CN105802844A - 一种自升温秸秆两相沼气发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自升温秸秆两相沼气发酵装置。它解决了现有沼气发酵罐发酵温度受光照条件的影响，产气不稳定等技术问题。本自升温秸秆两相沼气发酵装置，包括内部具有空腔的壳体和密封罐，密封罐处于壳体内，壳体内部设置有隔板，密封罐下部固定在隔板上，壳体下部处开设有出液口,在壳体外设置有输送管，输送管一端与出液口密封连通，输送管上设置有输送泵，密封罐由上至下设置有一根进液管，进液管下端处于密封罐下部处，进液管上端由密封罐的顶板穿出，进液管上端与输送管的另一端相连通，密封罐处还设置有出液管，出液管下端处于密封罐内，出液管上端由密封罐的顶板穿出与一根回液管的中部相连通。本发明具有产气效果好的优点。

Description

一种自升温秸秆两相沼气发酵装置

技术领域

本发明属于沼气发酵技术领域，涉及一种沼气发酵装置，特别是一种自升温秸秆两相沼气发酵装置。

背景技术

沼气，化学名为甲烷，是各种有机物质，在隔绝空气(还原条件)，并在适宜的温度、PH值下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气属于二次能源，并且是可再生能源。沼气是通过沼气发酵而获得的，它是指有机物质(如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体(沼气)的过程。

经检索，如中国专利文献公开了一种沼气发酵罐【申请号：201310098329.1；公告号：CN103173351A】。这种沼气发酵罐，包括罐体，其特征在于，所述的罐体中部或底部密封连接若干超导管，超导管的传热段在所述的罐体内，超导管的集热段在所述的罐体外，所述的超导管集热段外设有用于封闭集热管外部空间的封闭部，封闭部与所述的罐体密封连接，所述的封闭部由集热段上方的透光部和支撑透光部的支撑部组成，所述的透光部和支撑部为透光玻璃或PVC塑料，所述的超导管集热段表面涂覆吸热涂料。

该专利中公开的沼气发酵罐虽然换热效果好，但是，该沼气发酵罐采用超导管集热段表面涂覆吸热涂料来保证发酵温度，发酵温度受光照条件的影响，产气不稳定、产气效率低，因此，设计出一种自升温秸秆两相沼气发酵装置是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种自升温秸秆两相沼气发酵装置，该沼气发酵装置具有不依赖外源热量、固液两相分离、产气效果好的特点。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种自升温秸秆两相沼气发酵装置，包括内部具有空腔的壳体和密封罐，其特征在于，密封罐处于壳体内，壳体上部具有开口，壳体上部处还设置有能将所述开口封闭住的盖板，密封罐上部具有内开口，密封罐上部具有顶板，壳体内部设置有隔板，隔板将壳体的空腔分隔成上空腔和下空腔，所述的密封罐下部固定在隔板上，隔板上还开设有若干过滤孔，壳体下部处开设有出液口，出液口处于隔板下方，在壳体外设置有输送管，输送管一端与出液口密封连通，输送管上设置有输送泵，密封罐由上至下设置有一根进液管，进液管下端处于密封罐下部处，进液管上端由密封罐的顶板穿出，进液管上端与输送管的另一端相连通，密封罐处还设置有出液管，出液管下端处于密封罐内，且出液管下端位于进液管下端的上方，出液管上端由密封罐的顶板穿出与一根回液管的中部相连通，回液管与出液管相垂直，回液管两端处均连接有沼液喷头，沼液喷头的喷口向下设置；所述密封罐采用金属材料制成，所述的密封罐上部还连接有沼气排出管，沼气排出管中设置有电磁阀，沼气排出管能与一沼气存储装置相连通。

本沼气发酵装置的工作原理如下：

a、在壳体的上空腔内预先加入秸秆、腐熟剂和氮素，通过腐熟剂对秸秆进行酸化腐熟，该过程可形成酸化液，酸化液从隔板上的过滤孔中渗漉到壳体的下空腔中存储；

b、酸化液液位上升到一定高度后，输送泵将酸化液输送到密封罐中，完成进料过程；

c、酸化液在密封罐中进行厌氧发酵产生沼气，沼气从沼气排出管输出到沼气存储装置中；

d、进料过程中，控制电磁阀使沼气排出管处于关闭，经过发酵的沼液从回液管被压至沼液喷头，通过沼液喷头将沼液喷洒在秸秆上部，将降解物溶解形成酸化液，带入壳体的下空腔中储存，完成沼液中氮素等营养成分的循环利用；

e、酸化腐熟产生大量热量，被密封罐中的厌氧发酵充分利用，实现其自动升温，保证连续稳定产气的同时，实现能量的循环利用，产气效果好。

所述的输送管上还设置有过滤网和第一单向阀，过滤网和第一单向阀处于出液口和输送泵之间。

采用以上结构，通过过滤网可对输送管中的酸化液进行过滤，避免其出现堵塞，过滤方便；通过第一单向阀保证进液管中的酸化液单向流动，防止密封罐内沼气压力上升时，沼液回流。

所述的壳体内壁处固定有保温层。

采用以上结构，通过保温层可避免壳体内的热量散失，保温效果好。

所述的沼气存储装置为一存储袋。

采用以上结构，通过存储袋可将沼气进行收集，方便其运输。

所述的隔板通过一升降定位结构设置在壳体内壁处，所述升降定位结构包括定位板一和定位板二，定位板一固定在壳体其中一内壁上，定位板二固定在壳体另外一对应的内壁上，定位板一处开设有滑槽一，定位板二处开设有滑槽二，所述的隔板一端设置在滑槽一中，隔板另一端设置在滑槽二中，在隔板中部的下方设置有升降气缸，升降气缸的缸体固定在壳体内底板上，升降气缸的活塞杆竖直向上，升降气缸的活塞杆与隔板下部相固定，在隔板下部还固定有液位传感器，液位传感器处于密封罐的正下方，液位传感器通过线路与一控制器相连接，所述的控制器固定在盖板下部处，所述的升降气缸通过线路与所述的控制器相连接。

当下空腔的使用空间不足时，液位传感器检测到下空腔内的液位过高，液位传感器将信号传递给控制器，控制器控制升降气缸动作，升降气缸的活塞杆带动隔板向上移动，随着隔板的向上移动，可将下空腔的空间调大，调节方便。

所述过滤孔的孔径为1-3cm。

所述沼气排出管上还设有压力传感装置；沼气排出管与储气装置间还设有气液分离装置。

采用该结构，通过压力传感装置，当密封罐内压力达到设定值时，沼气自动输送到沼气贮存装置中；通过气液分离装置将沼气携带的液体分离。

与现有技术相比，本自升温秸秆两相沼气发酵装置具有以下优点：

1、本发明中壳体内酸化腐熟产生的热量可被密封罐充分利用，实现其自动升温，保证连续稳定产气的同时，实现能量的循环利用，产气效果好。

2、壳体和密封罐中的物质可循环流动，采用该一体循环发酵的方式，节约空间，管理方便。

3、秸秆酸化腐熟后，无需处理即是优质的有机肥，在固体发酵状态下，且采用序批式进出料，可实现酸化降解相对稳定，进出料方便。

4、采用两相发酵，厌氧发酵原料为液态酸化液，沼渣残留少；沼液被循环用于酸化淋洗，外排少，减少对环境的污染，环境污染小；沼液中的氮素等营养成分可循环流动，减少酸化中氮素和水的补充次数，资源利用率高。

5、壳体内壁处固定有保温层，采用该结构，通过保温层可避免壳体内的热量散失，保温效果好。

6、通过过滤网可对输送管中的酸化液进行过滤，避免其出现堵塞，过滤方便。

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图中，1、壳体；2、定位板一；3、液位传感器；4、隔板；4a、过滤孔；5、升降气缸；6、过滤网；7、输送泵；8、输送管；9、定位板二；10、密封罐；11、进液管；12、出液管；13、盖板；14、顶板；15、沼气排出管；16、存储袋；17、控制器；18、回液管；19、沼液喷头；20、第一单向阀；21、压力传感装置；22、电磁阀；23、气液分离装置；24、第二单向阀。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本自升温秸秆两相沼气发酵装置，包括内部具有空腔的壳体1和密封罐10，壳体1采用发泡保温材料制成；密封罐10处于壳体1内，壳体1上部具有开口，壳体1上部处还设置有能将开口封闭住的盖板13，密封罐10上部具有内开口，密封罐10上部具有顶板14，壳体1内部设置有隔板4，隔板4将壳体1的空腔分隔成上空腔和下空腔，密封罐10下部固定在隔板4上，密封罐10的下部通过螺栓连接的方式固定在隔板4上；隔板4上还开设有若干过滤孔4a，过滤孔4a的孔径为1-3cm，在本实施例中，过滤孔4a的数量为三十个，过滤孔4a的孔径为2cm；壳体1下部处开设有出液口，出液口处于隔板4下方，在壳体1外设置有输送管8，输送管8一端与出液口密封连通，输送管8的一端通过螺纹连接的方式与出液口密封连通；输送管8上设置有输送泵7，密封罐10由上至下设置有一根进液管11，在本实施例中，进液管11下端处于距密封罐10底部1/5处；进液管11下端处于密封罐10下部处，进液管11上端由密封罐10的顶板14穿出，进液管11上端与输送管8的另一端相连通，进液管11的上端通过螺纹连接的方式与输送管8的另一端相连通，且输送管8的另一端穿入壳体1内；密封罐10处还设置有出液管12，出液管12下端处于密封罐10内，且出液管12下端位于进液管11下端的上方，在本实施例中，出液管12下端位于距密封罐10底部3/5处；出液管12上端由密封罐10的顶板14穿出与一根回液管18的中部相连通，回液管18与出液管12相垂直，回液管18两端处均连接有沼液喷头19，沼液喷头19的喷口向下设置；密封罐10采用金属材料制成，在本实施例中，密封罐10采用不锈钢或铝合金制成；可使密封罐10具有较好的导热性能；密封罐10上部还连接有沼气排出管15，沼气排出管15上连接有第二单向阀24；沼气排出管15中设置有电磁阀22，通过控制器17与电磁阀22相连接；沼气排出管15能与一沼气存储装置相连通；沼气排出管15上还设有压力传感装置21；沼气排出管15与储气装置间设有气液分离装置23；通过压力传感装置21，当密封罐10内压力达到设定值时，沼气自动输送到沼气贮存装置中；通过气液分离装置23将沼气携带的液体分离，在本实施例中，压力传感装置21和气液分离装置23为现有技术；沼气存储装置为一存储袋16，在本实施例中，存储袋16采用市场上可以买到的现有产品；采用该结构，通过存储袋16可将沼气进行收集，方便其运输；在本实施例中，采用两相发酵，厌氧发酵原料为液态酸化液，沼渣残留少；沼液被循环用于酸化淋洗，外排少，减少对环境的污染，环境污染小；沼液中的氮素等营养成分可循环流动，减少酸化中氮素和水的补充次数，资源利用率高；壳体1内壁处固定有保温层，在本实施例中，保温层的材料为珍珠岩；采用该结构，通过保温层可避免壳体1内的热量散失，保温效果好。

如图1所示，输送管8上还设置有过滤网6和第一单向阀20，过滤网6和第一单向阀20处于出液口和输送泵7之间，采用该结构，通过过滤网6可对输送管8中的酸化液进行过滤，避免其出现堵塞，过滤方便；通过第一单向阀20保证进液管11中的酸化液单向流动，防止密封罐10内沼气压力上升时，沼液回流。

如图1所示，隔板4通过一升降定位结构设置在壳体1内壁处，升降定位结构包括定位板一2和定位板二9，定位板一2固定在壳体1其中一内壁上，定位板一2通过螺栓连接的方式固定在壳体1其中一内壁上；定位板二9固定在壳体1另外一对应的内壁上，定位板二9通过螺栓连接的方式固定在壳体1另外一对应的内壁上；定位板一2处开设有滑槽一，定位板二9处开设有滑槽二，隔板4一端设置在滑槽一中，隔板4另一端设置在滑槽二中，在隔板4中部的下方设置有升降气缸5，升降气缸5的缸体固定在壳体1内底板上，升降气缸5的缸体通过螺栓连接的方式固定在壳体1内底板上；升降气缸5的活塞杆竖直向上，升降气缸5的活塞杆与隔板4下部相固定，升降气缸5的活塞杆通过螺栓连接的方式与隔板4下部相固定；在隔板4下部还固定有液位传感器3，在隔板4下部通过螺栓连接的方式固定有液位传感器3，液位传感器3采用市场上可以买到的现有产品；液位传感器3处于密封罐10的正下方，液位传感器3通过线路与一控制器17相连接，控制器17固定在盖板13下部处，控制器17通过螺栓连接的方式固定在盖板13下部处；升降气缸5通过线路与控制器17相连接，在本实施例中，控制器17采用市场上可以买到的单片机，单片机控制气缸和传感器的程序为现有，其程序不需要重新编辑。

本沼气发酵装置的工作原理如下：

a、在壳体1的上空腔内预先加入秸秆、腐熟剂和氮素，通过腐熟剂对秸秆进行酸化腐熟，该过程可形成酸化液，酸化液从隔板4上的过滤孔4a中渗漉到壳体1的下空腔中存储；

b、酸化液液位上升到一定高度后，通过输送泵7将酸化液输送到密封罐10中，完成进料过程；

c、酸化液在密封罐10中进行厌氧发酵产生沼气，沼气从沼气排出管15输出到存储袋16中；

d、进料过程中，控制电磁阀22使沼气排出管15处于关闭，经过发酵的沼液从回液管18被压至沼液喷头19，通过沼液喷头19将沼液喷洒在秸秆上部，将降解物溶解形成酸化液，带入壳体1的下空腔中储存，完成沼液中氮素等营养成分的循环利用；

e、酸化腐熟产生大量热量，被密封罐10中的厌氧发酵充分利用，实现其自动升温，保证连续稳定产气的同时，实现能量的循环利用，产气效果好。

当下空腔的使用空间不足时，液位传感器3检测到下空腔内的液位过高，液位传感器3将信号传递给控制器17，控制器17控制升降气缸5动作，升降气缸5的活塞杆带动隔板4向上移动，随着隔板4的向上移动，可将下空腔的空间调大；在本实施例中，可将密封罐10与壳体1的上空腔的容积比调为1/9，与壳体1的下空腔的容积比调为1/1；采用该结构，通过壳体1内的酸化降解产生足够的酸化液，满足密封罐10内沼气发酵的需求，实现物料平衡。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种自升温秸秆两相沼气发酵装置，包括内部具有空腔的壳体和密封罐，其特征在于，密封罐处于壳体内，壳体上部具有开口，壳体上部处还设置有能将所述开口封闭住的盖板，密封罐上部具有内开口，密封罐上部具有顶板，壳体内部设置有隔板，隔板将壳体的空腔分隔成上空腔和下空腔，所述的密封罐下部固定在隔板上，隔板上还开设有若干过滤孔，壳体下部处开设有出液口，出液口处于隔板下方，在壳体外设置有输送管，输送管一端与出液口密封连通，输送管上设置有输送泵，密封罐由上至下设置有一根进液管，进液管下端处于密封罐下部处，进液管上端由密封罐的顶板穿出，进液管上端与输送管的另一端相连通，密封罐处还设置有出液管，出液管下端处于密封罐内，且出液管下端位于进液管下端的上方，出液管上端由密封罐的顶板穿出与一根回液管的中部相连通，回液管与出液管相垂直，回液管两端处均连接有喷头，喷头的喷口向下设置；所述密封罐采用金属材料制成，所述的密封罐上部还连接有沼气排出管，沼气排出管中设置有电磁阀，沼气排出管能与一沼气存储装置相连通。

2.根据权利要求1所述的自升温秸秆两相沼气发酵装置，其特征在于，所述的输送管上还设置有过滤网和第一单向阀，过滤网和第一单向阀处于出液口和输送泵之间。

3.根据权利要求2所述的自升温秸秆两相沼气发酵装置，其特征在于，所述的壳体内壁处固定有保温层。

4.根据权利要求3所述的自升温秸秆两相沼气发酵装置，其特征在于，所述的沼气存储装置为一存储袋。

5.根据权利要求1所述的自升温秸秆两相沼气发酵装置，其特征在于，所述的隔板通过一升降定位结构设置在壳体内壁处，所述升降定位结构包括定位板一和定位板二，定位板一固定在壳体其中一内壁上，定位板二固定在壳体另外一对应的内壁上，定位板一处开设有滑槽一，定位板二处开设有滑槽二，所述的隔板一端设置在滑槽一中，隔板另一端设置在滑槽二中，在隔板中部的下方设置有升降气缸，升降气缸的缸体固定在壳体内底板上，升降气缸的活塞杆竖直向上，升降气缸的活塞杆与隔板下部相固定，在隔板下部还固定有液位传感器，液位传感器处于密封罐的正下方，液位传感器通过线路与一控制器相连接，所述的控制器固定在盖板下部处，所述的升降气缸通过线路与所述的控制器相连接。

6.根据权利要求1所述的自升温秸秆两相沼气发酵装置，其特征在于，所述过滤孔的孔径为1-3cm。

7.根据权利要求5所述的自升温秸秆两相沼气发酵装置，其特征在于，所述沼气排出管上还设有压力传感装置；沼气排出管与储气装置间还设有气液分离装置。