CN113149387A - 一种用于控制牛粪水沼气产量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，包括以下步骤：S1：在调节池和发酵池之间铺设输送管道，并通过输送管道将牛粪水输送至发酵池内；S2：在输送管道上预设加热器，且加热器位于调节池与发酵池之间；S3：通过加热器，将输送管道内的牛粪水加热至合适的发酵温度后，送入发酵池内。在牛粪水注入发酵池前，使牛粪水达到发酵所需要的温度；入池后即可发酵，提高发酵池的发酵空间使用率，缩短发酵池的使用周期；利用微生物在发酵的过程产生的热量，使得发酵池内的牛粪水后期发酵时无需加温，降低能源的消耗。解决了将加热设备铺设在发酵池内，导致加热效果衰减，加热设备维护难度大、沼气停产以及开挖清池的费用高和清淤耗时长的问题。
Description
技术领域
本发明涉及牛粪再生利用技术领域，具体为一种用于控制牛粪水沼气产量的方法。
背景技术
目前，在绝大多数的中大型牧场中，其发酵系统依赖于在发酵池内的加热，以便牛粪水达到适合的发酵温度。其加热手段为，在发酵池内铺设相当多的碳钢管，在碳钢管内循环热水。
但是上述方案，存在的问题如下：1.维护难度大，极易造成沼气停产热水管路布置在发酵池底混凝土内或在池内(池深4.5-5米)，热水管若被腐蚀造成泄漏，需要开挖清池，会造成某一路发酵池停产，其清淤施工的开挖费和耗时相当高，且管路错综，管路密集且行程较长，排故难度大；
2.随使用时间增加，损耗不可控，一旦出现漏点，补水量大，热能损害大；
3.发酵池空间有限，所以提供给发酵的时间取决于牛粪水根据发酵池容积的周转时间；
4.在牛粪水注入发酵池后需逐步增温至适合的温度，导致发酵效率降低，即无法充分利用在发酵池内的推进时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，包括以下步骤：
S1：在调节池和发酵池之间铺设输送管道，并通过所述输送管道将所述调节池内的牛粪水输送至所述发酵池内；
S2：在所述输送管道上预设加热器，且所述加热器位于所述调节池与所述调节池之间；
S3：通过所述加热器，将所述输送管道内的牛粪水加热至合适的发酵温度后，送入所述发酵池内。
作为本发明的优选技术方案：所述加热器的加热温度为30-42摄氏度。
作为本发明的优选技术方案：所述输送管道为不锈钢管，且管道内径为100毫米。
作为本发明的优选技术方案：所述调节池用于将牛粪水的浓度调节至7.5％-11％；比重为1.11-1.13；PH值为7-8。
作为本发明的优选技术方案：所述加热器为热交换器，并通过循环水道将牛粪水预热。
作为本发明的优选技术方案：所述循环水道与发电机高温缸套水板换二次侧连接或者与锅炉烟气余热回收冷凝器连接或者与汽水换热机组的二次侧连接。
作为本发明的优选技术方案：所述循环水道依次与发电机高温缸套水板换二次侧连接再与锅炉烟气余热回收冷凝器连接，再与汽水换热机组的二次侧连接后再与热交换器连接。
采用上述技术方案，本发明的有益效果是：1.由于将加热器设置在调节池和调节池之间，因此在牛粪水注入发酵池前，使牛粪水达到发酵所需要的温度，同时也使得加热器的管线外语外部，进而便于检修和维护；
2.由于提前可以实现牛粪水的预热，因此牛粪水入池后，即可发酵，提高发酵池的发酵空间，缩短发酵池的使用周期；
3.利用微生物在发酵的过程产生的热量，使得发酵池内的牛粪水后期发酵时无需再次加温，降低能源的消耗。
4.综上所述该方案解决了将加热设备铺设在发酵池内，导致加热设备维护难度大、沼气停产以及开挖清池的费用高和清淤耗时长的问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为现有技术沼气产量的曲线变化图；
图3为本工艺是沼气产量的曲线变化图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“正面”、“上表面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，包括以下步骤：S1：在调节池和发酵池之间铺设输送管道，并通过所述输送管道将所述调节池内的牛粪水输送至所述发酵池内；S2：在所述输送管道上预设加热器，且所述加热器位于所述调节池与所述调节池之间；S3：通过所述加热器，将所述输送管道内的牛粪水加热至合适的发酵温度后，送入所述发酵池内。
通过上述技术方案，由于将加热器设置在调节池和调节池之间，因此在牛粪水注入发酵池前，使牛粪水达到发酵所需要的温度，同时也使得加热器的管线外语外部，进而便于检修和维护；由于提前可以实现牛粪水的预热，因此牛粪水入池后，即可发酵，提高发酵池的发酵空间，缩短发酵池的使用周期；利用微生物在发酵的过程产生的热量，使得发酵池内的牛粪水后期发酵时无需再次加温，降低能源的消耗。
综上所述该方案解决了将加热设备铺设在发酵池内，导致加热设备维护难度大、沼气停产以及开挖清池的费用高和清淤耗时长的问题。为了进一步的便于对比，请参阅下表：
另外，为了进一步的凸显该工艺的有益效果，将现有技术沼气产量的曲线变化图(如图2)和采用本工艺是沼气产量的曲线变化图(如图3)作对比，通过上述对比可以发现，采用该工艺后，牛粪水产出的沼气量持续时间长，曲线变化率低，因此使得沼气的产量可控性强。
考虑能源经济性和可实施性，所述加热器的加热温度为30-42摄氏度，即通常所说的“中温发酵”，通过中温发酵其有益效果相对于“高温发酵”和“低温发酵”如下表：
因此中温发酵最为合适。
为了解决牛粪水中的蛋白质对加热器牛粪水侧产生结痂，导致加热器的加热能力下降，根据目前的材料技术，可采取表面改性的工艺，对不锈钢材料来说很容易做到；因此所述输送管道为不锈钢管，由于管道内径为100毫米，可以避免未消化的草料将牛粪水侧堵塞，进一步的保证牛粪水的流速，缩短牛粪水的停留时间，避免牛粪水在输送管道内产生结痂。除此之外，还可以在调节池内还需要对进入的牛粪进行充分的搅匀，以避免杂物堵塞输送管道，引发牛粪水在输送管道内结痂，
为了能够准确的选择合适的热交换器的负荷，可以按照以下计算方式进行选择，即，根据实测，浓度为7.5-11％的牛粪水的比热容为： (3.8～4.0)*103KJ/L/℃(以下计算按照4.0*103KJ/L/℃进行)。
当1万头牛的牧场，每日10％浓度牛粪水处理量约1500-1800立方/天，即平均62.5-75立方/小时；
当牛粪水初始温度为16度时：
把牛粪水从16度加热到38度，所需热量Q＝牛粪水流量* (38-16)*4.0*103*103/3.6*106；
则所需热量Q＝1527KWH对应62.5立方/小时；
Q＝1833KWH对应75立方/小时；
通过上述计算方式，该工艺使得10％左右浓度的牛粪水比热容具有一个清晰的界定值，并通过该数值就能设计出所需热交换器的热负荷。
与现有的牛粪水的参数一致，所述调节池用于将牛粪水的浓度调节至7.5％-11％；比重为1.11-1.13；PH值为7-8，因此该工艺不需要改变现有的牛粪水参数。
在热源的选择上，由于牧场设备配置的不同，同时考虑热源可维护性强，对能源吃干榨尽的原则以及跑冒滴漏风险低这几方面，热源可参考以下配置：所述加热器为热交换器，并通过循环水道将牛粪水预热。
其中，所述循环水道与发电机高温缸套水板换二次侧连接或者与锅炉烟气余热回收冷凝器连接或者与汽水换热机组的二次侧连接。
进一步的，所述循环水道依次与发电机高温缸套水板换二次侧连接再与锅炉烟气余热回收冷凝器连接，再与汽水换热机组的二次侧连接后再与热交换器连接。
通过上述技术方案，利用循环水在加热牛粪水后的回水温度，可以选择性的经过发电机高温缸套水板换二次侧，锅炉烟气余热回收冷凝器，以及汽水换热机组的二次侧对循环水做逐级加热；
发电机高温缸套水余热利用：发电机缸套水一次侧温度一般为 70-85度，为高品位热源；锅炉烟气温度一般在150度-300度不等；若在夏季室外温度较高的环境，且牛粪水进料温度较高，用这两者余热即可将牛粪水加热至30度以上。
在使用不同的加热工艺温度后发现，牛粪水前置预加热的效果不但发酵更充分更及时，对发酵池内牛粪水发酵前推过程中热损可以由发酵菌自身发热来弥补。在冬季沼气的产量据统计提升了约20-30％。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在调节池和发酵池之间铺设输送管道，并通过所述输送管道将所述调节池内的牛粪水输送至所述发酵池内；
S2：在所述输送管道上预设加热器，且所述加热器位于所述调节池与所述调节池之间；
S3：通过所述加热器，将所述输送管道内的牛粪水加热至合适的发酵温度后，送入所述发酵池内。
2.根据权利要求1所述的一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，其特征在于：所述加热器的加热温度为30-42摄氏度。
3.根据权利要求1所述的一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，其特征在于：所述输送管道为不锈钢管，且管道内径为100毫米。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，其特征在于：所述调节池用于将牛粪水的浓度调节至7.5％-11％；比重为1.11-1.13；PH值为7-8。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，其特征在于：所述加热器为热交换器，并通过循环水道将牛粪水预热。
6.根据权利要求5所述的一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，其特征在于：所述循环水道与发电机高温缸套水板换二次侧连接或者与锅炉烟气余热回收冷凝器连接或者与汽水换热机组的二次侧连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于控制牛粪水沼气产量的方法，其特征在于：所述循环水道依次与发电机高温缸套水板换二次侧连接再与锅炉烟气余热回收冷凝器连接，再与汽水换热机组的二次侧连接后再与热交换器连接。
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