CN202849406U - 一种太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统，包括夹套式沼气发酵池、沼气储罐和太阳能热水器，太阳能热水器的冷水进口上连接有上水管，热水出口通过热水管路与夹套式沼气发酵池的夹套连通；夹套式沼气发酵池的夹套上部的出水口通过回水管与上述太阳能热水器的热水回水口相连，所述的夹套式沼气发酵池上端设有浮罩，浮罩的罩沿从夹套式沼气发酵池上端伸入夹套中形成水封，浮罩上设有沼气出气口、液态进料口和固态进料口，沼气出气口通过输送管路与沼气储罐的沼气进口相连，输送管路上设有沼气输送增压泵。本实用新型为沼气发酵提供了一个恒温、恒压、密封性好、产气速率平稳、自动化程度高、适应区域广、安全的沼气发酵系统。

Description

一种太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统

技术领域

 本实用新型涉及一种沼气发酵系统，特别是一种太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统。

背景技术

随着化石能源的大量使用，导致全球生态环境变化和化石能源的急剧减少，生物质能作为化石能源重要替代品越来越受到世界各国的高度重视。生物质能是可再生的、对环境友好，因此，开发利用生物质能是解决能源与环境问题的一条最优途径。沼气是生物质能中最重要的组成部分，其产生主要利用工业、农业和生活产生的各种废弃物发酵沼气。在获得能源效益同时，也保护和治理了环境。因此，沼气发酵作为一项重要的可再生能源技术和环境治理技术受到世界各国的重视。

沼气发酵利用厌氧微生物甲烷菌在厌氧环境下对废弃有机物进行生物转化生成沼气的过程。因此，发酵环境因素对微生物生长及代谢产物甲烷生成影响显著。其中厌氧环境、发酵温度及发酵压力是沼气发酵的关键因素。厌氧环境是决定能不能发酵生产沼气，发酵温度及发酵压力是决定原材料转化速率和沼气生产速率及产量。

沼气发酵温度范围较大，甲烷菌能适应4℃-72℃温度范围，温度越高其原材料转化速率及产气速率越高，产气量越大。在我国长江以北大部分地区采用地埋式沼气发酵池，受外界环境温度及季节影响较大，在秋末至初春的这段时间里沼气均不能正常发酵使用。但这段时间又是我国北方用气采暖的高峰时期，因此应该改进发酵系统避免外界环境影响。

发酵池压力也是影响沼气发酵的关键因素。我国大部分地区都采用的发酵、储存一体式的发酵系统。发酵池内沼气要么压力大，要么通过自然释放。发酵池压力大，一是存在安全隐患；二是反馈抑制甲烷菌的代谢产物甲烷的生成，甲烷菌休眠沼气发酵基本停止，下次发酵启动慢，产气不稳定，自然释放，浪费。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种利用太阳能热水器集热提供热水对发酵池进行保温实现恒温发酵，利用浮罩自由上下浮动给发酵池提供恒压发酵，使用储罐及时分离沼气降低发酵池的压力，降低安全隐患的太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统。

本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本实用新型是一种太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统，其特点是：包括夹套式沼气发酵池、沼气储罐和太阳能热水器，沼气储罐的上部设有沼气进口，沼气储罐的底部设有废液排出口，沼气储罐的顶部设有沼气用气口和第一安全阀；太阳能热水器上设有冷水进口、热水出口和热水回水口，冷水进口上连接有上水管，上水管上设有第一上水电磁阀，热水出口通过热水管路与夹套式沼气发酵池的夹套连通，热水管路上设有热水输送泵，夹套式沼气发酵池的夹套提供热水实现保温；夹套式沼气发酵池的夹套上部设有出水口，出水口通过回水管与上述太阳能热水器的热水回水口相连，所述的夹套式沼气发酵池上端设有浮罩，浮罩的罩沿从夹套式沼气发酵池上端伸入夹套中形成水封，浮罩上设有第二安全阀、沼气出气口、液态进料口和固态进料口，固态进料口为大宗物料及固态物料的进口，液态进料口为水或其它液态物料的进料口，沼气出气口通过输送管路与沼气储罐的沼气进口相连，输送管路上设有沼气输送增压泵，夹套式沼气发酵池的内下部装有电机驱动的搅动轴，搅动轴的前部装有物料输送螺旋叶片，搅动轴的后部设有搅拌桨。物料输送螺旋叶片可以为绞龙输送装置，其长度达夹套式沼气发酵池直径的1/2，搅动轴转动实现固体物料输送作用和物料搅拌作用。

第二安全阀设定安全压力高限，释放因沼气输送泵出现故障或输送管路堵塞引起的高压，排除危险。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，夹套式沼气发酵池的夹套上设有进冷水口，进冷水口上连接有上水管路，上水管路上设有第二上水电磁阀；夹套式沼气发酵池的夹套外壁上设有高位触点开关和低位触点开关，浮罩上设有与高位触点开关和低位触点开关配合的触点开关控制器；夹套式沼气发酵池的夹套中设有夹套水位传感器；夹套式沼气发酵池中设有沼气发酵液温度传感器；所述太阳能热水器的水箱中设有水位传感器；太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统还包括可编程控制器，所述的第一上水电磁阀、第二上水电磁阀、触点开关控制器、热水输送泵、沼气输送增压泵、夹套水位传感器、沼气发酵液温度传感器、水位传感器和搅动轴的驱动电机分别通过信号线与可编程控制器相连。

沼气储罐上的沼气进口、夹套式沼气发酵池发酵池上沼气出气口和沼气输送增压泵相连，并于浮罩上的触点开关控制器和可编程控制器联动，及时抽出沼气保证夹套式沼气发酵池内恒压发酵。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的浮罩上设有配重槽。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的搅拌桨为弯叶轮和直叶轮，搅拌时具有纵向和横向推动作用。

与现有技术相比，本实用新型将生物质燃料生成的可燃性气体所带的热量利用起来给水加热，从而提高了可燃性气体的利用率，减少能源的浪费，其结构简单，使用方便，热利用更充分，更环保。

恒温，适应区域广能够适应我国北方所有区域并不受季节生产限制的。通过太阳能热水器、热水输送泵、沼气发酵液温度传感器、可编程控制器及夹套式沼气发酵池夹套为发酵池提供一个恒温发酵环境。使发酵温度控制在35±2℃（35℃是甲烷细菌发酵最佳温度），夹套式沼气发酵池内的搅拌浆定期搅拌使池内温度均匀。

恒压，产气率平稳。夹套式沼气发酵池盖设为浮罩，为夹套式沼气发酵池提供一个恒压发酵条件(0.01 Mpa -0.02Mpa)。

密封性好，安全。浮罩的罩沿深入夹套式沼气发酵池夹套中，同时保持夹套的水位使浮罩的罩沿一直浸入夹套的水中达到密封效果。通过第一安全阀和第二安全阀，使夹套式沼气发酵池和沼气储罐内的压力处于安全压力范围内。

利用可编程控制器实现自动化控制，减少人力，降低安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本实用新型的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本实用新型，而不构成对其权利的限制。

参照附图，一种太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统，包括夹套式沼气发酵池27、沼气储罐24和太阳能热水器1，沼气储罐24的上部设有沼气进口20，沼气储罐24的底部设有废液排出口25，沼气储罐24的顶部设有沼气用气口23、压力表10和第一安全阀22；太阳能热水器1上设有冷水进口、热水出口和热水回水口，冷水进口上连接有上水管3，上水管3上设有第一上水电磁阀2，热水出口通过热水管路7与夹套式沼气发酵池27的夹套26连通，热水管路7上设有热水输送泵32；夹套式沼气发酵池27的夹套26上部设有出水口，出水口通过回水管4与上述太阳能热水器1的热水回水口相连，所述的夹套式沼气发酵池27上端设有浮罩12，浮罩12的罩沿从夹套式沼气发酵池27上端伸入夹套26中形成水封，浮罩12上设有第二安全阀21、沼气出气口13、压力表10、液态进料口9和固态进料口14，浮罩12上设有配重槽11，通过添加或减少重物控制发酵压力在0.01 Mpa -0.02Mpa，沼气出气口13通过输送管路15与沼气储罐24的沼气进口20相连，输送管路15上设有沼气输送增压泵19，夹套式沼气发酵池27的内下部装有电机驱动的搅动轴30，搅动轴30的前部装有物料输送螺旋叶片31，搅动轴30的后部设有搅拌桨29，搅拌桨29为弯叶轮和直叶轮。

夹套式沼气发酵池27的夹套26上设有进冷水口，进冷水口上连接有上水管路33，上水管路33上设有第二上水电磁阀28；夹套式沼气发酵池27的夹套26外壁上设有高位触点开关16和低位触点开关18，浮罩12上设有与高位触点开关16和低位触点开关18配合的触点开关控制器17；夹套式沼气发酵池27的夹套26中设有夹套水位传感器8；夹套式沼气发酵池27中设有沼气发酵液温度传感器34；所述太阳能热水器1的水箱中设有水位传感器6；太阳能浮罩12式恒压沼气发酵系统还包括可编程控制器5，所述的第一上水电磁阀2、第二上水电磁阀28、触点开关控制器17、热水输送泵32、沼气输送增压泵19、夹套水位传感器8、沼气发酵液温度传感器34和水位传感器6分别通过信号线与可编程控制器5相连。

系统首次运行或运行中，当太阳能热水器1的水位传感器6和夹套式沼气发酵池27的夹套26中的夹套水位传感器8反馈缺水（水位低状态），可编程控制器5自动分别启动太阳能热水器1第一上水电磁阀2和夹套式沼气发酵池27的夹套26中的第二上水电磁阀28实现进水。当水位达到设定高度时通过太阳能热水器1的水位传感器6和夹套式沼气发酵池27的夹套26中的夹套水位传感器8反馈满水状态，可编程控制器5自动关闭第一上水电磁阀2和第二上水电磁阀28。

夹套式沼气发酵池27内温度自动控制。夹套式沼气发酵池27、太阳能热水器1、热水输送泵32及可编程控制器5联动，当夹套式沼气发酵池27的沼气发酵液温度传感器34反馈发酵池内温度低于设定温度时，通过可编程控制器5自动启动热水输送泵32，太阳能热水器1内热水通过热水输送泵32由热水出口出来从夹套式沼气发酵池27下部进入夹套式沼气发酵池27的夹套26中，夹套式沼气发酵池27的夹套26中的冷水从其上部的出水口流出，从太阳能热水器1的热水回水口进入太阳能热水器1形成热水、冷水交换循环。当夹套式沼气发酵池27沼气发酵液温度传感器34反馈发酵池内温度达到设定温度时，可编程控制器5自动关闭热水输送泵32，实现沼气发酵池温度自动控制。

沼气发酵池内压强自动控制。浮罩12、沼气输送增压泵19、可编程控制器5和沼气储罐24联动。随着夹套式沼气发酵池27中沼气发酵启动，夹套式沼气发酵池27内压力逐步增加，当产生的浮力等于浮罩12重力（可以增加或减少配重槽11内的重物质量，调节发酵池内的压强）时，夹套式沼气发酵池27内达到设定的压强。由于浮罩12可以自由上浮所以在浮罩12上浮的过程中夹套式沼气发酵池27内的压强恒定。 随着沼气量的增加浮罩12上浮，当浮罩12上的触点开关控制器17接触到夹套式沼气发酵池27外壁上的高位触点开关16时，可编程控制器5自动启动沼气输送增压泵19，夹套式沼气发酵池27内沼气经其上的沼气出气口13、沼气输送增压泵19和沼气储罐24沼气进口20转移到沼气储罐24内。随着夹套式沼气发酵池27内沼气减少浮罩12开始下降，当浮罩12的触点开关控制器17接触到沼气发酵池外壁上的低位触点开关18时，可编程控制器5自动停止沼气输送增压泵19，如此反复运作，沼气发酵池内维持恒压状态发酵。

浮罩12采用水封。浮罩12的罩沿为密封罩沿，深入夹套式沼气发酵池27的夹套26中，通过夹套水位传感器8、第二上水电磁阀28、进冷水口和电气控制柜联动，当水位降低时自动进水，保持夹套26安全水位，浮罩12的罩沿一直浸入夹套26水中达到密封效果。浮罩12可以自由拆装，便于沼气发酵池维修。

夹套式沼气发酵池27自动出料及搅拌，物料输送螺旋叶片31为绞龙输送装置，绞龙外壁圆筒设计为两半圆形凹槽，在沼气发酵阶段上半部凹槽与下半部凹槽重叠在一起，搅动轴30的后部设有搅拌桨29，当电机35工作时带动搅动轴30转动起到搅拌物料的作用。在夹套式沼气发酵池27出料阶段，绞龙上半部凹槽自动翻转和下半部凹槽组合成圆筒罩在绞龙上形成固态物料输送通道，当绞龙转动时，物料通过绞龙及搅拌桨29推动前行进行出料，减少人工出料产生的安全隐患。

Claims (4)

1.一种太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统，其特征在于：包括夹套式沼气发酵池、沼气储罐和太阳能热水器，沼气储罐的上部设有沼气进口，沼气储罐的底部设有废液排出口，沼气储罐的顶部设有沼气用气口和第一安全阀；太阳能热水器上设有冷水进口、热水出口和热水回水口，冷水进口上连接有上水管，上水管上设有第一上水电磁阀，热水出口通过热水管路与夹套式沼气发酵池的夹套连通，热水管路上设有热水输送泵；夹套式沼气发酵池的夹套上部设有出水口，出水口通过回水管与上述太阳能热水器的热水回水口相连，所述的夹套式沼气发酵池上端设有浮罩，浮罩的罩沿从夹套式沼气发酵池上端伸入夹套中形成水封，浮罩上设有第二安全阀、沼气出气口、液态进料口和固态进料口，沼气出气口通过输送管路与沼气储罐的沼气进口相连，输送管路上设有沼气输送增压泵，夹套式沼气发酵池的内下部装有电机驱动的搅动轴，搅动轴的前部装有物料输送螺旋叶片，搅动轴的后部设有搅拌桨。

2.根据权利要求1所述的太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统，其特征在于：夹套式沼气发酵池的夹套上设有进冷水口，进冷水口上连接有上水管路，上水管路上设有第二上水电磁阀；夹套式沼气发酵池的夹套外壁上设有高位触点开关和低位触点开关，浮罩上设有与高位触点开关和低位触点开关配合的触点开关控制器；夹套式沼气发酵池的夹套中设有夹套水位传感器；夹套式沼气发酵池中设有沼气发酵液温度传感器；所述太阳能热水器的水箱中设有水位传感器；太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统还包括可编程控制器，所述的第一上水电磁阀、第二上水电磁阀、触点开关控制器、热水输送泵、沼气输送增压泵、夹套水位传感器、沼气发酵液温度传感器和水位传感器分别通过信号线与可编程控制器相连。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统，其特征在于：所述的浮罩上设有配重槽。

4.根据权利要求1或2所述的太阳能浮罩式恒压沼气发酵系统，其特征在于：所述的搅拌桨为弯叶轮和直叶轮。

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