CN101613658A - 生物质气反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物质气反应装置，主要由反应床单体(1)、均恒器(2)、立柱(3)、限流器(4)、进料泵(8)、支架(20)、连接器(21)、托床(27)和加热池(9)组成。反应床设为三层，每层上的反应床单体(1)之间为串联式组合，进料泵(8)既作进料用，又作料液循环用。反应床单体(1)核心设备采用软体材料制作，产品可折叠，运输方便，可工厂化生产。本发明涉及新能源和环保领域，是一个仿动物学原理的生物质制气装置，可广泛应用于有机污水、生活垃圾、人畜粪便、农作物秸秆等有机物的处理。

Description

生物质气反应装置
本发明涉及一种仿生生物质气反应装置，是一种仿动物学原理的新型生物质气反应装置，为城乡工农业生产及人们生活所产生的有机废弃物治理提供一种新的处理装置。
一、技术领域
本发明涉及一种生物质气反应装置，属于新能源和环保的技术领域，是一种处理有机废弃物及生活垃圾的成套装置，是一种制取生物质气新技术。可广泛应用于工业有机污水、生活污水、生活垃圾、畜禽粪便、农作物秸秆等有机物的生物化处理。
二、背景技术
目前，还没有这种形式的生物质气反应装置产品及技术，现有的近似于该技术的沼气发生器，也没有类似该技术及产品类型。沼气发生器(工程)目前仅有三种类型：一、水泥池，现场手工用水泥制作，沼气池施工技术要求高，施工速度慢，漏气现象普遍存在，且由于沼气中的硫化氢腐蚀，沼气池的使用寿命短，难以适应推广规模的需求；二、钢质类发生器，目前又分为三种主流工艺，即利蒲罐、搪瓷板罐、钢板罐，均为现场制作、焊接或一张一张板装配，同样存在着施工强度大、难度高、时间长、安全性差等问题，难以广泛推广和应用。三、由本人率先发明(已有多项外观设计专利)的折叠式软体系列沼气发生器，可批量实现工厂化生产，但由于受材质性能的局限，难以将沼气发生器做到近百立方米，甚至上千立方米。上述三种类型的沼气发生器，目前还存在着产气率低，出料难等诸多缺陷。另有本人申报的制取甲烷反应堆，虽然可实现规模化生产，但工厂生产难度大，生产工艺复杂。因此，限制了生物质气在工农业生产和人们生活中的大规模推广应用。
我国发展生物质气已有几十年的历史了，近年来连续六年中央1号文件中要求推广沼气，把沼气推广列入为三农项目和民生工程的内容之一。我国目前户用沼气已有近2500万口，大中型沼气工程近30000处，在世界经济危机的今天，我国政府又把沼气项目列入扩内需、保增长项目之中，仅09年中央财政投入沼气项目就达80亿元，规划中每年将安排400亿元建设推广沼气项目。随着发展速度日益加快，未来三年国家三农及环保发展对沼气新产品、新技术的需求越来越为迫切。
近年来，我国城镇建设、工业、农业和养殖业的规模都在迅猛扩大，城镇生活垃圾和污水总量发展很快，年增长速度约5％～8％，但治理利用率却很低，如北京和上海等大城市对生活垃圾的无害化治理仅为2％～5％，较好的城市也只有5％～10％；工业排污水的企业约有近百万家，大中型养殖企业约有三十万家，农作物秸秆每年约8亿吨，这些废弃有机物目前的治理和利用的总量也还不到30％，这不仅浪费了资源，污染了水源和环境，也危害了人们的身体健康。另外，随着经济的发展和人们生活水平的提高，环境恶化加剧，污染日益严重，全球增温加快；能源紧张短缺的形势越来越严峻，世界性争夺能源成了全球主要不安定因素，开发新的环境治理装置和替代能源技术迫在眉睫。
据不完全统计，我们如能将上述这些资源采用生物发酵气化处理，每年把所产生的生物质气用于发电，所发的电量相当于我国目前发电总量的20％以上，同时也治理了环境，还提供了大量的优质有机肥。因此，开发新型的生物质气反应装置势在必行，迫切需要。
三、发明内容
本发明是要提供一种仿动物学原理的生物质气反应装置，采用仿生反应床形式将有机物进行生物化处理，使该装置在运行过程中自身能耗少，产量高，并可使该装置在工厂化制造过程中便于加工制造，且成本低廉。
本发明为达到上述目的，是用这样的方式实现的：仿生生物质气反应装置，主要是由反应床单体、连接器、均恒器、限流器、进料泵、支架、电动排液阀、连通管、连接管、回流管、输气管、加热池、储液池等组成。将装置中的核心设备反应床单体用塑料布制成管状结构、可折叠装运，展开使用，既可单个使用，也可多个串联或并联使用。反应床单体上设有进料口、出料口、出气口和排渣阀，反应床单体放在托床上使用，生产、运输、现场装配简单方便，因此，可实现成套装置的工厂化、模块化、标准化、规模化生产制造。
成套装置中，主体装置反应床分为上、中、下三层，运行时，当进料泵将发酵原料泵入均恒器中，发酵原料可自流运行直至溢流到加热池或储液池(即类似动物吃喝与排粪便的方式，这样可使自身耗能降到最小)。
为适应大工程的需要，得到节约用地和自流的目的，将成套装置设置为上、中、下三层，每层有两个以上反应床串联或并联起来使用，这样既可节省用地又可实现自流运行。
反应床单体之间的连接是用连接器，上、中、下每层之间用限流器过渡连接，这样可使每层中的料液始终是满的，不会被吸走，装置运行时所产生的生物质气由输气管输送至用气设备使用。
本发明的实现，技术解决方案是一种生物质气反应装置，主要由反应床单体(1)、均恒器(2)、立柱(3)、限流器(4)、电动排液阀(6)、储液池(7)、进料泵(8)、加热池(9)、加热系统(10)、进料管(11)、连接管(12)、回流管(13)、输气管(14)、用气设备(19)、支架(20)、连接器(21)、托床(27)、螺丝(24)、均恒器支架(25)组成。其中，进料管(11)将进料泵(8)与均恒器(2)连接起来；连接管(12)将反应床单体(1)、限流器(4)、电动排液阀(6)连在一起，输气管(14)将反应床单体(1)与用气设备(19)连通，回流管(13)一端连接于连接管(12)上，另一端通向加热池(9)，连接器(21)将上、中、下各层中的反应床单体(1)分别串联组合成一起，立柱(3)与拉杆(22)、支架(20)间用螺丝(24)固定成整体，托床(27)为网格状，周边挂扣在支架(20)上，反应床单体(1)直接放在托床(27)上。其特征在于：限流器(4)上的连通管(15)设置高于反应床单体(1)，储液池(7)设在系统的最低处，反应床单体(1)设有上、中、下三层，每层由2个以上串联或并联组成。仿动物学原理，将均恒器(2)设在系统的最高处，并有均恒器支架(25)支撑，料液泵入均恒器(2)后可自流运行，加热池(9)和储液池(7)设在系统的低处，可自动排料。进料泵(8)既作进料使用，又作料液循环使用。反应床单体(1)上设有进料口(17)、出料口(18)、出气口(16)和排渣阀(5)。
限流器(4)上设有连通管(15)。
托床(27)周边均设有连接扣(23)。
立柱(3)、支架(20)和拉杆(22)均有螺丝孔(26)。
本发明的实现，技术解决方案是在均恒器前设有加热池，使原料在加热池内进行加热酸化发酵，同时可沉砂和隔离有害杂物。
本发明的实现，技术解决方案是在系统中设有回流管，当进料泵工作时，反应床单体中的料液溢流经过回流管流至加热池，形成大循环，产生动力作用，从而提高反应床的产气量。
本发明的实现，技术解决方案是将反应床单体设为上、中、下三层，每层由二个以上反应床单体串联或并联起来，可组成几百立方米容积至几千立方米容积规模。
本发明的实现，技术解决方案是用加热系统给系统保持恒温，加热的热能可以是太阳能、沼气、秸秆气或液化天然气等。
本发明的实现，技术解决方案是该装置的支架、立柱、拉杆由单根组成，现场组装时用螺丝连接，这样可方便生产和运输。
本发明的实现，技术解决方案是反应床单体上设有排渣阀，可定期排放渣泥。
本发明的实现，技术解决方案是均恒器设在系统的高处，加热池设在系统的低处，进料泵既作进料使用，又可作料液循环使用。
本发明与现有常规的类似装置相比具有以下优点：
1.适应广。由于本发明可处理生活垃圾、秸秆、粪便等各类有机物，并可实现规模化处理，因此，可在生活垃圾、秸秆、粪便等各类有机物生物化处理中广泛推广适应。
2.自身耗能少。由于本发明只设有一个进料泵，可使装置运行时自身耗能减少70％，从而减少运行成本。
3.产气效率高。系统中使料液产生流动，实现动态发酵，使产气率达到提高。
4.可实现工厂化生产。由于本发明的核心设备反应床单体采用软体折叠材料制作，产品可折叠运输，这样便于在工厂内工厂化、标准化、模块化、规模化生产。
5.清渣和维护安全。由于本发明采用块装组合，模块化集成，且单体产品直径小，维护及清渣时操作人员不用进入体内，可直接在外部操作。避免了像同类产品(沼气工程)操作人员进入池内维护或清渣时造成人员伤亡等事故的发生，可确保管理操作人员的安全。
四、附图说明
以下结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是本发明的原理结构图(为了便于看图，立柱、支架、托床两头省略一些)，图2是本发明的下层及整体平面图(本连接为串联方式)，图3是本发明的局部剖视放大图，图4是本发明的托床局部展开图。实施时不受本图限制。
图中：1反应床单体，2均恒器，3立柱，4限流器，5排渣阀，6电动排液阀，7储液池，8进料泵，9加热池，10加热系统，11进料管，12连接管，13回流管，14输气管，15连通管，16出气口，17进料口，18出料口，19用气设备，20支架，21连接器，22拉杆，23连接扣，24螺丝，25均恒器支架，26螺丝孔，27托床。
参照图1，本发明的工作原理是这样的：发酵原料先进入加热池(9)，进行加热和酸化反应，同时去砂、石、泥、金属和漂浮物(这些杂物定期人工清出)，料液加热酸化后经进料泵(8)泵入均恒器(2)中再自行流入反应床进行生物反应，产生生物质气，生物质气经输气管(14)供用气设备(19)使用；料液从出料口(18)处经限流器(4)后流入下层反应床，底层直接流入加热池或定期排入储液池。储液池中的料液直接作优质有机肥使用。
参照图1，本发明加热所用的热能可以是发电余热、太阳能、燃气、秸秆气或地源热泵等。
参照图1，本发明所需的电力来源为电网(本发明中未作详细描述)。
参照图1，本发明中的进料泵(8)，既作进料使用，又作料液循环使用。
参照图3，立柱(3)、支架(20)和拉杆(22)是用螺丝(24)一一连接固定的。
参照图1，均恒器支架(25)是专用于支撑均恒器(2)用的。
参照图3，反应床单体(1)是直接放置在托床(27)的。
参照图1，限流器(4)是用来保持每层反应床单体(1)里的料位高度作用。
参照图1，排渣阀(5)是用来定期人工排放渣泥用。
五、具体实施方式
本发明实例是这样实现的：
本发明的反应床单体(1)和托床(27)是用市场买来的塑料布(如EVA涂层布、PVC涂层布、红泥塑料布等)经高频焊机热合而成的，且反应床单体(1)上设有进料口(17)、出料口(18)和出气口(16)，托床(27)是网格结构，周边设有连接扣(23)。限流器(4)和连接器(21)是塑料管(如PVC管、PE管、PPR管等管材)热熔焊接制成的。立柱(3)、支架(20)和拉杆(22)用市场买来的钢管下料、钻孔、镀锌制成的，立柱(3)、拉杆(22)、支架(20)上均设有螺丝孔(26)。这些产品均是定制的装置。
本发明的加热系统(10)、进料泵(8)、排渣阀(5)和电动排液阀(6)都是从市场上买来的标准产品。
本发明的输气管(14)、进料管(11)、连接管(12)、回流管(13)和螺丝(24)均是从市场上买来的标准材料。
本发明的加热池(9)和储液池(7)是用砖、砂、石和水泥在现场施工形成的。
使用本发明时，先将本发明中所述的所有定制的装置、标准产品及标准材料运入使用现场，在现场进行装配。装配时参照图1和图3，先将立柱(3)、支架(20)、拉杆(22)用螺丝(24)一一组装起来，挂上托床(27)，接着将反应床单体(1)摆放到托床(27)上放平整，用连接器(21)将每层上的反应床单体(1)串联起来。将进料泵(8)放入预先做好的加热池(9)内，用进料管(11)把进料泵(8)与均恒器(2)连接起来，用连接管(12)将均恒器(2)、反应床单体(1)、限流器(4)与电动排液阀(6)连接起来；用输气管(14)将反应床单体(1)与用气设备(19)连接起来；将回流器(13)的一端与底层的连接管(12)连接，另一端通向加热池(9)，安装好加热系统(10)，连接好进料泵(8)和电动排液阀(6)的电源线，整体安装就全部完毕了。
安装好装置、设备后即可投料运行。运行方式同前面所述的工作原理过程相同。
在运行前期，启动时先将料液投入加热池(9)中加热酸化，待有可燃气排出时，即可开启进料泵(8)进料，料液进入反应床单体(1)内即可产气运行。
本发明的用气设备(19)可以是发电机、锅炉、液化装置等，也可直接输送给居民做生活用能或采暖用能使用。
本发明装置所排出的料液是优质的有机肥料，可直接作肥料使用，不会造成二次污染或资源浪费。

Claims (5)

1、本发明是一种生物质气反应装置，主要由反应床单体(1)、均恒器(2)、立柱(3)、限流器(4)、电动排液阀(6)、储液池(7)、进料泵(8)、加热池(9)、加热系统(10)、进料管(11)、连接管(12)、回流管(13)、输气管(14)、用气设备(19)、支架(20)、连接器(21)、托床(27)、螺丝(24)、均恒器支架(25)组成。其中，进料管(11)将进料泵(8)与均恒器(2)连接起来；连接管(12)将反应床单体(1)、限流器(4)和电动排液阀(6)连成一起，输气管(14)将反应床单体(1)与用气设备(19)连通，回流管(13)一端连接于连接管(12)上，另一端通向加热池(9)，连接器(21)将上、中、下各层中的反应床单体(1)分别串联组合在一起，立柱(3)与拉杆(22)、支架(20)间用螺丝(24)固定成整体，托床(27)为网格状，周边挂扣在支架(20)上，反应床单体(1)直接放在托床(27)上。其特征在于：限流器(4)上的连通管(15)设置高于反应床单体(1)，储液池(7)设在系统的最低处，反应床单体(1)设有上、中、下三层，每层由2个以上串联或并联组成。仿动物学原理，将均恒器(2)设在系统的高处，并有均恒器支架(25)支撑，料液泵入均恒器(2)后可自流运行，加热池(9)和储液池(7)设在系统的低处，可自动排料。进料泵(8)既作进料使用，又作料液循环使用。
2、根据权利要求1所述的生物质气反应装置，其特征是：限流器(4)上设有连通管(15)。
3、根据权利要求1所述的生物质气反应装置，其特征是：托床(27)的周边均设有连接扣(23)。
4、根据权利要求1所述的生物质气反应装置，其特征是：立柱(3)、支架(20)和拉杆(22)均有螺丝孔(26)。
5、根据权利要求1所述的生物质气反应装置，其特征是：反应床单体(1)上设有进料口(17)、出料口(18)、出气口(16)和排渣阀(5)。
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