厭氧干發(fā)酵試驗(yàn)裝備及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，能源短缺的問題在世界范圍內(nèi)越來越突出，積極的探索研究新能源技術(shù)將是未來重點(diǎn)的研究方向。同時，我國城市生活垃圾以及農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)生的多元有機(jī)固體廢棄物逐年增多，很多在未處理或者處理不當(dāng)后，排入到自然環(huán)境中，造成近年來生態(tài)環(huán)境越來越惡化，使得多元有機(jī)固體廢棄物的處理逐漸引起了人們的關(guān)注。多元有機(jī)固體廢棄物處理既可以提供清潔能源，減緩能源短缺問題，又可以有效分解固體廢棄物使其避免直接排入到環(huán)境中造成環(huán)境污染問題。在處理有機(jī)固體廢棄物時，干式厭

2、氧發(fā)酵由于其處理時含固率高、無沼液外排、沼渣易于做成有機(jī)肥等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注和研究。
　　干式厭氧發(fā)酵既存在許多優(yōu)勢但也存在許多不足，不足在于本身含固率高，物質(zhì)流動性差造成發(fā)酵過程中傳質(zhì)傳熱差，溫度調(diào)節(jié)不均衡、物料容易酸化；系統(tǒng)的發(fā)酵工藝復(fù)雜，使得難以對其發(fā)酵過程進(jìn)行精確控制，特別是很多沼氣工程的控制系統(tǒng)還使用著人工的半自動控制，控制精度低且穩(wěn)定性差。厭氧菌發(fā)酵系統(tǒng)中溫度是主要控制參數(shù)，而且溫度控制精度的高低將直接影響到厭氧發(fā)酵物

3、料發(fā)酵的水平以及產(chǎn)氣量大小。因此本文在研究分析國內(nèi)外干發(fā)酵沼氣工程的基礎(chǔ)上，設(shè)計了單體發(fā)酵反應(yīng)器，對反應(yīng)器的增保溫性能以及系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行研究，主要研究：
　　（1）針對物料傳質(zhì)傳熱差、溫度調(diào)節(jié)不均衡及酸化等問題，設(shè)計了單體厭氧干發(fā)酵反應(yīng)器并進(jìn)行了建模仿真。對反應(yīng)器的保溫性進(jìn)行研究，選用合適的保溫材料，設(shè)計內(nèi)壁盤管輔助調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)溫度；利用增溫沼液，采用內(nèi)部噴淋方式解決物料中心內(nèi)部溫度傳質(zhì)傳熱問題，沼液噴淋間接反饋調(diào)節(jié)發(fā)酵庫物料

4、的酸堿性。
　　（2）對厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，在確定主要控制參數(shù)及控制目標(biāo)后，針對溫度在厭氧干發(fā)酵控制中的復(fù)雜性和重要性，重點(diǎn)對反應(yīng)器內(nèi)部溫度傳遞進(jìn)行研究。由于物料反饋抑制和溫度調(diào)節(jié)的大慣性、純滯后、非線性特點(diǎn)以及現(xiàn)階段還未有統(tǒng)一的干發(fā)酵反應(yīng)模型，工程控制的數(shù)學(xué)模型難以實(shí)現(xiàn)?；诂F(xiàn)有控制理論，利用沼液噴淋方式解決發(fā)酵增保溫問題，設(shè)計出適合發(fā)酵系統(tǒng)溫度控制的控制器，并進(jìn)行了仿真對比，分析其設(shè)計性能。
　　（3）對干