近零能耗智能化多元废弃物干发酵技术和装置

成果编号：24632

价格：80

完成单位：农业农村部南京农业机械化研究所

单位类别：中国农科院系统院所

完成时间：2018年

成熟程度：小批量生产阶段

服务产业领域：现代农业

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发布人：受理处在线

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本成果应用于农村有机废弃物生物质干法厌氧转化利用领域，针对我国沼气干发酵中原料干物质浓度高而导致的进出料难、发酵原料预处理难、传热传质效率低、产气率低且产气不稳定等问题，研究开发一种近零能耗智能化多元废弃物干发酵装置，可处理多元废弃物（作物秸秆、畜禽粪便、尾菜、易腐垃圾等），采用序批式进料，通过预处理、进料、厌氧发酵、过程调控、出料的工艺流程，实现多元废弃物资源化利用。开展以多元有机固体废弃物为主要发酵原料预处理技术、增保温技术、高效传质传热技术、机械化进出料技术、干发酵装置密封技术、实时在线运程监控技术以及沼渣生产有机肥等技术研究与生产试验。重点围绕柔性顶膜车库式干发酵库结构、发酵库密封技术、多功能预处理设备开展了创新性技术研究。经专家组技术评价认为，该项成果总体达到国内领先水平，其中柔性顶膜车库式干发酵技术和发酵库密封技术达到国际先进水平。现成果在江苏海门、无锡、苏州等地建立试验示范工程，已经历了5年的研究与生产应用，应用稳定、安全可靠，无故障出现。通过处理秸秆、畜禽粪便等农业废弃物获得沼气、沼渣有机肥、沼液等产品，直接销售为农民带来了可观的经济利益，同时沼气还可发电、供气提高了农民的生活水平。

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成果介绍

科技计划：国家级：国家科技支撑计划“规模化沼气发酵系统系列关键设备产业化与工程应用示范” 省部级：农业部农村能源综合建设项目“多元化混合原料干法发酵产沼气新技术研究与示范”、江苏省科技支撑计划“农作物秸秆开发沼气及工业化关键技术研究与开发”“多元固体废弃物联合干法发酵产沼气关键技术研究与应用” 其他：江苏省自然科学基金“干湿联合车库式发酵打捆秸秆产甲烷特性及分子生态学机理研究”

成果形式：新技术、新工艺、新装备、其他

合作方式：技术转让、技术咨询、技术服务

参与活动：

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 26 项
已授权专利,其中:发明专利 14 项
专利号:
201610853272.5
201610275437.5
201410551001.5

成果简介

综合介绍

创新要点

1、开发秸秆等原料粉碎、浸泡、搅拌混合与输送一体化预处理机。可将秸秆等发酵原料切碎和螺旋浸泡混合有机组合； 2、采用柔性顶膜+车库式干发酵库体+库底构建沼液池一体化结构设计，提高容积产气量，节省占地面积。 3、进出料门采用冲气圈+机械压条密封+柔性顶膜采用水密封耦合一体化结构设计，密封安全、可靠。 4、采用分步效率提升增温策略和反应器复合保温措施，实现反应装置全年近零能耗中温发酵。

技术指标

1、容积产气率：≥0.5m3/m3.d； 2、发酵原料固含率范围：15[%]-25[%] 3、发酵温度范围：0℃-55℃； 4、发酵压力范围：800pa-1200pa； 5、处理能力：秸秆1.5-2t/m3.y，粪污0.5-0.8t/m3.y。

其他说明

1、原料适用性广泛，可以直接处理农作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾、尾菜、中药材渣等可用于发酵的多元固体有机物，发酵原料来源广泛。本项目研究开发的可移动式研制秸秆切碎、药剂浸湿及物料混合多功能一体化作业装备用于预处理发酵原料，能够大大节省预处理成本。 2、进料出料机械化程度高，可使用通用的装载机等工程机械，设备效率高，通用性强。 3、发酵装置模块化设计、稳定性高，发酵装置为地面车库型混凝土结构，模块化结构，易扩展。在发酵装置中没有搅拌器等运动部件，因此系统的可靠性很高，且没有搅拌器和管道，发酵不受干扰物质如塑料、木块、沙石等的影响，不需花费人力和设备将其在发酵前检出。发酵库体采用机械式压条+冲气圈+水耦合密封结构设计，密封安全可靠。 4、产气效率高，其容积产气率≥0.5m3/m3.d，沼气中甲烷浓度高(含硫量远远低于湿法沼气，只有50-300ppm，可以不经洗气直接供沼气发动机使用)。 5、装置能耗低，采用分步效率提升增温策略和反应器复合保温措施，实现反应装置全年近零能耗中温发酵。 6、装置建设和运营成本低，占地面积小，适于建设年处理发酵固体有机物1万吨以上、年产沼气100万立方米以上的大型沼气工程。 7、产物高值化利用，发酵剩余物含沼液较少，所以不用脱水处理，发酵剩余物经简单的过筛和较短时间的堆肥即可用作园林肥料或农作物肥料，因而存储和后处理费用低，价值高。耗水量比起湿法大大降低，没有污水排放，大大节省了水费和污水处理费。

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