[发明专利]一种生物质发酵仿真系统及基于该系统的设备选型方法

说明书

本发明公开了一种生物质发酵仿真系统，包括参数输入模块、参数识别模块、生物发酵仿真模块、优化控制模块、仿真显示模块和规模参数输出模块；还公开了一种基于生物质发酵仿真系统的设备选型方法。本发明利用在电子计算机上建立的一套完整的生物质发酵仿真系统，利用该仿真系统对生物质发酵系统的结构和发酵行为进行动态仿真，从中得到包括前处理装置、反应器等生物质发酵装置的规模参数，以及生物质发酵系统的产气量、余热量、发电机装机容量、供热机组容量等量化参数。本发明极大的缩短了生物质发酵系统的研发周期，降低了研究成本，提高了生物质发酵系统实验和调试过程中的安全性。

技术领域

本发明涉及一种生物质发酵仿真系统及基于该系统的设备选型方法，属于生物质发酵工艺设计领域。

背景技术

随着生物工程技术的迅速发展，发酵工业的生产设备和规模不断扩大，生产过程对自动控制技术的要求越来越迫切。但是微生物发酵过程不同于一般的工业，它涉及生命体的繁殖过程。由于各种原料的物理特性、反应周期、反应速率、产气率、最佳反应温度和浓度等的差异性很大，导致了在工程设计中对原料的处理、发酵工艺及设备选型上有着很大的差别。传统的生物质发酵系统的工程设计研究方法存在周期长、研究成本高、安全性低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种生物质发酵仿真系统，该方法能够缩短生物质发酵系统的研发周期，降低研究成本，提高生物质发酵系统实验和调试过程中的安全性。还提供一种基于生物质发酵仿真系统的设备选型方法，通过该方法能够有效的得出生物质发酵系统中关键设备的规模。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种基于生物质发酵仿真系统的设备选型方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在生物质发酵仿真系统中输入原料参数，根据原料参数得出原料反应周期消纳量；

S2：根据步骤S1中所述的原料反应周期消纳量，得到前处理装置的规模；

S3：利用反应器备储系数，并根据步骤S1中所述的原料反应周期消纳量及反应器备储系数，得到反应器规模；

S4：包括建立原料反应曲线数据库，根据原料反应曲线数据库中的原理反应曲线数据，及步骤S2中所述的前处理装置的规模，及S3中所述的反应器规模，得出系统的日均进出料量；

S5：根据步骤S4中所述的日均进出料量，得出沼渣沼液产生量；将所述日均进出料量结合当地的气候条件参数，算出生物质发酵系统的热量损耗量及热量需求量；

S6：根据反应器规模和原料类型得出搅拌破壳频率和原料发酵过程中产生的气体成分；(原料类型可为农作物秸秆、养殖场产生的动物粪便、厨余剩余物和/或污泥等。)

S7：根据反应器规模、原料浓度参数和原料反应特性参数，同时利用水场作用原理参数得到产气率；(根据不同原料类型的生物质发酵反应，可选用不同的水场作用原理参数，进行最优化反应，从而得到最优产气率。)

S8：通过所述日均进出料量和产气率得出产气量，根据产气量得出储气柜容量；

S9：根据步骤S6中生成的气体成分确定脱硫工艺；

S10：根据产气量和步骤S9中的脱硫工艺得出生物质发酵系统的发电机装机容量；根据发电机装机容量确定发电系统的余热量；

S11：根据余热量和步骤S5中的热量损耗量及热量需求量，得到供热机组容量。

前述的一种基于生物质发酵仿真系统的设备选型方法，所述原料参数包括原料日产量和原料反应周期参数。