CN202152341U - 天然动能沼气生产合成库 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天然动能沼气生产合成库，其特征在于：库体采取正六棱柱形状，可设若干层。每层分为6个等体积的消化厌氧器。库体中间部位，是正六棱柱空间，作为电梯上下通道。每个消化厌氧器都有一个耳室。每个消化厌氧器都设计有保温、增温结构，该结构是在每个消化厌氧器底部及四壁，是封闭的空间层，该空间上下两个面，有墙体相连接。整个库体，凡和空气接触处，都设有保温结构。耳室中设计管道系统，用于进料，出料，供热，螺旋推进装置。本库，利用空间立体几何结构，充分发挥菌群生长繁殖所需的有利条件。机械化，自动化生产流程，大大提高了沼气产量及生产效率。可规模化生产。该能源环保，价廉，可再生，也可防止核电危机给人类带来的灾难。

Description

天然动能沼气生产合成库

一、技术领域：

本实用新型设计一种天然动能沼气生产合成库。 

二、背景技术

根据中原农民出版社的金阳光工程-农业综合技术系列《沼气建设与利用300问》，参考河南科学技术出版社出版的新能源书系列《沼气实用技术指南》，经长期的研究和探索，对该能源的生产技术进行改革与创新。在现有生产技术基础上，提高技术含量，促使沼气产量和质量大大提高。不仅如此，还可减少温室气体排放，净化空气，改善和保护环境。 

三、实用新型内容

该实用新型的目的： 

本实用新型的目的，在于提供一种天然动能沼气生产合成库，以达到充分发挥菌群生长繁殖所需的有利条件。机械化，自动化生产流程，大大提高了沼气产量及生产效率。可规模化生产。从而推动社会生产力的快速发展，增加社会财富。而且该能源环保，价廉，可再生，也可防止核电危机给人类带来的灾难。 

该实用新型提供的天然动能沼气生产合成库的技术方案： 

本实用新型提供的天然动能沼气生产合成库，其特征在于，库体采取正六棱柱形状，可设若干层。每层分为6个等体积的梯形立方体 消化厌氧器。库体内部，是正六棱柱空间，是安装电梯的上下通道。消化厌氧器外部，每个消化厌氧器都有一个耳室。整个库体，凡裸露部分，和空气及地面接触处，都设置保温材料保温。 

该库不仅可设计成正六棱柱形状，也可设计成圆柱，其他棱柱，棱台，圆台，棱锥，圆锥，球体，椭球体等以及由这些几何体的相互组合等造型、结构方式，并用相同或相似的方法、原理生产沼气，发挥相同或相似的功效。 

每个消化厌氧器都设计有保温，增温结构。该保温增温结构是在每个消化厌氧器的底部，顶部和四壁，都设计一个相对封闭的空间层。该空间上、下两个面的中间，有许多墙体相连接。除最上层的消化厌氧器外，此消化厌氧器顶部即是其上一个消化厌氧器的底部，炽热气体直接通入该空间层。 

六个耳室中，相对的两个耳室具备相同功能。分别是安装供料管道系统，排泄管道系统，供暖管道系统。并且在每个耳室的消化厌氧器壁上，设计有螺旋推进装置，协助推动消化厌氧器内沼液环流。 

每个消化厌氧器的双层底面都设计成漏斗状凹陷形，以利自然排泄。中心设计漏斗出口，外接排泄管道系统排泄。 

每个消化厌氧器的双层器顶的下层面，都向下设计有封闭的环形、直线型走廊，悬连在其顶壁上。该密闭走廊的外墙壁一侧面，附着设计密封室，安装动力设备，搅动下面的沼液循环运动。另一侧面的墙壁上，开设密封孔，以便打开向下观察沼液，也可另作他用。 

弓形排料管道可降低下泄时所产生的动能，下泄的冲击力减弱。 以免造成破坏。 

图示的供料管道系统可减少对料液的阻力，增加供料的流速。 

整个库身内外，凡裸露部分，和空气及地面相接触处，都要设置保温材料保温。 

天然动能沼气生产合成库的内容简介： 

1.库体采取正六棱柱形状。库身，用钢筋混凝土浇筑而成。可设置若干层，每层高约3.5米至20米左右。每层有六个梯形状立方体组成，称消化厌氧器。每个消化厌氧器都是一个独立封闭的单位。生产出的气体由采气管道采集后流经提纯塔提纯。 

库体内部，是个正六棱柱空间，边长2米。该空间设置采气管道系统，并安装电梯上下贯通。 

库的最底层，置深入地下部分的最底层的空间，高2至3米。该层一方面作为库内工作人员上下电梯时，与外界的出入通道，空闲处做为储备室，也可它用。其余深入地下部分仍为消化厌氧器直接生产沼气的组成部分。 

库体也可采用其他空间立体几何结构，以及由这些单个几何体相互组合而成的空间立体造型。每层也可设计成一个消化厌氧器，也可合并设计成2个、或3个、或其他形状。库体除正六棱柱外，其结构可采用圆柱，圆锥，圆台，棱柱，棱锥，棱台，球体，椭球体等，以及由这些几何体相互组合而形成的空间造型。其内外部构造，形状，原理，功能，效果，设施，生产方法等与正六棱柱相同或相似。 

2.合成库外部，每个消化厌氧器都有一个阳台状的耳室，面积跟 据实践需要确定。内安装电梯上下。该阳台称为耳室。每个耳室的功能不同，也有相同之处。他们的作用主要是采样检验，设置观察空，安装运输管道，高压泵，并设置密封门。密封门生产时封闭，需人员进入内部检修，清理废渣时打开。高压泵是消化厌氧器内沼液供应的动力源泉。高压泵泵壳、泵管、叶轮、叶片一般用铜制造最好，也可用铁制品。与沼液接触的层面用耐酸碱塑料封裹最佳，使用时应不断进行检查，损毁后予以重新更换。 

在耳室内透过墙体在每个消化厌氧器内安装螺旋推进器备用，数量和位置根据具体需要确定。不需要时将墙壁圆孔封闭。推动池内沼液的环流，提高产量。 

3.每个消化厌氧器靠内六棱空间处的墙面，上部设有观察孔，采样检验孔，采气孔等。每个采沼孔都安装有支管和该层的环状采气管道相连。该支管安装有阀门。该墙面也设置密封门，生产时关闭，清理器内残渣，或维修、安装等工作时打开。该门称消化厌氧器后门，相对的一面墙有一封闭前门。前后两门同时打开，空气流通，透光，方便作业。 

透过该墙面，根据需要，在消化厌氧器内也可安装螺旋推进器备用，数量位置根据具体需要而定。不需要时，将墙壁圆孔封闭。和对面耳室内的螺旋推进器的使用相呼应，增强沼液环流，提高产量。 

4.若需要对单个消化厌氧器进行维修等工作，先由排料管道将池内沼液排尽。然后打开消化厌氧器前后门，让余沼散尽。人进入后，用手推式吸泥机将余渣送入排泄管道口处，由排泄系统排出库外。对池内进行冲洗清理后，即可进行作业。排渣时，人员可身负氧气瓶作 业。 

5.为增加库内体温，在每个消化厌氧器底部和上部有一个空间层，层内净高0.2至0.3米。为消化厌氧器内的沼液补充温度，将池内温度保持在46℃至60℃范围内。为了使池内升温快，该空间的上下两个层面尽量薄。为增加承载力，上下两个层面的中间均匀分布多个连接梁体，使上下两面成为一体，共同均匀承受荷载。 

该保温层设置为全封闭空间层，内有许多梁体纵横交错，将上下两个层面连成一体，从而增强了底部承受上部液体的压力。该内部空间被纵横交错的梁体分成若干个小空间。该梁体底部与下层面接触处，预留一些圆孔，使各空间的气流，冷却液相互连通，流动。 

使用时将暖气直接通入该空间层，为沼液增温。消化厌氧器外安装放液孔，与内空间暖气相连通。由于底面是凹陷形，底面的放液孔另在最底部设置。这样不需安装散热器，既降低生产成本，而且增温效果更好，更快。 

按照此种方式，在消化厌氧器的四壁，也可用混凝土浇筑成夹空间层状，夹空间层中间以纵横交错的梁体连接两壁，以增强抗压性能。各梁体设置诸多圆孔，使其隔离的诸多空间相连通，以便暖气通入，迅速提高沼液的温度。该夹层和底部的空间夹层设置诸多连通孔，以便暖气相互串通，同时，冷却液也可通过底部夹层的排液孔定时排出。 

厌氧器的相对两面外墙壁，里面一层较薄，外面一层较厚。其好处是能迅速增加库内温度，易加热；且增加库体的坚固。里面相对两双层墙壁，可薄厚均匀。因为两边都有液体压强，尽量薄一些。 

由于甲烷分子直径比一般混凝图构建沙灰之间的缝隙还小，在进行库体设计建造，气体收集，储存时密封非常重要。 

6.每个消化厌氧器的池顶面，和顶面相连向下，设置1至1.8米高，0.5至1米宽的封闭的钢筋混凝土人行通道，并通过外墙与耳室相连通，即成为悬挂着的环形封闭走廊。并且根据需要，附设在封闭走廊墙外，与池内顶部相连处，在不同部位设置一些安装电机或液压装置的密封室，以仅能安放机械为宜，用于安装搅动器，搅动池内沼液环流，增加沼气产量。 

该通道和各个安放搅动器的密封室相连通，以便维修。 

在顶面中间最低处的排泄孔处，有一个相对较大的密封室，内安装排泄管道，开关阀门，以及安装搅动该池液的搅动器。并在顶部开一小圆孔，用于释放池底保温层冷却液，并在其上安装开关控制。人行通道也和该室相连。当消化厌氧器内废沼液通过排泄管道，自然排泄不畅时，可通过地面出口处的抽吸机排除障碍。 

人行通道，有多个出口与外界相通，以便室内气流畅通。必要时，向人行通道鼓风稀释道内泄露的一些沼气，以便共作人员作业安全。 

7.各管道系统内外壁以及各管件的金属制品，凡和沼液接触处，皆要封裹耐酸碱塑料。 

进料管道系统设计和排泄管道系统设计不同，进料管道设计是为减小阻力，增强料液流速；排泄管道系统设计，为了增加阻力，降低向下排泄的动能，减缓下泄冲击力。 

8.为了保持合成库的体温，整个库身内外，凡裸露部分，和空气 触处，都要设置保温材料保温，防止库体内热量过分散失，降低消化厌氧器内沼液温度，造成减产。 

库深入地下的部分，外层无法包裹保温，只有从内部安装保温层，然后设置防水层密封，不能使沼液渗入保温层。 

9.该库体内，可设置沼液温度监测系统，红外成像监测系统。 

该实用新型有益效果： 

天然动能沼气生产合成库，是适用空间立体几何结构，加之一些辅助条件，充分发挥产沼菌群生长繁殖所需的有利条件，以及机械化，自动化生产流程，大大提高了沼气产量及效率，排除传统的沼气生产对客观环境的依赖，并可大规模无限制生产。 

为提高沼气利用率，减少环境污染，可利用沼气发电，生产热能。并且可防止核电危机给人类带来的灾难。 

该能源可再生，高效，高产，节能，清洁，环保，低成本。和其他能源相比：核电有危险，废物为重污染源，成本高；太阳能功能小，占地多，局限性强，寿命短，成本高；风能有地域局限性，占用空间大，易伤飞鸟，功能低；煤、石油污染严重，且不可再生。开采煤碳危险性强，成本高，且破坏地壳结构和耕地。将其放在地下，安全可靠，以防将来有更大的用处而枯竭。 

该库能为北部、中西部地区持续提供足够的清洁能源。为淡化海水，东水西送，改造沙漠，提高工农业生产提供清洁能源。 

四.附图说明

图1，合成库外观图。其中③代表消化厌氧器部位。②代表合 成库六个面，上下连接的耳室部位。①安装电梯等工作室。 

图2，合成库的内部构造示意图。其中④库体内部空间通道。 

图3，合成库的供料系统示意图。其中⑤耳室内的安全通道；⑥供料液支管道；⑦主供料管道；②耳室。 

图4，排泄图。其中②是耳室；⑤耳室内的安全通道； 

排泄支管道； 

排泄主管道；⑧排泄口。 

图5，消化厌氧器的保温、增温结构示意图。其中 

是供热支管道； 

代表每层安放在耳室的供暖主管道；⑨代表加热部位。 

图6、图7，供料管道系统构造示意图。其中⑥是供料支管路，⑦、 

是供料主管道；⑩是开关阀门。 

图8排泄管道示意图。其中 

支管；⑩开关阀； 

主管道。 

图9，开关阀门。 

图10，消化厌氧器立体构造示意图。其中 

封闭外门； 

保温，增温层； 

备用孔； 

采样、观察、投放活性物孔； 

安装管道系统孔； 

备用孔。 

图11，消化厌氧器立体构造示意图。其中 

保温层放液孔； 

采样观察孔； 

采沼气孔； 

封闭门； 

池壁。 

图12，采气管道系统构造示意图。其中 

环形采气管道与消化厌氧器相连接的采沼管道；⑩管道与沼气池连通阀； 

主采气管道； 

环形采气管道； 

环形采气管道与主采气管道连通处。 

图13，消化厌氧器顶部结构示意图。其中 

是排泄孔； 

保温层冷却液释放孔； 

密封室； 

封闭走廊； 

双层保温器顶； 消化厌氧器双层室壁。 

图14，消化厌氧器室内封闭走廊平面示意图。其中 

室内封闭走廊通向室外通道。 

五、具体实施方式

天然动能沼气生产合成库生产流程 

1.将农作物秸秆等纤维原料，进行粉碎。将粉碎的原料进行堆沤预处理。 

粉碎后的原料堆沤预处理，北方气温低，宜采用坑堆的方式堆沤。具体方法：首先将秸秆铡成长3厘米左右，踩紧堆成30厘米厚左右，泼2％石灰水澄清液并加10％粪水。照此方法铺3至4层，堆好后用塑料薄膜覆盖，堆沤15天左右，便可做发酵原料。 

南方气温高，用上述方法直接将秸秆堆沤在地上即可。 

将堆沤预处理后的秸秆，添加一定量的纯净的马、牛、羊等粪便，进一步的堆沤。夏天堆沤3至5天；春秋堆沤1周左右，冬天参照上述条件室内加温堆沤。使堆沤原料温度升高到40至50度，颜色变成深褐色后，加入一定沼液和水，制成液状物，通过管道系统送入消化厌氧器中消化。 

料液通过每个消化厌氧器自顶部下垂的管道，输入消化厌氧器内。池内安装的是耐酸碱的塑胶管，该管上顶部与外部进料管道相通连，底端流进料液。该进料管以接近耳室一边为宜，方便人员进池清理余渣。在每个消化厌氧器的底部建成漏斗状，其凹陷深度约1至2.5米。建筑承重梁可用曲梁，纵横交错承重，或用直斜梁纵横交错承重。最低处开排泄圆孔，孔下外接排泄管道。在底面圆孔和排泄管道接触处，安装一自动关闭阀，控制该系统，可将料液从该消化厌氧器内自动排出。②是代表耳室，里面放置不同管道系统。其中两室安置供料液系统管道，两室安装排泄系统管道，两室安放供热系统管道。同时也安放其他机械设备。 

在每个消化厌氧器底部，有一个空间层，相对封闭，内净高为0.2至0.3米左右。该空间上下两个面的中间，有许多墙体相连接，共同承受底部的压力。供热系统安置在每层其中的两个耳室中。 

需要说明，图5不仅是供料，排泄的管路系统示意图，也是图4的供暖管路示意图。 

耳室内消化厌氧器的墙面上，开有安装螺旋推进器孔，进、排料 液孔，封闭外门等。圆孔大小和多少根据实际需要而定。 

分别发挥供料，排泄，供暖等功能的圆孔标志。 

墙面设有封闭内门，采样观察孔，采气孔等。其大小和多少个可根据实际需要设定。采气孔用管道和采气管道系统相连通，并设置有开关阀门。 

管道系统置于合成库的内部六棱柱空间，环形管和消化厌氧器接触处有开关阀开启，该图为上下两层消化厌氧器的。消化厌氧器内所产生的沼气通过该管道被收集利用。 

每个消化厌氧器都要进行严格密封，以防沼气、沼液外泄。关于安装螺旋器，其密封原理可参照潜艇螺旋桨密封方法进行。排泄管等与消化厌氧器接触部位的密封，也要严格。否则沼气、沼液会外泄。 

2.启动生产一个月左右，每5至10天，都要向库内补充新鲜原料。补充原则一般是出多少补多少，始终保持消化厌氧器内的有效容积。一般情况下，进出量占池总有效容积的5％。 

3.投放接种物。投放一般按：接种物∶原料∶水＝1∶2∶5。此是消化厌氧器刚启动时的比例。 

沼气发酵微生物都是来自自然界。而沼气发酵的核心微生物菌落是甲烷菌群，一切具备厌氧条件和含有有机物的地方都可找到。主要有：沼气池，湖泊，沼泽，池塘底部，积水坑之中；动物粪便及其肠道之中；屠宰场，酿造厂，豆制品场，副食加工厂等阴沟污泥之中以及人工厌氧消化装置之中。 

4.原料进入消化厌氧器内，封闭各通气孔。然后将消化厌氧器内 残留的多余空气用抽气机排出，使每个消化厌氧器处于无氧状态。有利菌群繁殖，提高沼气产量。因为产甲烷菌是一种厌氧性细菌，他们的生长、发育、繁殖、代谢等生命活动中，都不需要氧气。空气中的氧气会使其生命活动受到抑制，甚至死亡。 

5.合成库内一般沼气发酵液浓度为6％至8％为宜。消化厌氧器内发酵温度可进行调解。一般采取高温发酵，，温度可调至46℃至60℃范围内。在10℃至60℃范围内，一般温度越高，微生物活动越旺盛，产沼量越高。 

6.库中每个消化厌氧器内，要有适宜的酸碱度。沼气微生物群的生长，繁殖，要求发酵原料的酸碱度保持中性，或微生物偏碱性。过酸过碱都会影响产沼量。测定表明，pH值为6至8时均可产气，pH值为6.5至7.5时产沼量最高。 

如果出现有机酸大量积累，发酵料液过于偏酸的现象。此时，可抽出部分料液，加入等量接种物，将有机酸转化为甲烷。或者通过管道添加适量的草木灰澄清液或石灰澄清液，中和有机酸，使酸碱度恢复正常。日常工作中测试酸碱度，可通过厌氧器内外墙壁设置的取液孔，将器内沼液取出检验。 

7.合成库中的每个消化厌氧器内，可加速发酵过程，促进有机物质分解并提高产量的物质统称为添加剂，或称催化剂。添加剂的种类较多，包括一些酶类、无机盐类，有机物和其他无机物等。例如，加入一定量的纤维素酶，蛋白酶，黑曲霉等，可以起到加速物质分解的作用。加入微量的钾、钠、钙、镁元素，可增加活性酶的活性，增强酶促反应。加入少量活性碳末，尿素可以提高碳、氮含量，或通入氢 气可以提高甲烷含量等。具体方法之一：将两个耐酸碱塑料半球通过螺旋拧紧而成一个乒乓球状的圆球，其大小根据实际情况决定。将尿素装入球内。塑球面开三十多个大头针粗细的小孔，以利缓慢释放。 

8.为了消化厌氧器内沼液的定时循环流动，该库用两种方法相互配合使用。其一，通过顶部封闭室内机器的搅动，促使器内的沼液大规模环流；其二，通过耳室螺旋推进器搅动，可增强沼液环流。是单用还是并用，根据实际需要确定。 

实践证明，适当的搅动方法和强度，可以使发酵原料分布均匀，增强微生物与原料的接触，使之获取营养物质的机会增加，活性增强，生长繁殖旺盛，从而提高产沼量。搅动又可打碎结壳，提高原料的利用率及能量转换效率，并有利气泡释放。采用搅动措施后，平均产量可提高30％以上。 

9.根据现实生活中沼气池器表流量推算，采用消化厌氧器的产量应在1.5至3立方米/立方米·天左右。 

10.以上只是制作沼液的一种方式，还可用其他方式、原料制作。 

沼渣的用处 

沼渣有多种用处，主要可用于养殖各种水产品，蚯蚓、泥鳅、鳝鱼和其他，也可用于制取绿色有机肥料，供蔬菜瓜果及其他农作物的生长使用。 

Claims (6)

1.天然动能沼气生产合成库，其特征在于：库体采取正六棱柱形状，可设若干层；每层分为6个等体积的梯形立方体消化厌氧器；库体内部，是正六棱柱空间，是安装电梯的上下通道；消化厌氧器外部，每个消化厌氧器都有一个耳室；整个库体，凡裸露部分，和空气及地面接触处，都设置保温材料保温。

该库不仅可设计成正六棱柱形状，也可设计成圆柱，其他棱柱，棱台，圆台，棱锥，圆锥，球体，椭球体；以及由这些几何体的相互组合。

2.根据权利要求1所述的天然动能沼气生产合成库，其特征在于：每个消化厌氧器都设计有保温，增温结构；该保温增温结构是在每个消化厌氧器的底部，顶部和四壁，都设计一个相对封闭的空间层；该空间上、下两个面中间，有许多墙体相连；除最上层的消化厌氧器外，此消化厌氧器顶部即是其上一个消化厌氧器的底部，炽热气体直接通入该空间层。

3.根据权利要求1所述的天然动能沼气生产合成库，其特征在于：六个耳室中，相对的两个耳室具备相同功能；分别是安装供料管道系统，排泄管道系统，供暖管道系统；并且在每个耳室的消化厌氧器壁上，设计有螺旋推进装置，协助推动消化厌氧器内沼液环流。

4.根据权利要求1所述的天然动能沼气生产合成库，每个消化厌氧器的双层底面都设计成漏斗状凹陷形，以利自然排泄；中心设计漏斗出口，外接排泄管道系统排泄。

5.根据权利要求1所述的天然动能生产合成库，每个消化厌氧器的双层器顶的下层面，都向下设计有封闭的环形、直线型走廊，悬连 在其顶壁上；该密闭走廊的外墙壁一侧面，附着设计密封室，安装动力设备，搅动下面的沼液循环运动；另一侧面的墙壁上，开设密封孔，以便打开向下观察沼液。

6.根据权利要求1-5之一所述的天然动能沼气生产合成库，其特征在于：整个库身内外，凡裸露部分，和空气及地面相接触处，都要设置保温材料保温。 

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