上的出料阀、发酵罐14内的密度传感器、气体收集装置18上的气体压力传感器连接至控制器。由控制器控制出料阀的开度，进而控制发酵罐14的进料速度规律。
[0015]发酵时，先将秸秆、畜禽粪污分别送入两个进料通道13，通过进料通道13中的搅拌器对秸秆、畜禽粪污分别做预搅拌；然后将经过预搅拌的秸秆、畜禽粪污送入到混合腔11内，通过混合腔11内的搅拌器对秸秆、畜禽粪污再次搅拌促使其混合，同时通过加热器对原料进行加热，使原料混合更均匀，提高初始发酵温度；最后将经过预处理后的原料通过出料口12送入到发酵罐14内。如图3所示，控制器发出信号控制出料阀开度，进而控制预处理后原料进入发酵罐的速度。控制器根据密度传感器传递的发酵罐内密度信号计算出发酵物的固含率，并根据预先设置的map图确定适合这一固含率的最佳进料速度，以此控制出料阀的开度。同时控制器根据气体收集装置中的气体压力传感器数据计算出发酵罐内的产气率，根据产气率对出料阀的开度进行修正，使发酵速度达到当前状况下的最佳发酵速度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质原料预处理装置，其特征在于，包括：壳体，其包括混合腔以及与该混合腔连接的出料口和两个进料通道，所述出料口上安装有出料阀，所述出料口与发酵罐相连，所述混合腔和所述两个进料通道内分别设有对原料进行搅拌的搅拌器；加热器，其设置在所述壳体上对添加到所述混合腔内的原料进行加热；以及控制器，其连接所述出料阀和所述发酵罐的密度传感器，并根据所述密度传感器传递的发酵罐内密度信号计算出发酵物的固含率，同时结合预先设置的map图确定适合该固含率的最佳进料速度，以此控制所述出料阀的开度。2.根据权利要求1所述的生物质原料预处理装置，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌轴以及设置在该搅拌轴上的叶片。3.根据权利要求1所述的生物质原料预处理装置，其特征在于，所述加热器包括布置在所述壳体内壁的电磁线圈，该电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦，熊新玲，郭雨佳，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：