CN114163095A - 一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，包括自旋式圆形拱顶化粪池、阀门箱、脱水箱和储气罐；所述阀门箱内设有由三通管连接在一起的第一接管、第二接管和防爆泄压管；所述第一接管上分布有化粪池取气泄压阀，所述第一接管与所述沼气取气管连接；所述第二接管上分布有压差控制阀，所述第二接管与所述脱水箱的进气口连接；所述防爆泄压管上设有防爆泄压阀；所述脱水箱内设有脱水台，所述脱水台上分布有若干沼气通气道；所述脱水台上还分布有冷却组件；所述沼气通气道的进气口与所述第二接管连通，其出气口则与所述储气罐连通。采用本发明进行沼气取气具有节能、高效、自动化程度高等优点。

Description

一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统
技术领域
本发明涉及化粪池沼气取气技术领域，具体涉及一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统。
背景技术
自旋式圆形拱顶化粪池是全密封结构的单一罐体化粪池，其出水管的一端埋于罐体底部，且出水管上部设在高位，依靠化粪池内部的发酵、高温产生的高气压加快生活废物的分解，同时，依靠池内高压方式实现对经过发酵分解后的下层污水进行排水，即自旋式圆形拱顶化粪池内需要一直维持一定的高温高压状态才能正常工作，如本申请人申请的发明专利：自旋式圆形拱顶化粪池，申请号：2021106757104。因此，在对其进行取气时不能采用类似常规的取气方式，原因在于：1、自旋式圆形拱顶化粪池产生的沼气含有水气量相比一般沼气含水量高很多，进入储气罐前必须脱水；2、取气为保压取气，对自旋式圆形拱顶化粪池取气必须在高于池内工作气压且低于池体设定的防爆气压值之间取气，且取气过程要防止自旋式圆形拱顶化粪池内的气压低于工作所需气压同时还要确保储气罐的气压维持在储气罐的安全气压范围。因此，如何在满足上述条件下降低生产成本，实现节能取气是一大技术难题。
发明内容
本发明针对上述技术问题提供一种节能且效果好的适用于自旋式圆形拱顶化粪池的沼气节能取气系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，包括自旋式圆形拱顶化粪池、阀门箱、脱水箱和储气罐；所述自旋式圆形拱顶化粪池的上部设有沼气取气管；所述阀门箱内设有由三通管连接在一起的第一接管、第二接管和防爆泄压管；所述第一接管上分布有化粪池取气泄压阀，所述第一接管与所述沼气取气管连接；所述第二接管上分布有压差控制阀，所述第二接管与所述脱水箱的进气口连接；所述防爆泄压管上设有防爆泄压阀；所述脱水箱内设有脱水台，所述脱水台上分布有若干沼气通气道；所述脱水台上还分布有冷却组件；所述沼气通气道的进气口与所述第二接管连通，其出气口则与所述储气罐连通。
进一步的，所述脱水台由不锈钢或陶瓷材质制成，其呈上宽下小的圆锥台结构，其中部沿轴向分布有所述冷却组件，沿所述冷却组件的外周还开设有所述沼气通气道，所述沼气通气道呈螺旋结构自下而上开设且半径逐渐增大。
进一步的，所述冷却组件包括开设在所述脱水台中部的冷却腔，所述冷却腔内分布有若干冷却管，所述冷却管紧贴所述冷却腔的内壁分布。
进一步的，所述冷却组件为开设在所述脱水台中部的冷却道，所述冷却道呈螺旋结构自下而上开设且半径逐渐增大。
进一步的，所述脱水台由不锈钢或陶瓷材质制成，结构呈梭形，其中部沿轴向分布有所述冷却组件，沿所述冷却组件的外周还开设有所述沼气通气道，所述沼气通气道呈螺旋结构自下而上开设且半径先逐渐增大而后逐渐减小；所述冷却组件为开设在所述脱水台中部的冷却道，所述冷却道呈螺旋结构自下而上开设且半径先逐渐增大而后逐渐减小。
进一步的，所述脱水箱内还设有前置冷却装置；所述前置冷却装置包括冷却管体，所述冷却管体的下端设有进气管，上端设有出气管；所述冷却管体的管腔中部还设有呈倒置分布的漏斗状筛板；所述漏斗状筛板由不锈钢或陶瓷材质制成，其顶部封闭，其它区域则均匀开设有若干小孔；所述前置冷却装置的进气管与所述第二接管连通，其出气管与所述沼气通气道的进气口相连通。
进一步的，所述脱水箱的下部还设有冷却水收集腔，所述脱水箱的进气口开设在所述冷却水收集腔的上部，所述前置冷却装置的进气管与所述冷却水收集腔相通；所述冷却水收集腔的下部还设有排水管及排水管阀门。
进一步的，所述第二接管上还设有靶式流量开关；所述靶式流量开关分布在所述压差控制阀的后侧；所述冷却组件包括制冷系统，所述制冷系统的电路通断由所述靶式流量开关控制。
进一步的，所述沼气取气管上还设有阀门开关。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明设有的锥台状脱水台，直接在其内部集成开设有沼气通气道和冷却道，冷却道提供制冷效果，而沼气通气道设成螺旋结构，其中沼气自下而上通入，实现螺旋上升且冷凝脱水，同时产生离心作用力并高效地将沼气中的冷凝水甩到沼气通气道的内腔外壁上，同时，脱出的冷凝水沿着沼气通气道自上而下流出。同时，本发明设有的梭形脱水台，还能够在上述有益效果下相比锥台状更能提高脱水效果，因为梭形脱水台螺旋状的沼气通气道半径先逐渐增大而后逐渐减小，如此，能够促使通入的沼气先发散而后聚拢，进而显著提高沼气内混有的水汽的脱水率，提高沼气的干燥度。同时，本发明的脱水台结构能够将冷却道与沼气通气道进行分开设计，促使及时长期使用后沼气不容易泄露接触到冷却道，防止传统的冷却方式中出现沼气接触冷却管路而导致冷却管路被腐蚀(沼气中不仅含有水分而且还含有很多极具有腐蚀性的成分)，有效防止长期使用过程造成故障。
(2)设有的前置冷却装置，能够再次有效利用冷凝水的低温进行初步脱水，提高节能效果。
(3)设有的阀门箱能够起到确保自旋式圆形拱顶化粪池内气压不过低，以在取气后维持自旋式圆形拱顶化粪池的正常工作，同时，还起到防止过高气压进入储气罐，直接将过高气压沼气在进入脱水箱之前就卸掉，而不是在储气罐上设置防爆阀，即确保了经过耗能脱水的干燥沼气都能够100％使用；同时，只有在所述压差控制阀开路后有沼气流入才启动制冷系统，显著提高节能效果。
附图说明
图1是本发明的组合结构示意图；
图2是本发明锥台状脱水台的结构示意图；
图3是本发明的前置冷却装置与锥台状脱水台连接后的结构示意图；
图4是本发明锥台状脱水台的另一种实施方式的结构示意图；
图5是本发明梭形脱水台的结构示意图；
图6是本发明的前置冷却装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1～6所示，一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，包括自旋式圆形拱顶化粪池16、阀门箱25、脱水箱31和储气罐32；所述自旋式圆形拱顶化粪池包括进水管17和出水管18，其原理如本申请人申请的发明专利：自旋式圆形拱顶化粪池，申请号：2021106757104中所述的通过采用全密封结构的化粪池，依靠化粪池内部的发酵、高温产生的高气压以加快生活废物的分解，同时，出水管18的下端设于池底而其最高处设于化粪池的高位(最高液面以上)，进而依靠池内高压方式实现对经过发酵分解后的下层污水进行排水，而不是依靠池内液面高于出水管最高处进行自然排水。在对本自旋式圆形拱顶化粪池进行取气时，本发明在其上部设有沼气取气管19；所述沼气取气管上还设有阀门开关20。所述阀门箱25内设有由三通管连接在一起的第一接管22、第二接管23和防爆泄压管29；所述第一接管上分布有化粪池取气泄压阀21，化粪池取气泄压阀21的阈值是根据本自旋式圆形拱顶化粪池所需的正常工作压力进行设定/选择的；所述第一接管与所述沼气取气管连接；所述第二接管23上分布有压差控制阀24，所述第二接管与所述脱水箱的进气口连接；所述防爆泄压管上设有防爆泄压阀28；所述脱水箱内设有脱水台1，所述脱水台1上分布有若干沼气通气道；所述脱水台上还分布有冷却组件；所述沼气通气道的进气口与所述第二接管连通，其出气口则与所述储气罐32连通。所述脱水台1由不锈钢或陶瓷材质制成，其呈上宽下小的圆锥台结构，其中部沿轴向分布有所述冷却组件，沿所述冷却组件的外周还开设有所述沼气通气道，所述沼气通气道呈螺旋结构自下而上开设且半径逐渐增大。其中一种实施方式为所述冷却组件包括开设在所述脱水台中部开设有的冷却腔3，所述冷却腔3内分布有若干冷却管4，所述冷却管4紧贴所述冷却腔的内壁分布。使用时，冷却管4为制冷系统中的蒸发器表现为吸热供冷，其通过制冷媒介入口6和出口7与冷凝器连通，冷凝器放热则可以分布在脱水箱31的外部；然后低温传递到脱水台，促使脱水台整体降温，然后自下而上传送的沼气则随着沼气通气道半径逐渐增大，呈现螺旋向上运动，并将冷凝的水分甩到沼气通气道一侧，然后，冷凝水汇集向下流出，实现高效脱水。当然，所述阀门箱25的三通管上还设有排气小管26，所述排气小孔26上还可以设有单向气阀27，设有的排气小管26主要是为了在化粪池取气泄压阀21关闭后，实现三通管内这一段中高压气的缓慢排出，以维持三通管内非高压状态，以提高三通管内各阀门的准确度，这些是常用技术手段。
所述冷却组件的另一种具体实施方式还可以为：如图4所示，所述冷却组件为开设在所述脱水台中部的冷却道10，所述冷却道10呈螺旋结构自下而上开设且半径逐渐增大，然后在中心轴处开设有制冷媒介回路道9，其它与上述相近。这种方式优点在于热传递效果更好，即将脱水台内直接开设有冷却道。
所述冷却组件的另一种具体实施方式还可以为：所述脱水台由不锈钢或陶瓷材质制成，结构呈梭形，如图5所示，其中部沿轴向分布有所述冷却组件，沿所述冷却组件的外周还开设有所述沼气通气道，所述沼气通气道呈螺旋结构自下而上开设且半径先逐渐增大而后逐渐减小；所述冷却组件为开设在所述脱水台中部的冷却道，所述冷却道呈螺旋结构自下而上开设且半径先逐渐增大而后逐渐减小。即本实施方式与上述第二种实施方式相类似，区别仅在于结构呈梭形，结构呈梭形有利于沼气螺旋向上运动时，活动的半径先逐渐增大而后逐渐减小，这样有利于提高沼气截面气流与脱水台的接触程度，对沼气气流截面实现几近搅动的效果，提高脱水率。
所述脱水箱内还设有前置冷却装置；所述前置冷却装置包括冷却管体11，所述冷却管体11的下端设有进气管15，上端设有出气管12；所述冷却管体的管腔中部还设有呈倒置分布的漏斗状筛板13；所述漏斗状筛板由不锈钢或陶瓷材质制成，其顶部封闭，其它区域则均匀开设有若干小孔14；所述前置冷却装置的进气管与所述第二接管连通，其出气管与所述沼气通气道的进气口相连通。
所述脱水箱的下部还设有冷却水收集腔31-1，所述脱水箱的进气口开设在所述冷却水收集腔的上部，所述前置冷却装置的进气管与所述冷却水收集腔相通；所述冷却水收集腔的下部还设有排水管及排水管阀门。
所述第二接管上还设有靶式流量开关30；所述靶式流量开关分布在所述压差控制阀的后侧；当然所述冷却组件包括制冷系统，所述制冷系统的电路通断由所述靶式流量开关控制。当然，所述压差控制阀24的前侧还可以增设单向阀，即提高保险度防止沼气自储气罐32一端倒流，但压差控制阀24本身也具有单向阀的功能，此处主要是为了增加保险或在压差控制阀24出现故障时防止出现倒流。
在使用时，因为化粪池取气泄压阀21是根据本自旋式圆形拱顶化粪池所需的正常工作压力进行设定的，打个比方如：化粪池取气泄压阀21设成1.5kpa，则在自旋式圆形拱顶化粪池内的气压低于1.5kpa则化粪池取气泄压阀21是关闭的，此时为了维持池内正常的分解作业而停止取气，待池内的气压高于1.5kpa后，则化粪池取气泄压阀21打开，而防爆泄压阀28的阈值是以储气罐32的安全值来设定的，比如设定为2.5kpa，则此时防爆泄压阀28是关闭的，而压差控制阀24设定的控制压差值比如为0.2kpa，则只要储气罐32内的气压低于自旋式圆形拱顶化粪池内的气压达0.2kpa以上，则压差控制阀24即可打开，实现沼气流动而被靶式流量开关30监测到，进而启动制冷系统进行制冷脱水，待储气罐32内的气压相对自旋式圆形拱顶化粪池内的气压低于0.2kpa以下，则压差控制阀24关闭(此时靶式流量开关30监测到关闭制冷系统，更加节能)，此时，基本维持在自旋式圆形拱顶化粪池几近关闭取气状态，待自旋式圆形拱顶化粪池内的气压逐渐升高后，压差控制阀24两头的正压差超过0.2kpa则又自动打开充气，若在夏天自旋式圆形拱顶化粪池内的气压持续到2.5kpa以上时，如达到2.6kpa，则防爆泄压阀28会触发，打开排气，但压差控制阀24关闭(此时压差控制阀24最高可达2.4kpa)，以防止储气罐32内的气压继续上升以及也对自旋式圆形拱顶化粪池进行泄压，防止爆炸，防爆泄压管29泄气速度会快于沼气产生的速度，待低于2.5kpa时则防爆泄压阀28关闭，若储气罐32用气后气压下降，则压差控制阀24两头的正压差超过0.2kpa则又自动打开充气，自动控制效果好，同时由上可知对泄掉的高压沼气，是从三通处泄掉，即都没有经过脱水箱制冷脱水，如此实现节能。

Claims (9)

1.一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：包括自旋式圆形拱顶化粪池、阀门箱、脱水箱和储气罐；所述自旋式圆形拱顶化粪池的上部设有沼气取气管；所述阀门箱内设有由三通管连接在一起的第一接管、第二接管和防爆泄压管；所述第一接管上分布有化粪池取气泄压阀，所述第一接管与所述沼气取气管连接；所述第二接管上分布有压差控制阀，所述第二接管与所述脱水箱的进气口连接；所述防爆泄压管上设有防爆泄压阀；所述脱水箱内设有脱水台，所述脱水台上分布有若干沼气通气道；所述脱水台上还分布有冷却组件；所述沼气通气道的进气口与所述第二接管连通，其出气口则与所述储气罐连通。
2.根据权利要求1所述的一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：所述脱水台由不锈钢或陶瓷材质制成，其呈上宽下小的圆锥台结构，其中部沿轴向分布有所述冷却组件，沿所述冷却组件的外周还开设有所述沼气通气道，所述沼气通气道呈螺旋结构自下而上开设且半径逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：所述冷却组件包括开设在所述脱水台中部的冷却腔，所述冷却腔内分布有若干冷却管，所述冷却管紧贴所述冷却腔的内壁分布。
4.根据权利要求2所述的一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：所述冷却组件为开设在所述脱水台中部的冷却道，所述冷却道呈螺旋结构自下而上开设且半径逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：所述脱水台由不锈钢或陶瓷材质制成，结构呈梭形，其中部沿轴向分布有所述冷却组件，沿所述冷却组件的外周还开设有所述沼气通气道，所述沼气通气道呈螺旋结构自下而上开设且半径先逐渐增大而后逐渐减小；所述冷却组件为开设在所述脱水台中部的冷却道，所述冷却道呈螺旋结构自下而上开设且半径先逐渐增大而后逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：所述脱水箱内还设有前置冷却装置；所述前置冷却装置包括冷却管体，所述冷却管体的下端设有进气管，上端设有出气管；所述冷却管体的管腔中部还设有呈倒置分布的漏斗状筛板；所述漏斗状筛板由不锈钢或陶瓷材质制成，其顶部封闭，其它区域则均匀开设有若干小孔；所述前置冷却装置的进气管与所述第二接管连通，其出气管与所述沼气通气道的进气口相连通。
7.根据权利要求6所述的一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：所述脱水箱的下部还设有冷却水收集腔，所述脱水箱的进气口开设在所述冷却水收集腔的上部，所述前置冷却装置的进气管与所述冷却水收集腔相通；所述冷却水收集腔的下部还设有排水管及排水管阀门。
8.根据权利要求1所述的一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：所述第二接管上还设有靶式流量开关；所述靶式流量开关分布在所述压差控制阀的后侧；所述冷却组件包括制冷系统，所述制冷系统的电路通断由所述靶式流量开关控制。
9.根据权利要求1所述的一种自旋式圆形拱顶化粪池的碳循环利用取气系统，其特征在于：所述沼气取气管上还设有阀门开关。
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