CN1213140C

CN1213140C - 中小型集中供气沼气发酵罐

Info

Publication number: CN1213140C
Application number: CNB031341179A
Authority: CN
Inventors: 杨海玉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2023-08-19
Also published as: CN1493681A

Abstract

本发明公开了一种中小型沼气集中供气发酵罐设备，是一个具有较强刚度的卧式金属罐体，是由中间筒体及两端封头结构构成。这种沼气发酵设备有三个主要特点：一是不设酸化池；二是不设储气罐，使用电器及仪表系统降压、稳压供气；三是利用太阳能房储热保温并在罐体内装置热水加热器。前两个特点能减少项目占地和设备投资，第三个特点能将罐内温度长期控制在最佳发酵温度区段内，实现了不受地区和季节限制的全天候产气、供气，特别适用于有温泉或余热水资源的地区使用，生态效益、社会效益和经济效益十分可观。

Description

中小型集中供气沼气发酵罐

1.技术领域本发明属于农村能源技术领域。

2.背景技术本发明涉及了一种中小型集中供气沼气发酵罐，它为沼气工业化生产提供了高效节能的沼气发酵设备，能实现大规模集中向用户供应甲烷含量非常高的优质沼气的目的。所提供的中小型集中供气沼气发酵罐能够全天候不间断连续产气、供气，即使在北方地区的严冬季节也能保证罐体内始终处于较高的发酵温度，满足了用户使用沼气的需求。本发明的中小型沼气集中供气发酵罐，在除供气之外，同时也为禽畜养殖厂的粪便处理及生产、生活中所排放的有机污物、污水的降解提供了环保设备。

目前所建造的各种式样的沼气发酵装置或沼气池，大多是以钢筋混凝土为材料来进行建造，虽然在建造过程中采用了多层密封技术，但密封层仍有许多大于甲烷分子直径3.76×10^-10m四倍以上的孔隙，这些孔隙是非闭合性的开放孔隙，在一定的沼气压力下，沼气中甲烷气体通过这些孔隙渗漏出去，造成沼气池内的甲烷气体大量逸出，这就是沼气池所产沼气中甲烷含量一直处在低水平的一个重要原因，由于池内压力很小，再加上甲烷气体的大量泄漏，致使溶解在沼液中的二氧化碳从沼液中分解出来，使得沼气中二氧化碳浓度高达百分之四十左右，由于二氧化碳是甲烷菌消化利用的重要原料，这样损失了大量的营养物质，使总体产气量更加下降。这些钢筋混凝土结构的中小型沼气发酵装置及其沼气池更存在着启动困难、启动时间长、甚至无法启动运行等缺陷，并存在着施工周期长，占地面积大，施工质量难以控制等弊端，致使一些工程因施工质量不合格，而不能正常运行，所投资运营的经济效益无法保证，市场竞争能力很弱，尚不具备商业化运营和批量化生产条件。

本发明就是针对上述沼气发酵装置及沼气池所存在的缺陷和弊端所做出的改进发明，用以取代和更新钢筋混凝土结构的沼气发酵装置及其沼气池。

3.发明内容本发明的中小型集中供气沼气发酵罐是以如下方式实现的：一个具有较高强度的罐体是由中间筒体及两端封头构成，并在罐体顶部开一人孔，人孔圈的下端同罐体开孔焊接成一体，人孔圈上端同槽面的法兰相焊接，上压盖带有榫面的人孔盖，在槽面法兰的侧面同人孔盖的侧面，都焊制有相互对称的带有通孔的支撑耳板，孔内装置一长销轴，当打开人孔盖时，人孔盖可以方便的进行回转，并支撑人孔盖防止滑落，在槽面内垫置一个密封垫圈，当人孔盖盖合时其榫面置于槽面内，达到密封的目的。在罐体顶部一侧开出气口，出气口同输气管以法兰联接，并在输气管路上装置一个截止阀，以方便管路的维修和供气。同时在罐体顶部安装安全阀，当罐体内储存的沼气超压时，安全阀自动开启，有效的防止发酵罐超压运行，所安装的安全阀应不少于两个。在罐体顶部安装一个压力表，以便随时观察罐体内储气压力状况。在罐体下部装置前后两组支座起支撑作用。罐体一端封头底部开一出渣口，安装出渣阀门。进料口安装在罐体侧面的端头处，进料口上也装置进料阀，除能防止罐体内原料回流外，还起到防止气体外泄的双重作用。

本发明的重要贡献有三条：第一条，不设酸化池，减少项目占地和投资。为了使发酵过程不出现酸化现象，主要采取三项措施，一是初次投料时加大接种量；二是搜集发酵原料后进行堆沤处理；三是投料同时加入适量的石灰水澄清液。第二条，不设储气罐，减少项目占地和投资。在这方面主要采取两项措施，一是利用发酵罐本身储气间高压储存沼气，以满足用户大量用气；二是利用仪表、电器自动调压装置向用户供气，保证灶前压力稳定和用气安全。目前我国多采用湿式储气罐，本发明不设储气罐在北方地区能减少安全越冬的麻烦。第三条，沼气发酵罐呈东西方向摆放；罐体外面涂刷黑色油漆；建设坡式太阳能玻璃房储热保温；并在罐体内安装加温装置。这样，就实现了在罐体内外对发酵料液的加温。加温装置在罐体内呈管状纵向布置安装，其中进水管装在罐体下部，并同罐壁保持一定的间距，出水管也同罐体保持有一定的间距，进水管同出水管的管端穿过封头，置于封头外端，同外设的加热设备相联接。进水管同出水管的折回联接在罐体内进行，进水管的弯管向上，以丁字形管同两个出水管同时联接成整体，构成供热水的出水回路。为使进水管同出水管在罐体内固定牢固，出水管安放在横担上，横担的两端被固定在罐体两侧的内壁上，横担可设置多组，进水管则以支撑座支护。这一结构不但坚固耐用，而且在对罐体内的发酵液料进行加温时，能使发酵液料受热均匀，更不会出现发酵料液局部过热现象。由于采取了对罐体内发酵料液进行加温的有效措施，能使罐体内的发酵温度始终处在最佳的发酵温度区段内，使罐体内发酵料液的发酵分解速度加快，这样不但使发酵周期大大缩短，而且提高了有效容积的单位利用率，使单位容积的产气量大增，所产出的沼气甲烷含量高，产气充足，更加显示了沼气发酵罐的优越性。

4.附图说明以下将根据本发明的一个实施例，结合图示详细描述供气沼气发酵罐的具体结构和运行情况。

图1是本发明的一种中小型集中供气沼气发酵罐主体结构图。

图2是本发明的一种中小型集中供气沼气发酵罐纵向剖面图。

图3是本发明的一种中小型集中供气沼气发酵罐按A-A线剖面图。

图4是本发明的一种中小型集中供气沼气发酵罐人孔结构剖面图。

参照图1，沼气发酵罐由筒体[1]及两端的封头[2]焊接构成罐体[10]，在罐体内纵向布置安装管状发酵料液加温装置[20]，加温装置内传热介质为液体水。进水管[21]装在罐体下部，并同罐壁[11]保持一定的间距，出水管以两个同时出水的并排双管组成，左出水管[22]和右出水管[28]除平行放置外，相互间也留有一定的间距，两个出水管布置在进水管[21]上部，同进水管[21]及罐壁[11]均保持一定的间隔距离，其进水管头部[23]同左出水管尾部[24]和右出水管尾部[29]都穿过封头壁[12]置于封头[2]外面，同外设的加热设备相联接。进水管[21]同两个出水管的折回联接，在罐体内靠近另一侧封头[2]近处进行，进水管[21]的进水管尾部竖管[42]同横向管[45]相联接，构成丁字形输水管[27]。横向管[45]两端又同左出水管[22]、右出水管[28]相联接成整体，构成供热水的出水回路。为使进水管[21]同两个出水管在罐体内固定牢固，两个出水管安放在横担[31]上，横担[31]的两端横向固定在罐体两侧的罐壁[11]上，进水管[21]则以支撑座[32]支护，整个发酵料液加温装置[20]被牢牢的固定在罐体内。顶部开一人孔[3]能方便对罐体内设施进行维护和修理，人孔圈[33]的下端[52]同罐体大开孔[34]焊接成一体，人孔圈[33]上端[53]同带槽面[38]的槽面法兰[35]相焊接，上压带有榫面[39]的人孔盖[36]用于封盖人孔[3]，在槽面法兰[35]的下侧面[56]同人孔盖[36]的上侧面[55]都焊制相互对称，带有通孔[41]的上耳板[44]和带有通孔[41]的下耳板[57]支撑。长销轴[37]穿于耳板孔[41]内，并用开口销[54]固定，当打开人孔盖[36]时，可提拉拉手环[59]人孔盖[36]被提起，并可以方便的进行回转，并支撑人孔盖[36]防止滑落，在槽面法兰[35]的槽面[38]内垫置一个密封环圈[40]封盖时，人孔盖[36]]上的榫面[39]置于密封环圈[40]上面，达到密封的目的。在罐体顶部开出气口[7]同输气管[8]以法兰联接，并在输气管路上装置截止阀以方便维护修理管路和供气。在罐体顶部安装压力表[60]显示罐中储存沼气压力状况。同时在罐体上部安装安全阀[4]能有效防止发酵罐超压运行。在罐体下部，装置前安座[13]和后安座[14]起支撑罐体的作用。在罐体两侧装置左测温器[19]]和右测温器[49]，两个测温器分别从罐体]两侧斜插入罐体内，用于测量罐体内料液温度。罐体一端底部开一出渣口[5]上装出渣阀[6]用于排放沼渣和沼液。进料口[15]安装在罐体侧面接近封头处，并装置一个进料阀[16]除能防止罐体内发酵料液回流外，还起到防止气体外泄的双重作用。在进料口[15]相对应的另一端设液位溢流口[17]，并装置溢流阀[18]。当装进的发酵料液达到限定液面时即停止进料，将溢流阀[18]关闭，即为所规定发酵料液容积。溢流口[17]有效的防止了在装料时超过所规定容积，并显示了罐体内发酵料液的液面位置。

本发明的这种结构保证了沼气发酵所需的最佳发酵环境，使发酵温度始终处于最为理想的发酵温度区段内。为大面积众多用户的集中供气提供了优良的沼气发酵设备。

5.具体实施方式详细描述本发明中小型集中供气沼气发酵罐的具体操作和安全运行情况。

本发明的中小型集中供气沼气发酵罐在安装时：(1)罐体呈东西方向摆放，(2)应具有坚固的基础支墩支撑，支墩必须坚硬牢固，能长期承受罐体同内容物的全部重量，不允许偏斜并防止倾覆。(3)罐体安装完成后，将罐体外表涂刷黑色油漆，以利于吸光升温。(4)建设坡式太阳能玻璃房将罐体罩在房内，以便充分利用太阳光能给罐体内发酵料液加温。(5)用另外设置的上料泵向罐体内输送投放发酵料液。

由于发明的沼气发酵罐，采取了对罐体内发酵液料进行加温的有效措施，能将罐中发酵料液的温度始终调控在最佳发酵温度区段内，因而所投放的发酵料液其浓度应调制到百分之三十左右，这一浓度不但最大限度的利用了罐体的有效容积，而且此时的产气量指数也是最高的。投料时，应将发酵料液充分搅拌，并掺混均匀，装料完成后，几天内即可源源不断的产出沼气来。为保证向用户所输送的沼气压力稳定，并适合沼气灶具的使用，在输送管网前安装自动调压装置，沼气经调至输送管网压力后，向用户输送，满足了用户各类型沼气灶具的安全燃烧，安全用气。

综上所述，本发明中小型集中供气沼气发酵罐总体结构合理，重量轻，运行效率高，产气速度快，安全可靠，经济实用。项目占地少、投资成本低，特别适合北方地区。同时罐体各部件具有较强的刚度和稳定性，密封性能优良，绝无漏气、漏水现象出现。运输、安装、操作简单易行，使用寿命长。进料、出料极其方便，可实现全天候产气、供气，并且可实现无人值守自动化管理稳压运行，节省了大量能源及其人力物力，最有效合理的利用了生物资源。由于本发明集中供气沼气发酵罐可选择批次投料和连续投料等多种方式进行，这样沼气的发酵过程不受进出料影响，因此它的发酵过程是连续进行的，并且它的发酵速度快，有机物分解较彻底，沼气生产周期短，设备利用率高，卫生条件好，所排出的沼液、沼渣是优质的有机肥，从而使有机质得到充分利用。实践证明，本发明有较高的可行性，生态效益、经济效益和社会效益十分显著，深受广大沼气用户的喜爱和欢迎，为大力推广沼气先进技术和设备，为我国沼气技术的推广普及应用做出了新贡献。

Claims

1、一种中小型集中供气沼气发酵罐，由筒体及两端的封头构成，并在罐体内安装发酵料液加温装置，这一结构不但具有较强的刚度，而且气密性能优良。

其特征是：在由筒体[1]及两端的封头[2]构成的罐体[10]内，纵向布置安装管状发酵料液加温装置[20]，加温装置内传热介质为液体水。进水管[21]装在罐体下部，并同罐壁[11]保持一定的间距，出水管由两个同时出水的并排双管组成，左出水管[22]和右出水管[28]除平行放置外，相互间也留有一定的间距，两个出水管布置在进水管[21]的上部，进水管头部[23]同左出水管尾部[24]和右出水管尾部[29]都穿过封头壁[12]置于封头[2]外面，同外设的加热设备相联接。进水管[21]同两个出水管的折回联接，在罐体内靠近另一侧封头[2]近处进行。进水管[21]的尾部[42]与横向管[45]相联接，结构成丁字形输水管[27]。横向管[45]的两端与左右出水管相联通，构成供热水的出水回路。为使进水管[21]同两个出水管在罐内固定牢固，两个出水管安放在横担[31]上，横担[31]的两端横向固定在罐体两侧的罐壁[11]上，进水管[21]则以支撑座[32]支护，整个加温装置[20]被牢牢的固定在罐体内。

在罐体顶部开一人孔[3]能方便对罐内设施进行维护和修理，人孔圈[33]的下端[52]同罐体大开孔[34]焊接成一体，人孔圈[33]上端[53]同带槽面[38]的槽面法兰[35]相焊接，上压带有榫面[39]的人孔盖[36]用于封盖人孔[3]，在槽面法兰[35]的下侧面[56]同人孔盖[36]的上侧面[55]都焊制相互对称，带有通孔[41]的支撑耳板[44]支撑，长销轴[37]穿于耳板孔[41]内，并用开口销[54]固定，当打开人孔盖[36]时，人孔盖[36]可以方便的进行回转，并支撑人孔盖[36]防止滑落，在槽面法兰[35]的槽面[38]内垫置一个密封垫[40])能将人孔[3]密封。当封盖时，人孔盖[36]上的榫面[39]置于密封垫[40]上面，达到密封的目的。在罐体顶部开出气口[7]同输气管[8]以法兰联接，并在输气管路上装置截止阀以方便维护修理管路和供气。在罐体顶部安装压力表[60]显示罐内贮气状况。在罐体顶部安装安全阀[4]能有效防止发酵罐超压运行。在罐体下部装置前安座[13]和后安座[14]起支撑作用。在罐体两侧装置左侧测温器[19]和右侧温器[49]，两个测温器斜插入罐体内，用于测量罐体内液料温度。罐体一端封头底部开一出渣口[5]上装出渣阀[6]用于排放沼渣和沼液。进料口[15]安装在罐体侧面接近端头处，并装置一个进料阀[16]除能防止罐内发酵料液回流外，还起到防止气体外泄的双重作用。在进料口[15]相对应的另一端，开溢流口[17]显示和限定罐体内发酵料液的液面高度。溢流口[17]外装置溢流阀[18]，当进入罐体内发酵料液达到溢流口限定的液面高度时，即停止进料，将溢流阀[18]关闭。溢流口[17]有效的防止了在装料时超过规定的容积，并显示了罐体内发酵料液的液面位置。

本发明的中小型集中供气沼气发酵罐，安装时必须采取三项措施：(1)限定罐体呈东西方向摆放，罐体中线在偏西5-15度角之间，并且前方不得有高大树木或建筑物遮挡阳光；(2)罐体外表图刷黑色油漆；(3)建设坡式太阳能玻璃房，将罐体罩在房内。采取上述措施的目的，就是一年四季充分利用太阳能为罐体内发酵料液加温，提高沼气产气率和原料利用率，降低运行成本，增加综合效益。

2、如权利要求1所述的中小型集中供气沼气发酵罐，在罐体内安装的加温装置能有效的对发酵料液进行加温，其特征是加温装置在罐体内呈管状纵向布置安装，进水管[21]经过横向管[45]与左出水管[22]和右出水管[28]构成进热水的出水回路。加温装置内液体水被外设的加热设备加热后，经由外设的热水管道泵向进水管[21]中输送，热水经由竖水管[42]进入到横向管[45]中，又被分别输送进左出水管[22]和右出水管[28]中，热水通过两个出水管又流回到外设的加热设备中，水被再加热后，又向进水管[21]中输送，进行不间断的循环。外设的热水管道泵由一个电接点温度计[51]来进行自动控制，控制罐体内的发酵料液的温度，使其发酵料液的发酵温度基本恒定，并使沼气产气量保持在最高水平。