集装箱式生物质高温厌氧发酵中试设备研制

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:greenboy
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在我国,随着农业产业化、规模化的发展,农业废弃物的数量逐渐增多,为了更好地解决农业废弃物的污染问题,充分利用废弃物中的生物质能源,结合我国农村的具体情况,拟专门研发一种高温厌氧发酵设备,这种设备体积较小,运输方便,采用高温厌氧发酵工艺,发酵效率高,产气量能满足用户日常能源需求,旨在为农村沼气发酵工程提供一种新的可行方案。本人则负责设计和制造高温厌氧发酵中试设备,为中试试验研究提供设备支持。  本研究主要内容包括:⑴设计和制作了厌氧发酵中试设备的各个罐体,包括发酵罐,进料罐和出料罐。发酵罐筒体为圆柱形结构,上封头为圆形,下封头为圆锥体,发酵罐容积为2.03m3,进料罐和出料罐大小形状一致,均为圆柱体,容积为800L。⑵设计和制作了一套搅拌系统。搅拌系统是促进物料混合,温度均匀的设备,根据物料特性和现有制造条件,比较相关搅拌设备,最终设计选择折叶浆式叶轮作为搅拌器,搅拌轴外径为48.3mm,桨叶直径700mm,该搅拌器由电机通过减速机驱动,电机功率为3kW,搅拌器的固定转速为120r/min,试验表明搅拌系统能较好的完成搅拌任务,促进物料的发酵。⑶设计和制作了一套加热保温系统。这套系统可使设备在室外环境(4℃~10℃)下维持发酵罐罐内55℃的恒定高温,保障高温发酵的温度条件,加热设备主要由螺旋盘管、保温水箱、水泵、加热棒、温控器等组成,螺旋盘管为传热系数较大的镀锌钢管,钢管外径为26.9mm,盘管总长为56m。设置在保温水箱中的加热棒为水提供热能,在温控器的配合下保持水箱内水温稳定。在水泵作用下,热水在保温水箱,发酵罐和进料罐内的螺旋盘管中不断循环,将热量及时传递给发酵罐和进料罐内的物料中。保温措施主要是罐外覆盖一层厚度为30mm的橡塑板作为保温层,橡塑板具有保温效果好,阻燃的特性,橡塑板外还有一层铝箔,避免了雨水及其他杂物的侵蚀并减少热辐射损失,试验结果表明本系统对设备具有较好的保温加热效果。⑷在设计过程中,充分利用力学、热力学、自动控制等理论对相关构件进行分析,运用计算机软件Pro/E三维绘图,建立模型,并通过有限元软件对部分零件进行形变分析,最终选择最优的设计方案。⑸对整个中试设备进行了安装调试和试验,在制作过程中不断对设计进行了改进和完善,制作完成后对各个系统进行了调试,并在试验过程中维护设备的稳定运行,发现问题及时查明原因并解决。
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