CN202022834U - 冬季沼气池多重增温系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种冬季沼气池多重增温系统，属再生能源技术领域。技术方案包括气水两用太阳能增温装置、余热回收增温装置和双层塑料棚。其特征是，通过太阳能增温、余热增温和双层塑料棚增温保温等措施，利用太阳能热量和取暖、做饭余热，使经纬度北纬38°以北寒冷地区沼气池在零下30℃的环境下能够发酵产气。气水两用太阳能增温装置冬季给沼气池增温，夏季可以让农民劳累一天后洗上热水澡，提高健康水平。

Description

冬季沼气池多重增温系统
技术领域
一种冬季沼气池多重增温系统，属可再生能源技术领域。
技术背景
当前，在我国农村发展沼气事业，已被各级政府纳入了重要的议事日程。我国农村拥有十分丰富的生物质资源，如庄稼秸秆、树叶、杂草、人畜粪便、生活污水、垃圾等。利用生物质通过发酵的方式生产沼气，是一种成熟的技术。农村的大量废弃物产生的沼气，可用于炊事、照明、保鲜、储粮、孵化、发电和机械动力等多种生活、生产项目，沼渣、沼液还可以作为有机肥综合利用。不但有效开发了可再生能源，而且保护了生态环境，提高了农村生活卫生条件。在农村发展沼气事业，是促进农业生产可持续发展的重要措施之一。
沼气发酵是一个复杂的微生物学过程，主要有五大类群的细菌参与沼气的发酵活动：发酵性细菌；产氢产乙酸菌；耗氢产乙酸菌；食氢产甲烷菌；食酸产甲烷菌。保证各种类群的微生物得到必需的生存、生长和繁殖条件，是有机物原料在微生物的作用下转化为沼气的前提。其中最重要的条件是沼气池内的温度，实践证明，池温在15℃以上时，发酵正常进行；池温在10℃时，产酸菌和产甲烷菌都受到严重抑制，产气率仅0.01m3(m3/d)左右；池温低于10℃时，各类菌群处于不活动状态，没有沼气产生。
温度是沼气发酵产气的关键因素。
目前，我国经纬度北纬38°以北的北方寒冷地区农村户用沼气池建设，基本做法是将沼气池埋在地下，靠自然温度发酵，受气候和地温的影响较大。传统沼气池因常规技术过不去冬季严寒的关卡，冻裂损毁的很多，造成大量报废。不仅浪费了国家惠农资金，而且对农村沼气事业在寒冷地区的推广应用造成一定的负面影响。因此，如何突破这一瓶颈，在冬季利用节能方式，在不增加运行成本或产生少量费用的前提下，有效补充沼气池内的温度，使之在严寒季节正常发酵产气，至少能保证沼气池安全越冬，是北方寒冷地区沼气事业发展的重要课题。
发明内容
本实用新型提供了一种冬季沼气池多重增温系统，通过太阳能集热增温和余热回收增温从两个方面向沼气池内部补充热能，通过双层保温棚和保温板从外部补充热量，并减少沼气池温度散失。促使沼气池在冬季能够正常发酵产气，以解决寒冷地区沼气池冬季冻裂或不产气的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种冬季沼气池多重增温系统，它包括由太阳能真空集热管、气水两用换热器、热气管、回流管、热水管、冷水管、阀门、散热器组成的气水两用太阳能增温装置；由膛式余热收集器、条式余热收集器、板式余热收集器、余热输送管、余热输送泵、散热头组成的余热回收增温装置；由半段式支撑架、双层塑料膜、保温板组成的双层保温棚。
气水两用太阳能增温装置的换热器第一层为保温层，保温层里面是气水两用换热器腔体，两用换热器腔体一侧的上方安装热气管，热气管上装有热气管阀门；两用换热器腔体另一侧的下方安装回流管，回流管上装有回流阀门；两用换热器腔体的一端三分之二处安装热水管，热水管上装有热水管阀门；两用换热器腔体的另一端下部安装冷水管，冷水管上装有冷水管阀门。两用换热器腔体的上方设置空气管，空气管上装有空气管阀门。若干根太阳能真空集热管安装在换热器的下面并与两用换热器腔体连接，真空集热管将吸收的太阳能热量输送到两用换热器腔体中，加热两用换热器腔体中的气体或水。冬季利用热气给沼气池增温，通过热气管连接安装在沼气池中的散热器，在热气管上装有循环泵，热气体散热后通过回流管返回到换热器中循环加热。夏季，沼气池温度升高，换热器改为加热水，农民劳累一天，可洗个热水澡。
在寒冷的冬季，夜长昼短，有效日照仅5个小时左右，并且阴天下雪经常发生，单一靠太阳能增温是不够的。北方寒冷地区农村现尚没有集中供暖设施，为抵御冬季严寒，农户一般还要生火取暖，可利用取暖余热为沼气池增温；冬季沼气池产气量不足以做熟三顿饭，也可利用做饭余热为沼气池增温，以补充太阳能增温的不足。利用取暖和做饭的余热给沼气池增温是寒冷地区沼气建设的必要措施。在灶膛或炉膛中安装膛式余热收集器，在膛式余热收集器上按反方向分别设置膛式进气管和膛式余热管，余热管上装有阀门；在炉灶的下面一般要安装炉条，条式余热收集器是空心炉条，吸收热量好，条式余热收集器的一端设置条式进气管，另一端设置条式余热管，余热管上装有阀门；农户的烟囱底部，在烟冒出烟囱之前，还存有一定的热量，板式余热收集器的上下两板之间留有空隙，四面封闭，形成板式空腔体，用来吸收烟囱底部的余热，板式余热收集器的一端设置板式进气管，另一端设置板式余热管，余热管上装有阀门。三种余热收集器所吸收的热量，集中到余热输送管中，余热输送管上装有余热输送泵和温控器，达到设定温度输送泵启动，将三个余热收集器所吸收的热量输送到安装沼气池的土坑里，给沼气池加温。农村冬季取暖重点是在夜晚，沼气池温度下降一般也是在夜晚，余热利用得当，就会有效解决池温下降问题。必要时，可以利用余热增温装置强制增温，以保证沼气池的安全。
双层保温棚半段式支撑架的顶棚中间分开，成为左、右半段支撑架，支撑架中间位置的两端垂直向下折10厘米，把垂直的一段钻孔，用螺杆固定，或安装时直接焊接，把左右半段支撑架连接成一体，以防止支撑架距离过长造成顶棚下陷。半段式支撑架上覆盖第一层塑料膜，在第一层塑料膜的下面用绳或铁线固定在支撑架立柱上，拉起二层拉线，在二层拉线上覆盖第二层塑料膜，这样制作会降低成本。在第二层塑料膜的下面，沿支架立柱安放保温板。双层塑料棚扣在土坑上面，起到两个作用：一是对沼气池保温；二是对沼气池上部增温。
由气水两用太阳能增温装置、余热回收增温装置和双层保温棚组成的冬季沼气池多重增温系统，从三个方面对沼气池进行热量补充，在白天和夜晚，晴天和阴天有一定的互补性。双层保温棚除增温外，还具有保温功能。多重增温、保温措施，有效的保证了在严寒地区冬季沼气池的正常运行。经过2010年11月至2011年1月的东北地区严寒考验，证明了本实用新型冬季沼气池多重增温系统方法得当，措施可靠。从农历节气【立冬】到【大寒】的整个冬季，在最低室外气温零下30多摄氏度的环境中，沼气池不但没有冻坏，而且仍然能够发酵产气。
本实用新型的有益效果是：
1、通过气水两用太阳能增温装置、余热回收增温装置和双层保温棚组成的冬季沼气池多重增温系统，利用自然能量和余热能量给寒冷地区沼气池增温，可有效保证经纬度北纬38°以北寒冷地区沼气池冬季发酵产气。开辟了一条寒冷地区沼气建设的可靠途径。
2、报废沼气池和冬季不产气的沼气池在我国北方数量较大，修复、利用好这些沼气池可以得到事半功倍效应。本实用新型可以做到让这些沼气池冬季重新产气。这对于提高寒冷地区农民应用沼气的信心会产生积极的作用，对于在寒冷地区大面积推广沼气建设事业意义重大。
3、冬季沼气池多重增温系统能量大，运行费用低，只有循环泵和温控器消耗少量电能，农民用得起。
附图说明
图1为本实用新型整体安装示意图；
图2为膛式余热收集器示意图；
图3为条式余热收集器示意图；
图4为气水两用太阳能增温装置安装示意图；
图5为余热回收增温装置安装示意图；
图6为板式余热收集器示意图；
图7为双层保温棚示意图。
对各幅附图中的标示说明如下：(1)沼气池；(2)池体保温层；(3)出料管；(4)回流管；(5)进料管；(6)热气管；(7)余热输送管；(8)沼气管；(9)散热头；(10)散热器；(11)膛式余热收集器；(12)膛式进气管；(13)膛式余热管；(14)连接箍；(15)膛式余热管阀门；(16)条式进气管；(17)空心炉条；(18)条式余热收集器；(19)条式余热管；(20)条式余热管阀门；(21)气水两用太阳能增温装置；(22)太阳能真空集热管；(23)回流管保温层；(24)回流管阀门；(25)冷水管；(26)冷水管阀门；(27)气水两用换热器；(28)空气管阀门；(29)空气管；(30)换热器保温层；(31)换热器腔体；(32)热气管阀门；(33)软连接管；(34)热水管阀门；(35)热水管；(36)热气管保温层；(37)土坑；(38)输送管三通；(39)板式余热管；(40)炉灶管三通；(41)板式余热管阀门；(42)板式余热收集器；(43)板式进气管；(44)收集器支架；(45)第一层塑料膜；(46)左半段支撑架；(47)半段支架连接处；(48)连接螺杆；(49)第二层塑料膜；(50)保温板；(51)余热输送泵；(52)循环泵；(53)板式空腔体；(54)膛式空腔体；(55)输送管保温层。(56)余热回收增温装置；(57)真空管连接体；(58)温控器；(59)双层塑料棚；(60)右半段支撑架；(61)二层拉线；(62)支架支柱；(63)半段式支撑架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
实施例一
如图1所示，沼气池1安装在上坑37中，沿土坑37四周放置池体保温层2，沼气池1设有出料管3、进料管5和沼气管8，在出料管3中插入回流管4，在进料管5中插入热气管6，回流管4与沼气池1中的散热器10的一端连接，热气管6与散热器10的另一端连接。余热输送管7安装在土坑37中，余热输送管7的顶端装有散热头9。
实施例二
在实施例一的基础上，如图2、图3、图6所示，膛式余热收集器11设有膛式空腔体54，在膛式余热收集器11上焊接膛式进气管12，在膛式进气管12的反方向焊接膛式余热管13，膛式余热管13上设有膛式余热管阀门15，膛式余热管13的走向用连接箍14连接。条式余热收集器18的炉条为空心炉条17，在条式余热收集器18的一端焊接条式进气管16，另一端焊接条式余热管19，条式余热管19上设有条式余热管阀门20。条式余热管19的走向用连接箍14连接。板式余热收集器42设有板式空腔体53，在板式余热收集器42的一端焊接板式进气管43，另一端焊接板式余热管39，板式余热管39上设有板式余热管阀门41。板式余热收集器42装有收集器支架44。
实施例三
在实施例一、例二的基础上，如图5所示，膛式余热收集器11的膛式余热管13通过炉灶管三通40和输送管三通38与余热输送管7相通，条式余热收集器18通过炉灶管三通40和输送管三通38与余热输送管7相通，板式余热收集器42通过板式余热管39与余热输送管7相通。余热输送管7上安装温控器58，安装余热输送泵51。余热输送管7的外面包裹输送管保温层55。余热输送管7的末端装有散热头9。这一套系统组成余热回收增温装置56。
实施例四
在实施例一的基础上，如图4所示，气水两用太阳能增温装置21由气水两用换热器27和太阳能真空集热管22构成。气水两用换热器27的换热器腔体31外面为换热器保温层30，换热器腔体31的一侧上方安装热气管6，在热气管6上装有热气管阀门32，装有循环泵52，热气管6的外面包裹热气管保温层36，热气管6的走向用软连接管33连接。换热器腔体31另一侧的下方安装回流管4，回流管4的外面包裹回流管保温层23，回流管4上设有回流管阀门24。换热器腔体31一端的三分之二处安装热水管35，热水管35上设有热水管阀门34，换热器腔体31的另一端下部安装冷水管25，在冷水管25上设有冷水管阀门26。换热器腔体31的上方安装空气管29，空气管29上设有空气管阀门28。气水两用换热器27的下面排列若干根太阳能真空集热管22，太阳能真空集热管22与换热器腔体31相接。太阳能真空集热管22的下端用真空管连接体57固定。
实施例五
在实施例一的基础上，如图7所示，双层塑料棚59的半段式支撑架63由左半段支撑架46和右半段支撑架60构成，支撑架连接处47由连接螺杆48固定，在半段式支撑架63的外面覆盖第一层塑料膜45。在第一层塑料膜45的下面的支架支柱62上拉起二层拉线61，在二层拉线61的上面覆盖第二层塑料膜49。在第二层塑料膜49的下面围绕支架支柱62放置保温板50。

Claims (4)

1.一种冬季沼气池多重增温系统，包括沼气池(1)、气水两用太阳能增温装置(21)、余热回收增温装置(56)、双层塑料棚(59)，其特征在于：太阳能真空集热管(22)收集的太阳能热量加热气水两用换热器(27)中的气体，通过热气管(6)进入散热器(10)，通过回流管(4)进行循环，膛式余热收集器(11)、条式余热收集器(18)、板式余热收集器(42)共同收集的余热进入余热输送管(7)，通过散热头(9)散发热量，双层塑料棚(59)扣在土坑(37)上面。
2.根据权利要求1所述的冬季沼气池多重增温系统，其特征在于，气水两用换热器(27)上设有热气管(6)、回流管(4)、冷水管(25)、热水管(35)。
3.根据权利要求1所述的冬季沼气池多重增温系统，其特征在于，膛式余热收集器(11)设有膛式空腔体(54)，条式余热收集器(18)设有空心炉条(17)，板式余热收集器(42)设有板式空腔体(53)。
4.根据权利要求1所述的冬季沼气池多重增温系统，其特征在于，双层塑料棚(59)的半段式支撑架(63)，由左半段支撑架(46)和右半段支撑架(60)构成，围绕支架立柱(62)放置保温板(50)。
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