CN214361323U - 太阳能直热气液分离式沼气发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属沼气发生装置领域，具体涉及一种太阳能直热气液分离式沼气发生器。发酵罐分为卧桶式和箱式两种。沼气发生器以沼气发酵罐为核心，包括太阳能集热面板组件，阻料透气及气体通道组件，进出料辅助设备和气体输送控制组件，及配套沼气收纳器、加压仓等。本实用新型通过压阻发酵料上浮使气液分离并避免料液分离，以及对发酵液加温使沼气发生器能连续高效产气，可改变以往普遍存在的第一次装料产气后，随即进入产气停滞状态，成为病态池的传统顽疾。

Description

太阳能直热气液分离式沼气发生器

技术领域

本实用新型涉及沼气发生装置领域，具体涉及一种太阳能直热气液分离式沼气发生器。

背景技术

利用农牧业副产品制备沼气是综合利用一举多得的好事，发展沼气也是建立农业良性生态环境的重要途径。但是随着农村劳动力构成的改变和个体养猪的减少，以及有条件农户逐步使用天然气，加上传统农村沼气池的“粗、大、土、笨”，和产气效率的普遍低下，以及建成后产气普遍不佳的实际情况，农村沼气的推广工作实际已停滞多年，并且振兴乏力。

目前农村秸秆的主要去向是还田、抛弃和焚烧。秸秆直接抛弃或还田(旱地干腐)实则和焚烧一样产生二氧化碳，只是氧化过程缓慢不及燃烧显著剧烈。秸秆堆沤(或水田湿腐)后还田，则产生更严重的温室气体甲烷溢入大气，造成比焚烧更甚的温室效应。而秸秆直接焚烧则迅速产生二氧化碳和大量烟尘污染环境，让人们难以接受。其实广大农民甚至不少农村干部，可能还不太明确了解秸秆一旦生产出来，除非永远隔气封存(实际不可能)，否则无论采取何种处理方式最终都产生同量的二氧化碳。农作物光合作用吸收太阳能，将二氧化碳中的碳氧拆分而形成了一种可用的资源，我们不应该白白浪费而必须将其充分利用。

此前曾有过利用太阳能加热沼气池的实用新型，但总离不开利用太阳能发电加热，利用太阳能发电通过机械搅拌发酵液之类。其实用电为沼气池加温，无论是利用电热管直接加热，还是先加热纯水再用热交换器加热发酵液方式，面对大体积和大比热的发酵液不可能有实效，而且沼气池内的工况极易让电加热器结垢让热交换器被缠绕，其实不适宜电加热器或热交换器工作。因此利用市电或光伏发电加热沼气发酵液，都不是经济可行的办法。至于机械搅拌，因为搅拌器必定被秸秆所缠绕，而在池体底部对料液分离后的发酵液，进行低烈度搅动根本不可能破坏秸秆纤维层层交织的浮料结壳，所以除非秸秆被事先粉碎或被切割到足够短，而且搅拌器功率足够强大，否则任何直接搅拌浮料结壳或通过搅扰发酵液打破浮料结壳的企图，都是不切实际的空想。再加之为制备沼气而耗用相对高阶的电力能源，好比用牛肉当肥料种粮种菜得不偿失。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种既可以减少秸秆焚烧,减少了露天堆沤(或直接还水田)秸秆导致的温室气体甲烷溢入大气的不良排放又能促进农村沼气推广工作提供清洁能源的太阳能直热气液分离式沼气发生器。

本实用新型提供了一种太阳能直热气液分离式沼气发生器，具有这样的特征，包括：沼气发酵罐，用于对发酵料及发酵液进行发酵生成沼气，其中，沼气发酵罐包括:外设透明保温罩的太阳能集热面板，透明保温罩周边密封，仅在位置最低处设一小孔泄压。为便于接收太阳能辐射，集热面板相对于地面倾斜设置；桶状罐体，用于与太阳能集热面板组成一个用于容纳发酵料以及发酵液的发酵腔；多个传热叶片，设置在太阳能集热面板朝向发酵腔内的一侧，用于将热辐射传导给靠近太阳能集热面板的发酵液，使之升温上浮从而实现对流循环。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征：其中，沼气发酵罐为卧式桶状发酵罐，罐体包括：至少一个或多个标准节，罐体纵方向东西布置并与太阳能集热面板的长度方向一致，桶状发酵罐设置在太阳能集热面板(与地面夹角为锐角)背对太阳的一侧，标准节桶状发酵罐一端为进料端，另一端为出料端，多标准节串连时首尾相接。标准节桶状发酵罐靠近太阳能集热面板的一侧设有多个透水孔，桶状发酵罐具有透水孔的一侧与太阳能集热面板之间形成发酵液汇集区；进料节，安装在标准节进料端，用于向标准节内添加发酵液以及发酵料；出料节，安装在标准节出料端，用于排出发酵料发酵后产生的尾液以及渣料；上部顶板，设置在发酵液汇集区的上部；底板，设置在发酵液汇集区的底部；以及第一端头板，安装在标准节发酵液汇集区靠近进料节的一端；第二端头板，安装在标准节发酵液汇集区靠近出料节的一端。太阳能集热面板、桶状发酵罐、上部顶板及端头板均密封连接。进、出料节与标准节及标准节之间采用法兰连接胶圈密封。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征：其中，每个标准节内安装有：下凸弧形阻料透气板，安装在标准节内顶部，从而在标准节内顶部形成纵向气体通道；两块(横向倾斜的)纵向分料板，交错设置在阻料透气板的下部，用于分拨发酵浮料。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征：其中，进料节上部及出料整体均呈竖向箱式结构，其顶部上口等高，并比最后标准节圆桶罐体上顶面高出一点二米，可保证所产沼气有一米发酵液水压差(约十千帕)时发酵液不外溢；进料节顶部向上敞口，其与标准节结合部具有一个与进料口相匹配的开口，进料节内安装有：(可在进料时翻开的)压料盘，安装在进料节的顶部开口处，用于将发酵料从进料节的顶部下压至与标准节进料口上部等高的位置，半圆柱形压料盘压下到位时与进料节下部半圆柱的底在进料节内组合成一个与标准节桶体等截面的圆桶；顶料盘，安装在进料节的下部与进料口相对的位置，用于将发酵料通过压料盘下的圆桶形通道顶入标准节内；出料节与标准节结合部具有一个与出料口相匹配的开口，开口处设置可上下滑动启闭防止发酵料外溢的阻料栅。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征：其中，第一端头板底部设置有用于清罐排污的大口径闸阀，第二端头板底部设置有法兰活门，用以安装和维修发酵液抽送污水潜泵及纵向输液管。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征：其中，联接出料节的标准节安装有：汇气管，其顶高高于出料节上口，用于将沼气导出；滤网，安装在汇气管与标准节的连接处，用于防止发酵料溢入汇气管；以及气体闸阀，安装在汇气管上方，用于控制汇气管的沼气导出。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征：其中，沼气发酵罐为箱式发酵罐，罐体板包括：底板，设置在太阳能集热面板背对太阳一侧的水平底面上；侧面板，与太阳能集热面板相对设置，垂直地安装在底板上；两块端部板，相对且垂直设置在太阳能集热面板、侧面板和底板两端；从而太阳能集热面板、侧面板、底板以及两块端部板形成一个具有向上开口的发酵腔；顶板，设置在发酵腔顶部，顶板的上表面设有一个与发酵腔联通的用于收集沼气的集气室，板上还具有一个既可进料也可出料的开口；也可以在侧面板上另外加设一个上部向外，下部向内倾斜的进料口，专门进料，不进料时上开口用法兰密封。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征：其中，集气室上安装有：汇气管，竖直向上设置，用于将沼气导出；气体闸阀，安装在汇气管上方，用于控制汇气管的沼气导出；以及注水阀门，用于向发酵腔补水。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征，还包括：气体收纳器，与沼气发酵罐通过输气管道连通，用于接收沼气发酵罐产生的沼气；加压仓，用于对气体收纳器中的沼气加压；以及集水器，安装在输气管道上低位处，用于收集输气管道内的凝结水，防止其在输气管道内成冰从而堵塞输气管道。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征，无论是桶状发酵罐或箱式发酵罐，除太阳能集热面板之外的各面均加设保温层。

在本实用新型提供的太阳能直热气液分离式沼气发生器中，还可以具有这样的特征，还包括：温度监测装置，安装在发酵腔内，用于监测发酵腔内的温度。

实用新型的作用与效果

根据本实用新型所涉及的太阳能直热气液分离式沼气发生器，因为设置有太阳能集热面板，所以，本实用新型的沼气发酵液被加热后，在秸秆缝隙间对流循环，形成对发酵液的无动力搅拌，不但为沼气厌氧发酵创造了秸秆与发酵液充分接触的环境，而且也可及时平衡罐内发酵液的酸碱度以避免发生局部酸、碱度过高影响发酵的情况。

根据本实用新型所涉及的太阳能直热气液分离式沼气发生器，因为发酵所产沼气均向罐顶集中至纵向气体通道或集气室，通过输气系统输送至气体收纳器，所以，本实用新型能让所产气体及时离开发酵罐，使发酵料始终被全浸泡的“气液分离”方式，能有效扭转传统无搅拌器沼气池全数存在的发酵料上浮结壳，阻隔沼气上溢进入顶部气室，而沼气顶升发酵料加剧料液分离又进一步阻碍发酵，形成恶性循环的状况。从而改变沼气池第一次装料出气后即很快进入产气停滞状态，解决了“投产即退休”病态池的传统顽疾。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器向阳面整体示意图；

图2为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器背阴面整体示意图；

图3为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器出料端立面示意图；

图4为图3中卧桶式沼气发生器的A—A垂直纵剖面图；

图5为图3中卧桶式沼气发生器的B—B水平纵剖面图；

图6为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器标准节横断面及发酵液对流方向示意图；

图7为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器节间法兰示意图；

图8为本实用新型实施例1中输气管中间集水器剖面示意图；

图9为本实用新型实施例2中箱式发酵罐沼气发生器向阳面整体示意图；

图10为本实用新型实施例2中箱式发酵罐沼气发生器顶面示意图；

图11为图9中箱式发酵罐沼气发生器C—C横断面剖视图及发酵液对流方向示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本实用新型作具体阐述。

在下述实施例中各方向的定义如下：将发酵罐的长度(纵)方向定义为进料口为前，出料口为后方向，将发酵罐的宽度(横)方向定义为面向出料口方向时左为南侧向阳面，右为北侧背阴面，将发酵罐的高度(竖)方向定义为上下方向。

<实施例1>

图1为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器向阳面整体示意图；图2为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器背阴面整体示意图；图3为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器出料端立面示意图；图4为图3中卧桶式沼气发生器的A—A垂直纵剖面图；图5为图3中卧桶式沼气发生器的B—B水平纵剖面图；图6为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器标准节横断面及发酵液对流方向示意图。

如图1-6所示，本实施例提供了一种卧桶式沼气发生器，包括：卧桶式发酵罐、气体收纳器(图中未示出)、加压仓(图中未示出)、集水器28以及温度监测装置(图中未示出)。

卧桶式发酵罐为卧式圆桶状，长度方向东西布置，以满足罐体所需强度要求的适当厚度钢板(或不锈钢板、铸铁，甚至钢筋砼)制成，在本实施例中由钢板制成。卧桶式发酵罐由两端进料节2、出料节3和中间标准节4组成。中间标准节4的数量决定了发酵罐的长度和沼气发生器的容积。进料节2、出料节3的大小和中间标准节4的直径及长度，可根据功能需求、设计容积和场地条件确定。因为每个卧桶式发酵罐必有进料节2、出料节3，因此中间标准节4越多，卧桶式发酵罐的单方产气率越高。商用(或集中)制气的，卧桶式发酵罐宜长不宜短，视场地和地基条件，罐长可由几米到几十米(多个标准节)，卧桶式发酵罐过长或地基不强的，可在中间设置柔性过渡段吸收可能的沉降差。商用(或集中)制气的罐径以二至三米为宜。家庭或小规模制气的罐长以二至四米为宜，罐径以一米左右为宜。

整个卧桶式发酵罐以1：100纵向坡度设置在地面上。中间标准节具有一个进料口6以及一个出料口5，其中出料口5端高于进料口6端，以利所产气体沿纵向气体通道向末端标准节移动和发酵料由进料口6向出料口5推进。

卧桶式发酵罐包括：太阳能集热面板7、传热叶片8、卧式圆桶罐体(由多个中间标准节4组成)、进料节2、出料节3、上部顶板33、底板10以及两块端头板9。

中间标准节4向阳一侧外设钢板(最宜不锈钢板传热快)制成的太阳能集热倾斜面板7，太阳能集热倾斜面板7倾斜度宜在45至60°之间(具体角度视使用地纬度具体选择)。太阳能集热倾斜面板7外侧面涂刷易吸收阳光辐射且少反射的灰黑色哑光涂层，太阳能集热倾斜面板7内侧满缝焊接上下走向的薄不锈钢板传热叶片8，以增加太阳能集热倾斜面板7向发酵液传热的效率，并提高太阳能集热倾斜面板7的刚度。传热叶片8的厚度和宽度视太阳能集热倾斜面板7的刚度需要而定。最靠近进料节2的中间标准节4以及最靠近出料节3的卧式圆桶罐体通过端头板9和底板10连接成密封不漏水气的一体。

图7为本实用新型实施例1中卧桶式沼气发生器节间法兰示意图。

如图7所示，进料节2与最靠近进料节2的中间标准节4，出料节3与最靠近出料节3的中间标准节4以及各标准节之间由法兰11和对接胶圈12密封。

太阳能集热倾斜面板7朝向阳光的一侧设透明玻璃或透明亚克力(或薄膜)透光保温罩13，以增加面板集热效果，透光保温罩在罐体联接完成后跨越节间法兰统一布置安装，透光保温罩13周边密封，仅在位置最低处设一小孔泄压。进料节2和出料节3不设太阳能集热倾斜面板。如罐体由钢筋砼制成，那么其与集热倾斜面板等钢制件之间需有恰当的可保持密封的连接。

卧式圆桶罐体背阴一侧间隔地布置有着地加强肋14。每个标准节4的底部、顶部和背阴一侧以及进料节2、出料节3所有外表面均加设有保温层15，如罐体背对坡地，在靠坡一侧可填土保温时该位置保温层可相应从简。

底板10的宽度前至太阳能集热倾斜面板7底部并与之焊接密封，后至卧式圆桶罐体底部着地点并与之焊接密封。

卧式圆桶罐体在与上部顶板33的连接点，至其与底板10连接点之间的桶壁(向阳侧)部分，设置足够数量的直径15～25毫米的透水圆孔，下半部采用大孔上半部采用小孔，以便冷发酵液接受传热叶片8的热量后，升温上浮进入卧式圆桶罐体的上部，在卧式圆桶罐体内穿越秸秆缝隙热交换降温后，沿卧式圆桶罐体背阴面下沉进入太阳能集热倾斜面板7与底板10之间的“三角形”发酵液汇集区29，从而完成对流循环(如图6示)。如此周而复始持续对流，在完成对发酵液无动力搅拌的同时，整个发酵罐内的料、液温度均得以提高。

在卧式圆桶罐体内顶部沿长度方向各标准节4设置与圆桶反向弧度的阻料透气板16，阻料透气板16上密布直径不大于15毫米小孔，各中间标准节4的阻料透气板16独立设置，节间靠接以减少秸秆卡缠但不需机械连接。为防止阻料透气板边与罐体连接下阴角位置积气而减少罐体有效发酵容积，在阻料透气板16与罐体连接部分的透气板边缘需留缺口以利气体上溢不积聚。阻料透气板16一方面压阻了浮料使发酵料被全过程全浸泡，另一方面其与罐体顶部由两相对弧形围合成罐顶(无秸秆)的纵向气体通道17，为防止气体外溢，纵向气体通道17在最后的中间标准节出料口端封闭。罐内所产气体上溢后通过纵向气体通道汇集至最后标准节顶部的汇气管18、气体闸阀19后输送至气体收纳器，由加压仓加压再通过干燥、脱硫后提供使用或储存，或直接使用。含有三个中间标准节以下的家用小型沼气发生器所产沼气可直接使用。

阻料透气板16下表面设纵向分料板20。纵向分料板20纵向左右小角度摆斜，一左一右交错布置首尾不连接，以利上浮顶抵阻料透气板16底部的秸秆浮料，在纵向进料推进时被左右分拨松散，从而减少对气体上溢的阻碍。

卧式圆桶罐体由多个中间标准节4组成，两端标准节分别通过进料口6、出料口5的法兰11连接进料节2、出料节3。中间标准节4的设置数目根据所需发酵容积确定，每个发生器至少设一个中间标准节4，然后以两节为单位增加。增加的两个中间标准节中有一个两端有加强肋14，有加强肋14的中间标准节4和普通中间标准节4间隔布置以保证罐体被稳定支承。整个发酵罐下需设置确保罐体无不均匀沉降的可靠地基基础。

卧式圆桶罐体两端分别连接进料节2、出料节3。进料节2、出料节3上部均为竖向箱式结构，分别为进料斗21和出料斗22。进料斗21、出料斗22上口保持同一水平高度，进料斗21、出料斗22上口比最后标准节圆桶罐体上顶面高出一点二米，以保证所产沼气有一米发酵液水压差(约十千帕)时发酵液不外溢。进料斗21、出料斗22上口均设盖，以便没有进出料作业时遮盖。进料节2、出料节3下部与(起始、最后)端头标准节4端部的进料口6、出料口5，由法兰11和连接胶圈12密封。每个上段节桶体插入下段节深度超过胶圈横断直径3厘米。如果密封圈横断直径3厘米，两节间重叠的长度不小于6厘米，其余横断直径类推。出料节3构造简单，便于抽出尾液捞出残渣料即可。在出料节3内出料口6外设置可上下移动启闭的阻料栅32，用于阻挡不出料时浮料外溢。出料节3底部为箱式。进料节3底部为与起始标准节进料口5下半部同弧度的半圆桶状，以便与弧形压料盘23组合成与进料口5同形状后由顶料盘24向进料口推顶秸秆发酵料。

进料斗21内分别设置竖向移动的弧形压料盘23和纵向移动的圆形顶料盘24，商用发酵罐压料盘和顶料盘由液压顶杆25提供动力，顶杆行程根据不同尺寸的进料斗21确定。

在起始端头标准节第一端头板9“三角区”底部设置大口径闸阀27，用于清罐排污。在最后端头标准节第二端头板9“三角区”底部设置法兰活门31用以安装和维修发酵液抽送污水潜泵26从出料口端抽取发酵尾液，通过纵向输液管30输送至进料口端，以接种新入罐的发酵料。

卧式圆桶罐体最后端头标准节上部近出料节位置，竖向设置一段直径不小于150毫米的金属汇气管18，汇气管下设滤网阻止罐内浮料上溢，并与罐顶纵向气体通道相连，上端连接气体闸阀19。汇气管18的高度需确保其顶部水平高度高于进料斗21、出料斗22。气体闸阀19接输气管道，所制气体由输气管道输往气体收纳器。在别的实施例中，也可以不设置气体收纳器，直接使用沼气。

图8为本实用新型实施例1中输气管中间集水器剖面示意图。

如图8所示，在距发酵罐不远的适当位置设置气体收纳器及加压仓，输气距离稍远的需在输气管道各低位点设置输气管中间集水器28，以防凝结水成冰堵塞输气管而致罐内超压沼气外溢。气体收纳器可为软膜材料的气包形式，或金属、砌体、钢筋砼等形式不漏气的硬结构气室。加压仓可采取各种加压方式，只要达到且不超过一米发酵液压差，约十千帕左右即可。

发酵罐需在罐顶适宜位置设置罐内料液温度测量装置，以监控罐内料液温度，防止超温。料液温度超过50℃时，可用遮阳网纵向部分覆盖集热面板以防止料液进一步升温。

本实施例提供的沼气发生器，气体收纳器、加压仓及输气管道沿线严禁明火。清空后的沼气发生器内严禁明火或可产生电火花的设备进入。除非无水无料并经过可靠通风，否则使用过的发酵罐内禁止一切人员进入。

卧桶式沼气发生器首次装料前，罐内需预先注入超过罐体一半高度的活性污泥水(内掺少量人畜粪液为佳)，关闭出料口5处的阻料栅32，然后打开进料口盖和圆弧形压料盘23，满仓投入发酵干料后压下圆弧形压料盘23到设定(限位点)位置，随后圆形顶料盘24将发酵干料顶进发酵罐体进料口6，此为一个进料动作。反复进行进料动作，直到完成首次满仓装料。干料加满顶实后再加水漫至出料斗上口下不多于10厘米处，为防上罐内液面过低而导致沼气外溢，需注意适时加液维持出料口5液面不低于这个高度。卧桶式沼气发生器无论进行何种进、出料或抽液、加水作业前，均必需先关闭气体闸阀19。后续添补进料，根据需要可从出料口5抽出部分尾液和捞出渣料，再添加相应数量的新料。何时抽出尾液及渣料以及抽出多少尾液和渣料，并添进新料，或不出渣料只进新料，视出料口5处发酵料的被发酵程度而定。

上述提到的发酵干料的制备方法为秸秆料经水(或稀薄粪液，加石灰的弱碱性水可以破坏秸秆表面蜡壳尤佳)浸湿压实预处理若干天板结后得到(如商用有条件时，可先用机械压实成块最佳)。

<实施例2>

图9为本实用新型实施例2中箱式发酵罐沼气发生器向阳面整体示意图；图10为本实用新型实施例2中箱式发酵罐沼气发生器顶面示意图；图11为图9中箱式发酵罐沼气发生器C—C横断面剖视图及发酵液对流方向示意图。

如图9-11所示，本实施例提供了一种箱式发酵罐沼气发生器，包括：箱式发酵罐101、气体收纳器(图中未示出)、加压仓(图中未示出)、集水器28以及温度监测装置(图中未示出)。

箱式发酵罐101包括：太阳能集热倾斜面板7和发酵罐体(由底板、两块端部板、侧面板以及顶板组成)。其中，两块端部板、侧面板与地面垂直，底板以及顶板与地面平行设置。

发酵罐体和太阳能集热倾斜面板7用满足罐体大小强度所需厚度的钢板(或不锈钢板，甚至钢筋砼)制成。罐体尺寸以长度2米许，宽、高1米许，容积略超2立方米，以方便运输和用户安装为宜。太阳能集热倾斜面板7用钢板(最宜不锈钢板传热快)制成，面板倾斜度宜在45至60°之间。倾斜面板外侧面涂刷易吸收阳光辐射且少反射少热辐射的灰黑色哑光涂层，面板内侧满缝焊接上下走向的薄不锈钢板传热叶片8，以增加倾斜面板向发酵液传热的效率，并提高倾斜面板平面刚度。传热叶片8的厚度和宽度视倾斜面板的刚度需要而定。如有需要，罐体另外竖向三侧面内侧可设竖向加强肋14，外侧下部可设横向加强肋14以增加罐体钢度。倾斜面板外面设透明玻璃或透明亚克力(或薄膜)透光保温罩13，以增加面板集热效果。

发酵罐体顶离中线一侧10厘米处，设直径不小于50厘米的(进)出料口505。如果不设进料口606时，(进)出料口兼具进、出料功能。也可另设进料口606，以便中途补充添加半熟(或青鲜料)料。设进料口时，进料口在发酵罐体内的开口上沿距发酵罐底的(高度)距离不大于200毫米。

(进)出料口和进料口用法兰胶圈密封。发酵罐顶(进)出料口505对侧一半罐顶上，设置上凸20厘米直径50厘米的集气室34，集气室34下的罐顶钢板上密布直径不大于15毫米的小孔，可起压阻浮料使发酵料全过程全浸泡并可上溢沼气的作用。集气室34上竖直设置高20厘米直径不小于15厘米的汇气管18和气体闸阀19。罐内所产气体上溢后汇集至集气室34，经汇气管18、气体闸阀19后，输送至气体收纳器由加压仓加压后供直接使用。有必要时也可储存。在汇气管18上气体闸阀19下设置注水阀门35,以便在关闭气体闸阀19时向发酵罐体内补水。

进出料或添加发酵液时，先关闭气体闸阀19隔断发酵罐与有压气体收纳器的连通，使发酵罐失压后打开(进)出料口505(或进料口606)，再进行进出料或添加发酵液作业。

如罐体由钢筋砼制成，那么其与集热倾斜面板7等钢制件之间需有恰当的可保持密封的连接。

集热倾斜面板7之外的罐体包括(进)出料口和进料口外面均需加设保温层15，如罐体背对坡地布置，在靠坡一侧可填土保温时该位置保温层可相应从简。

倾斜面板7后的低温发酵液接受传热叶片8热量后，升温上浮进入发酵罐上部，穿越秸秆缝隙热交换降温后，沿发酵罐背阴面下沉复又进入发酵罐底部等待受热上浮，从而完成对流循环(如图11所示)。如此周而复始持续对流，整个发酵罐内的料、液温度均得以提高。

每次所进新料需用经过预先浸湿和压实处理的秸秆料。由于秸秆经浸泡发酵后体积缩小，因此如设进料口的，可在两次“全进全出”料间隔期间补充添加若干次半熟(或青鲜料)料，以提高全发酵利用效率。

在发酵罐集热面板之外的其他适宜立面的底部，设置大口径闸阀27，用于清罐排污。

在距发酵罐不远的适当位置设置气体收纳器及加压仓，输气距离稍远的需在输气管道各低位点设置输气管中间集水器28，以防凝结水成冰堵塞输气管。气体收纳器可为软膜材料的气包形式，或金属、砌体、钢筋砼形式不漏气的硬结构气室。加压仓可采取各种加压方式，只要达到且不超过一米发酵液压差，约十千帕即可。

可根据特殊地形条件调整箱式发酵罐各方向的尺度来个性化设计罐体。

罐体纵向长度可以缩短到将(进)出料口505和集气室34靠紧设置，甚至将两者合一。(进)出料口505和集气室34合一时，原来集气室34下密布直径不大于15毫米小孔的罐顶钢板即为新合一件的底，此底可起压阻浮料使发酵料全过程全浸泡并可上溢沼气的作用，原来集气室34上部上凸20厘米直径50厘米并竖设汇气管的项即为合一件的顶，亦为(进)出料口盖，原(进)出料口盖周法兰即为合一件的盖周法兰。

罐体横向深度亦可加深或改浅。改浅的下限是罐顶能满足安排(进)出料口505和集气室34要求的尺度。加深不宜超过原尺度一倍以免影响集热加温效果。

罐体的高度也可以增加，但增高罐体将使罐底料液对罐壁侧压力加大，为应对侧压力势必增加材料厚度从而提高造价，因此需先行设计测算并选择合宜尺度后再实施。

发酵罐需在罐顶适宜位置设置罐内料液温度测量装置，以监控罐内料液温度，防止超温。料液温度超过50℃时，可用遮阳网纵向部分覆盖集热面板以防止料液进一步升温。

本实施例提供的沼气发生器，气体收纳器、加压仓及输气管道沿线严禁明火。清空后的沼气发生器内严禁明火或可产生电火花的设备进入。除非无水无料并经过可靠通风，否则使用过的发酵罐内禁止一切人员进入。

箱式发酵罐沼气发生器满箱投料时打开(进)出料口，满仓投入发酵干料并压实后，用活性污泥水(内掺少量人畜粪液为佳)注满罐体。以后的“全进全出”换料时，捞出渣料并抽出部分发酵液，留下一半发酵液以为接种。何时“全进全出”換料，视发酵料被发酵的程度而定。由于秸秆经浸泡发酵后体积缩小，因此如设进料口的，可在两次“全进全出”料间隔期间补充添加若干次半熟(或青鲜料)料并适时补水，以提高全罐发酵效率。

上述提及的发酵干料的制备方法与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例的作用与效果

根据实施例所涉及的太阳能直热气液分离式沼气发生器，因为设置有太阳能集热面板，所以，本实施例的沼气发酵液被加热后，在秸秆缝隙间循环对流，完成了对发酵液的无动力搅拌，不但为沼气厌氧发酵创造了秸秆与发酵液充分接触的环境，而且也可及时平衡罐内发酵液的酸碱度以避免发生局部酸、碱度过高影响发酵的情况。

根据实施例所涉及的太阳能直热气液分离式沼气发生器，因为发酵所产沼气均向罐顶集中至纵向气体通道或集气室，通过输气系统输送至气体收纳器，所以，上述实施例能让所产气体及时离开发酵罐，使发酵料始终被全浸泡的“气液分离”方式，能有效扭转传统无搅拌器沼气池全数存在的发酵料上浮结壳，阻隔沼气上溢进入顶部气室，而沼气顶升发酵料加剧料液分离又进一步阻碍发酵，形成恶性循环的状况。从而改变沼气池第一次装料出气后即很快进入产气停滞状态，解决了“投产即退休”病态池的传统顽疾。

根据实施例所涉及的太阳能直热气液分离式沼气发生器，因为设置了太阳能集热面板以及传热叶片，所以上述实施例不使用介质间接传热，而是采用直接加热沼气发酵液的方式，这对于沼气发生器而言实际上更有效率，设备制作成本低故障率也低。加热板无超过沸水高温故不易结垢，传热叶片竖向布设也无缠绕方便后期维护，几乎不耗电力，在农村的推广相对可行也更容易。

根据实施例所涉及的太阳能直热气液分离式沼气发生器，因为各个部件的材料均使用钢材，所以在避免罐体漏水漏气的同时，彻底改变了农村沼气池“粗、大、土、笨”的传统形式，也充分利用了国内过剩的钢铁产能。

根据实施例1所涉及的卧桶式沼气发生器，因为罐体可以由多个标准节组成，所以可根据功能需求、设计容积和场地条件，通过增减标准节的设置来确定发酵罐的长度(体积)。虽然发生器各不相同，但构成的组件一模一样，从而为标准化设计后由工厂批量制作大型沼气发生器提供了可能。这既可提高制作质量减少现场施工时间，方便后期维护及配件更换，也将大大节约建设成本。

根据实施例所涉及的太阳能直热气液分离式沼气发生器，由于上述实施例中的发酵罐结构可采用高料液比方式进行秸秆发酵，因此本实用新型一改以往低料液比(1：9甚至更低)和以畜粪为主的沼气发酵配料方式，采用高料液比(料液比3：7或以上，如采用压块秸秆可以更高)发酵秸秆，利用太阳能直接加热发酵料液，通过提高料液温度提升产氢、产乙酸菌和产甲烷菌的发酵活性，以大幅度提高沼气发生器的产气效率。

此外，上述实施例还可以通过对发酵料被发酵程度的观察，来确定进出料联动作业的时间，或两次进出料联动作业之间“只进不出”补充进料的频度和数量，以保持全罐满料连续制气。

上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于，包括：

沼气发酵罐，用于对发酵料及发酵液进行发酵生成沼气，

其中，所述沼气发酵罐包括:

外设透明保温罩的太阳能集热面板，用于接收太阳能辐射，所述太阳能集热面板相对于地面倾斜设置；

罐体板，用于与所述太阳能集热面板组成一个用于容纳所述发酵料以及所述发酵液的发酵腔；

多个传热叶片，设置在所述太阳能集热面板朝向所述发酵腔内的一侧，用于将热辐射传导给靠近所述太阳能集热面板的发酵液，使所述发酵腔内的发酵液产生温差对流循环从而实现对发酵液的无动力搅动。

2.根据权利要求1所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于：

其中，所述沼气发酵罐包括：

至少一个标准节，包括太阳能集热面板和卧桶状发酵罐，所述标准节延伸方向与所述太阳能集热面板的长度方向一致，所述卧桶状发酵罐设置在所述太阳能集热面板背阴的一侧，所述卧桶状发酵罐一端具有进料口，另一端具有出料口，所述卧桶状发酵罐靠近所述太阳能集热面板的一侧设有多个透水孔，从而所述卧桶状发酵罐具有所述透水孔的一侧与所述太阳能集热面板之间组成发酵液汇集区；

进料节，安装在所述出料口，用于向所述卧桶状发酵罐内添加所述发酵液以及所述发酵料；

出料节，安装在所述出料口，用于排出所述发酵液以及所述发酵料发酵后产生的尾液以及渣料；

上部顶板，设置在所述发酵液汇集区的上部；

底板，设置在所述发酵液汇集区的底部；

第一端头板，安装在所述标准节的发酵液汇集区靠近所述进料节的一端；以及

第二端头板，安装在所述标准节的发酵液汇集区靠近所述出料节的一端。

3.根据权利要求2所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于：

其中，每个所述卧桶状发酵罐内安装有：

阻料透气板，安装在所述卧桶状发酵罐内顶部，从而在所述卧桶状发酵罐内顶部形成纵向气体通道，纵向气体通道使得所产气体随时离开发酵罐，从而实现气液分离让所述发酵料全程浸泡在所述发酵液中；

两块纵向分料板，交错地设置在所述阻料透气板的下部，用于分拨浮于所述发酵液表面的发酵料。

4.根据权利要求2所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于：

其中，所述进料节呈竖向箱式结构，其顶部高于所述标准节的顶部，其顶部具有一个开口，其底部具有一个与所述进料口相匹配的开口，

所述进料节内安装有：

压料盘，半圆桶形，安装在所述进料节的顶部开口处，用于将所述发酵料从所述进料节的顶部压至与所述标准节的进料口上部相同高度，并与所述进料节的圆桶形底部组合成一个与标准节的卧桶状发酵罐等截面的圆桶状通道；

顶料盘，呈与进料口相匹配的圆盘形，安装在所述进料节的底部与所述进料口相对的位置，用于将所述发酵料通过所述圆桶状通道顶入所述标准节内。

5.根据权利要求2所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于：

其中，所述第一端头板底部设置有用于清罐排污的大口径闸阀；第二端头板底部设置有法兰活门，所述法兰活门用于安装和维修发酵液抽送污水潜泵及纵向输液管。

6.根据权利要求2所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于，

其中，最靠近所述出料节的标准节安装有：

汇气管，其高度高于所述出料节的高度以及所述进料节的高度，用于将所述沼气导出；

滤网，安装在所述汇气管底与所述标准节的接合部，用于防止所述发酵料上溢进入输气道；以及

气体闸阀，安装在所述汇气管上端的输气道上，用于隔断发酵罐与气体收纳器的连通。

7.根据权利要求1所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于，

其中，所述沼气发酵罐为箱式发酵罐，

所述罐体板包括：

底板，水平设置在太阳能集热面板背阴一侧的地面上；

侧面板，与太阳能集热面板相对设置，垂直安装在底板上；

两块端部板，相对且垂直设置在所述太阳能集热面板、所述侧面板和所述底板两端，从而使所述太阳能集热面板、所述侧面板、所述底板以及两块所述端部板形成一个具有向上开口的发酵腔；

顶板，设置在所述发酵腔顶部，所述顶板的上表面设有一个与发酵腔联通的用于收集沼气的集气室，所述顶板上还具有一个进/出料口。

8.根据权利要求7所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于，

其中，所述集气室上安装有：

汇气管，竖直向上延伸，用于将所述沼气导出；

气体闸阀，安装在所述汇气管上，用于在进、出料和向发酵腔补水时隔断发酵罐与气体收纳器的连通；以及，

注水阀门，用于发酵中途向所述发酵腔补水。

9.根据权利要求7所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于：

其中，所述侧面板上开设有一个进料通道，所述进料通道的开口向上，底部向所述发酵腔内倾斜，

所述进料通道的开口处安装有用于在不进料时密封开口的法兰。

10.根据权利要求1所述的太阳能直热气液分离式沼气发生器，其特征在于，还包括：

气体收纳器，与所述沼气发酵罐通过输气管道连通，用于接收所述沼气发酵罐产生的沼气；

加压仓，用于对所述气体收纳器中的沼气加压；以及

集水器，安装在所述输气管道上，用于收集所述输气管道内的凝结水，防止水在所述输气管道内结冰从而堵塞所述输气管道。

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