CN209636221U - 多能互补型沼气发酵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多能互补型沼气发酵系统，包括利用太阳能供热的温室、设于温室内的预热室和发酵室、以及沼气存储罐，所述预热室和发酵室均设于地面以下，所述预热室用于预热发酵物料且将预热后的发酵物料输送至所述发酵室内，所述发酵室产生的沼气经沼气压缩机加压后储存在沼气存储罐内，其特征在于：还包括生物质锅炉，经所述生物质锅炉加热后的热水经由热水循环管道输送至发酵室内循环供热，所述发酵室设有沼液回流管道，所述沼液回流管道的末端延伸至所述预热室内以将所述发酵室内的沼液回流至所述预热室内。通过多种能源的综合供应，保证了沼气池无论在什么天气条件下都能够保持温度的相对稳定，既节省了能源，又能够提高产气效率。

Description

多能互补型沼气发酵系统

技术领域

本实用新型属于沼气发酵技术领域，具体涉及一种多能互补型沼气发酵系统。

背景技术

在可再生能源资源中，生物质是唯一可转化为固态、液态和气态能源的可再生资源，蕴藏量巨大，生物质能已经成为世界可再生能源发展的重点方向。我国生物质能资源丰富，仅各类农业废弃物（如秸秆）的资源量每年即有7亿吨左右，折合标煤3亿吨以上，加上人畜粪便、城市垃圾等资源总量可达6.5亿吨标煤以上。长期以来，农作物秸秆一直是农村地区生活用能和动物饲料的主要来源，但随着商品能源的普及，尤其是电能和高品位的液化石油气的广泛使用，秸秆的使用量逐步降低，逐步成为农业生产的废弃物而得不到有效利用，荒烧、堆放不仅严重危害了环境质量，也破坏了正常的农业生态环境。近年来，在广大农村地区，针对农作物秸秆禁烧采用行政手段干预，进一步增加了管理成本。

同时，随着社会对肉蛋奶等需求量的增加也使畜禽养殖业得到了飞速发展，畜禽养殖废弃物的产生量也逐年增加，畜禽粪便使用及排放过程中产生的环境问题引起社会广泛关注。根据污染源普查数据，2014年畜禽养殖业主要水污染物排放量中化学需氧量、氨氮排放量分别为当年工业源排放量的3.23和2.30倍，达到1148万吨和65万吨，占全国排放总量的45％、25％，畜禽养殖污染已经成为环境污染的重要来源。相对于化石能源而言，以农作物秸秆和畜禽粪便为代表的生物质能源属于低碳能源，其使用过程中环境危害小，属于清洁且可再生能源。将资源丰富的农业生物质用于沼气发酵对改善我国能源消费构成、缓解环境压力、减少农业废弃物管理成本具有重大意义。

由于受到季节温度变化的影响，沼气发酵系统大都存在着发酵体系温度不稳定的现象，导致底物降解率和沼气产率低，严重制约着生物质沼气发酵可再生能源技术的发展。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中沼气发酵存在温度不稳定给的技术问题，提供一种多能互补型沼气发酵系统，通过多种能源的综合供应，保证了沼气池无论在什么天气条件下都能够保持温度的相对稳定，既节省了能源，又能够提高产气效率。

本实用新型采用如下技术方案：

一种多能互补型沼气发酵系统，包括利用太阳能供热的温室、设于温室内的预热室和发酵室、以及沼气存储罐，所述预热室用于预热发酵物料且将预热后的发酵物料输送至所述发酵室内，所述发酵室产生的沼气经沼气压缩机加压后储存在沼气存储罐内，还包括生物质锅炉，经所述生物质锅炉加热后的热水经由热水循环管道输送至发酵室内循环供热，所述发酵室内的沼液通过沼液回流管道回流至所述预热室内以提供所述预热室内发酵物料的预热所需热量。

优选地，所述热水循环管道连通至所述生物质锅炉的热水室，所述热水循环管道包括竖直设置的主出水管道、主进水管道以及设于所述主出水管道和主进水管道之间的若干分支热水管道，所述分支热水管道的头端和尾端分别与所述主出水管道和主进水管道的底端相连通，所述主出水管道的顶端与所述生物质锅炉的热水室相连通以输出热水，所述主进水管道的顶端与所述生物质锅炉的热水室相连通以回流热水。

优选地，所述沼气存储罐连通有沼气喷射管道，所述沼气喷射管道延伸至所述发酵室内，且所述沼气喷射管道的底端分支设有若干分支喷射管道，所述分支喷射管道长短不一且所述分支喷射管道的末端设有喷头且所述喷头的喷射面朝上设置。

优选地，所述发酵室设有沼液回流管道，所述沼液回流管道的末端延伸至所述预热室内以将所述发酵室内的沼液回流至所述预热室内。

优选地，所述预热室的底端设有沼液输入管道，所述发酵室的底端设有沼液排出管道。

优选地，所述沼液回流管道的头端与所述沼液排出管道相连通，末端延伸至所述预热室内。

优选地，所述发酵室的底面倾斜设置以便于沼渣的排出。

优选地，所述沼液排出管道连通至所述发酵室底面倾斜的最低端。

优选地，所述预热室和发酵室均设于地面以下。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型对多能互补型沼气发酵装置进行了设计，采用太阳能温室加热技术，较好地解决了沼气发酵池的加热问题，同时采用沼液加热回流技术以及发酵室内敷设有辅助供热管道，能够在温度较低的冬季保持较高的发酵温度，克服常规沼气池冬季发酵温度低的缺陷。

因此，本实用新型多能互补型沼气发酵系统的设计，降低了沼气发酵受季节性温度影响，保证了产气的稳定性，这对农村沼气工程建设提供了一定的理论性指导。

此外，发酵室长期发酵，发酵物料容易堆积结块，影响发酵效率的同时，也阻碍了沼气的产出，为解决该问题，本实用新型进行了沼气喷射设计，沼气池产出的沼气经压缩后储存在沼气存储罐中，这些储存的沼气通过沼气喷射管道导入到发酵罐中喷射，造成发酵物料的扰动，由此易于破除发酵物料的结块，提高产气效率，使附着在秸秆表面的气泡上升到气室，解除发酵气阻现象，加快产气速度。

附图说明

图1为本实用新型沼气发酵系统的设计示意图；

图2为图1中发酵室内热水循环管道和沼气喷射管道的结构示意图；

1、预热室；2、发酵室；3、沼液进料管道；4、热水循环管道；5、沼气喷射管道；6、沼气收集管道；7、沼气压缩机；8、温室；9、沼液回流管道；10、沼气存储罐；11、泵；12、沼气排出管道；13、生物质锅炉。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作出进一步的说明。

如图1和2所示，一种多能互补型沼气发酵系统，包括利用太阳能供热的温室8、设于温室8内的预热室1和发酵室2、以及沼气存储罐10，所述预热室1和发酵室2均设于地面以下。所述发酵室2的底面倾斜设置以便于沼渣的排出。所述预热室1用于预热发酵物料且将预热后的发酵物料输送至所述发酵室2内，输送方式可选进料机进料或者重力作用进料；发酵物料经预热室1预热后再进料至发酵室2内，这样可以避免低温的发酵物料直接进料到发酵室2内对发酵过程造成冲击，影响沼气产出；所述发酵室2产生的沼气经沼气压缩机7加压后储存在沼气存储罐10内，这些沼气含有杂质气体和水分，还需要后续工序净化提纯后才能入户使用，这不是本实用新型的改进所在，不再赘述；本实用新型还包括生物质锅炉13，经所述生物质锅炉13加热后的热水经由热水循环管道4输送至发酵室2内循环供热，所述发酵室2内的沼液通过沼液回流管道9回流至所述预热室1内以提供所述预热室1内发酵物料的预热所需热量。

具体地，所述热水循环管道4连通至所述生物质锅炉13的热水室，所述热水循环管道4包括竖直设置的主出水管道、主进水管道主进水管道以及设于所述主出水管道和主进水管道之间的若干分支热水管道，所述主进水管道或者主出水管道上设有泵以提供热水循环输送的动力，本实用新型选择在主进水管道上设置泵11，所述主出水管道靠近所述生物质锅炉13的位置处设有阀门以控制热水的供应与否，例如在夜晚或者阴雨天气，需要生物质锅炉供热时，则打开生物质锅炉和该阀门，以供应热水；所述分支热水管道的头端和尾端分别与所述主出水管道和主进水管道的底端相连通，所述主出水管道的顶端与所述生物质锅炉的热水室相连通以输出热水，所述主进水管道的顶端与所述生物质锅炉13的热水室相连通以回流热水。由此，生物质锅炉13烧成的热水通过热水循环管道4对发酵室2供热，在发酵室2内设置的若干分支热水管道能够覆盖发酵室2的大部分，从而均匀供热。

作为本实用新型的另一优选方式，所述沼气存储罐10连通有沼气喷射管道5，所述沼气喷射管道5延伸至所述发酵室2内，所述沼气喷射管道5靠近所述沼气存储罐10的位置设有阀门以控制沼气的喷射与否，且所述沼气喷射管道5的底端分支设有若干分支喷射管道，所述分支喷射管道长短不一且所述分支喷射管道的末端设有喷头且所述喷头的喷射面朝上设置；由此发酵室2内大部分位置的物料均会受到沼气气流的喷射作用，从而对结块的发酵物料产生扰动，打散物料，提高产气效率。

所述预热室1的底端设有用于加入液体原料的沼液输入管道3，所述发酵室2的底端设有沼液排出管道12；为便于沼液的顺利排出，所述沼液排出管道12连通至所述发酵室2底面倾斜的最低端，借助重力作用自动排出。

作为本实用新型的另一优选方式，所述发酵室2设有沼液回流管道9，所述沼液回流管道9的头端与所述沼液排出管道12相连通，末端延伸至所述预热室1内。所述沼液回流管道9的末端延伸至所述预热室1内以将所述发酵室2内的沼液回流至所述预热室1内；发酵室2在发酵过程中会产生多余的沼液需要排出，而排出的沼液热量较高，直接排出会造成热量的浪费，本实用新型巧妙地利用这部分沼液的热量对预热室内的发酵物料进行预热，节省了预热室的额外能源供应，使整个发酵系统内的能源利用率更高。

最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本实用新型的技术方案，任何对本实用新型进行的等同替换及不脱离本实用新型精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种多能互补型沼气发酵系统，包括利用太阳能供热的温室、设于温室内的预热室和发酵室、以及沼气存储罐，所述预热室和发酵室均设于地面以下，所述预热室用于预热发酵物料且将预热后的发酵物料输送至所述发酵室内，所述发酵室产生的沼气经沼气压缩机加压后储存在沼气存储罐内，其特征在于：还包括生物质锅炉，经所述生物质锅炉加热后的热水经由热水循环管道输送至发酵室内循环供热，所述发酵室设有沼液回流管道，所述沼液回流管道的末端延伸至所述预热室内以将所述发酵室内的沼液回流至所述预热室内。

2.根据权利要求1所述的多能互补型沼气发酵系统，其特征在于：所述热水循环管道连通至所述生物质锅炉的热水室，所述热水循环管道包括竖直设置的主出水管道、主进水管道以及设于所述主出水管道和主进水管道之间的若干分支热水管道，所述分支热水管道的头端和尾端分别与所述主出水管道和主进水管道的底端相连通，所述主出水管道的顶端与所述生物质锅炉的热水室相连通以输出热水，所述主进水管道的顶端与所述生物质锅炉的热水室相连通以回流热水。

3.根据权利要求2所述的多能互补型沼气发酵系统，其特征在于：所述沼气存储罐连通有沼气喷射管道，所述沼气喷射管道延伸至所述发酵室内，且所述沼气喷射管道的底端分支设有若干分支喷射管道，所述分支喷射管道长短不一且所述分支喷射管道的末端设有喷头且所述喷头的喷射面朝上设置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多能互补型沼气发酵系统，其特征在于：所述预热室的底端设有沼液输入管道，所述发酵室的底端设有沼液排出管道。

5.根据权利要求4所述的多能互补型沼气发酵系统，其特征在于：所述沼液回流管道的头端与所述沼液排出管道相连通，末端延伸至所述预热室内。

6.根据权利要求1或5所述的多能互补型沼气发酵系统，其特征在于：所述发酵室的底面倾斜设置以便于沼渣的排出。

7.根据权利要求6所述的多能互补型沼气发酵系统，其特征在于：所述沼液排出管道连通至所述发酵室底面倾斜的最低端。