[发明专利]用于生物质材料的固态甲烷发酵的方法及其发酵设备系统

权利要求书

1.用于通过固体生物质材料的固态发酵产生生物气的方法，其包括如下步骤：

(1)将生物质材料制成颗粒；

(2)将颗粒导入酸性发酵区；

(3)在保持氧浓度为0.01％-5.0％的半好氧条件下或兼性厌氧条件下，使颗粒中的生物质材料进行固态酸性发酵；

(4)通过压缩从生物质材料的颗粒中去除氧气来增加颗粒的密度；

(5)将致密颗粒转移至甲烷发酵区中；和

(6)在厌氧条件下，使致密颗粒中的生物质材料在甲烷发酵区中进行甲烷发酵。

2.根据权利要求1产生生物气的方法，其中步骤(1)中颗粒化的生物质材料具有不超过100mm的粒度。

3.根据权利要求1产生生物气的方法，其中通过挤压生物质材料经过模具来进行步骤(1)中生物质材料的颗粒化。

4.根据权利要求3产生生物气的方法，其中在至少0.5MPa的压力下经过直径为7-100mm的模具进行生物质材料的挤压。

5.根据权利要求1产生生物气的方法，其中将步骤(1)中用来颗粒化的生物质材料预先与氢氧化钙或氧化钙混合，氢氧化钙或氧化钙的量按重量计是生物质材料质量的0.001％至5％。

6.根据权利要求1产生生物气的方法，其中步骤(6)中经过尺寸调整的生物质材料的致密颗粒具有的水含量按湿基质量计为80％至85％。

7.根据权利要求1产生生物气的方法，其中在步骤(6)的甲烷发酵后回收发酵残余物，将该发酵残余物干燥用作固体燃料。

8.根据权利要求7产生生物气的方法，其中用过热蒸汽加热固体燃料后，在800℃或更高温度加热以产生热分解气体。

9.通过固体生物质材料的固态发酵产生生物气的设备系统，该设备系统包括：酸性发酵罐，其具有将固体生物质材料制成颗粒的装置和带有可移动阀门的空气入口；和具有颗粒压缩装置的甲烷发酵罐，其通过用于隔开的可移动阀门与酸性发酵罐相连。

10.根据权利要求9的设备系统，其中酸性发酵罐装有：与输送机相连的生物质材料的进料槽，具有在顶端成形的模具的挤压机，经过模具与挤压机相连的向上倾斜的底表面；甲烷发酵罐通过可移动阀门与酸性发酵罐相连，所述阀门通过角度控制制动器打开或关闭，所述甲烷发酵罐的上表面装有压力机压制头，底表面成形为沿浆料储存装置的方向向下倾斜；和再循环机构，用于将浆料储存装置中收集的浆料返回到甲烷发酵罐中。

11.根据权利要求9的设备系统，其中进一步提供用于对生物质材料进行预处理的去除金属的机构。

12.根据权利要求9的设备系统，其中甲烷发酵罐在发酵残余物的出料口处装有干燥箱。