CN217297823U - 一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，包括太阳能集热系统、厌氧反应器以及换热盘管，所述太阳能集热系统包括联箱、若干太阳能真空管以及储热水箱，所述联箱以及若干太阳能真空管均设在厌氧反应器外壁上，所述储热水箱以及换热盘管位于厌氧反应器内；所述联箱设有进水管及集热回水管，所述进水管连通有循环泵，所述循环泵远离进水管的一端与储热水箱之间设有抽水管，所述集热回水管远离联箱的一端与储热水箱连通；所述换热盘管的一端与联箱的输出端设有输热水管、另一端与储热水箱之间设有第一回水管；所述抽水管、集热回水管、输热水管及第一回水管上设有电磁阀。本申请具有减少太阳能集热系统热损、减少冬季管道结冰情况的效果。

Description

一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐

技术领域

本实用新型涉及一种发酵罐，尤其涉及一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，属于太阳能利用技术的领域。

背景技术

近年来，随着我国不断在农业可持续发展和农村生态环境治理方面加强研究和投入，规模化的大中型沼气工程项目得到了快速发展，目前大多数大中型沼气工程项目采用高浓度中温厌氧发酵的工艺，为了得到较高的产气率和有机负荷，沼气发酵的发酵温度一般控制在35～40℃，由于厌氧发酵菌群对温度相对敏感，温度变化需控制在5℃以内，所以大部分沼气工程都采用了辅助热源对发酵罐料液进行加热。用于沼气发酵罐常见的辅助热源有太阳能集热系统、燃煤热水锅炉、沼气锅炉、沼气发电余热、电加热等。其中太阳能是可再生能源，温度可控，使用成本维护较低，所以太阳能集热系统作为辅助热源在大中型沼气工程上得到了大规模推广，太阳能集热系统通常包括联箱、设置在联箱上的若干太阳能真空管以及储热水箱，储热水箱中的热水可通过管路输送到沼气发酵罐内部与沼液进行热交换。

针对上述相关技术，申请人认为相关技术中的太阳能集热系统在大中型沼气工程中遭遇温度较低的冬季时，太阳能集热系统的储热水箱热量损耗较大。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，包括太阳能集热系统、厌氧反应器以及换热盘管，所述太阳能集热系统包括联箱、与所述联箱相连通的若干太阳能真空管以及储热水箱，所述联箱设有输入端以及输出端，所述联箱以及若干太阳能真空管均设置在厌氧反应器的外侧壁上，所述储热水箱以及换热盘管均设置在所述厌氧反应器内；所述联箱的输入端设置有进水管、输出端设置有集热回水管，所述进水管远离联箱的一端连通设置有循环泵，所述循环泵远离进水管的一端与储热水箱之间连通设置有抽水管，所述集热回水管远离联箱的一端与储热水箱相连通；所述换热盘管的进水口端与联箱的输出端连通设置有输热水管、出水口端与所述储热水箱之间连通设置有第一回水管；且所述抽水管、集热回水管、输热水管以及第一回水管上均设置有电磁阀。

可选的，所述换热盘管的出水口端与所述循环泵远离进水管的一端之间连通设置有第二回水管，且所述第二回水管上设置有电磁阀。

可选的，包括控制器，所述联箱上设置有用于监测联箱中水温的第一感温探头，所述厌氧反应器内部设置有用于监测厌氧反应器中沼液温度的第二感温探头，所述第一感温探头、第二感温探头、所有电磁阀以及循环泵分别与控制器电连接。

可选的，所述控制器电连接有温度显示屏，所述储热水箱上设置有第三感温探头，所述第三感温探头与控制器电连接。

可选的，所述储热水箱上连通设置有补水管以及排水管，所述补水管以及排水管远离储热水箱的一端均延伸至厌氧反应器的外部。

可选的，所述厌氧反应器上设置有进料管、排渣管、出料管以及集气管。

可选的，所述厌氧反应器的外侧壁上设置有保温层，所述进水管以及集热回水管均依次穿过保温层以及厌氧反应器侧壁后直接延伸至厌氧反应器的内部。

可选的，若干所述太阳能真空管沿厌氧反应器的周向排列设置，所述联箱的形状与若干太阳能真空管的排列形状相配合，且若干所述太阳能真空管对厌氧反应器竖直侧壁的一半进行遮挡。

可选的，所述厌氧反应器的外侧壁上设置有支撑组件，所述支撑组件用于对联箱以及若干太阳能真空管进行支撑。

本实用新型的有益效果：

1、白天时，太阳能真空管对太阳能真空管以及联箱中的水进行加热，联箱中的热水通过集热回水管输送至储热水箱中进行储存，储热水箱中的热水可输送至换热盘管内，使得换热盘管内的水与厌氧反应器内的沼液进行热交换，可保持厌氧反应器内部沼液的温度，且由于储热水箱位于厌氧反应器中，集热回水管以及回水管的大部分管路均位于厌氧反应器内部，储热水箱、集热回水管以及回水管中热水的热量在散失过程中可直接传递到厌氧反应器内的沼液中，尤其在冬季时节的夜间，厌氧反应器的内外温度相差较大，一定程度上减少了储热水箱以及管路的热量损耗；

2、第一感温探头对联箱中水的温度进行检测，第二感温探头对厌氧反应器中沼液的温度进行检测；当联箱中水的温度高于45℃，且厌氧反应器内温度低于35℃时，第一感温探头以及第二感温探头将信号传输至控制器，控制器控制抽水管、第一回水管以及集热回水管上的电磁阀关闭，控制器控制输热水管以及第二回水管上的电磁阀开启，控制器控制循环泵启动，联箱中的热水通过输热水管被输送到换热盘管内，使得换热盘管与厌氧反应器内部进行热交换，实现对厌氧反应器内部的沼液进行循环加热的效果；当联箱中水的温度高于45℃，且厌氧反应器内温度高于35摄氏度时，第一感温探头以及第二感温探头将信号传输至控制器，控制器控制输热水管、第一回水管以及第二回水管上的电磁阀关闭，控制器控制抽水管以及集热回水管上的电磁阀开启，控制器控制循环泵启动，联箱中的热水被输送到储热水箱中，储热水箱中的水被抽送至联箱中进行太阳能集热，实现对储热水箱进行循环加热的效果；当联箱中水的温度低于45℃时，此时无加热循环，通常此时是冬季夜间，控制器控制所有的电磁阀开启，便于管路中的余水回流至储热水箱中，便于减少管路中的存水发生冻结的情况；

3、还可通过控制器关闭集热回水管以及第二回水管上的电磁阀，开启输热水管、第一回水管以及抽水管上的电磁阀，可将储热水箱中的热水依次通过抽水管、进水管、联箱以及输热水管输送至换热盘管中，便于实现储热水箱、联箱以及换热盘管之间的热水循环。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例1的局部示意图，旨在展示联箱、太阳能真空管以及厌氧反应器的连接关系；

图3为本实用新型的实施例1的俯视图；

图4为本实用新型的实施例2的局部示意图，旨在展示联箱、太阳能真空管以及厌氧反应器的连接关系；

图中：1、太阳能集热系统；11、联箱；111、进水管；112、集热回水管；113、输热水管；114、第一感温探头；12、太阳能真空管；13、储热水箱；131、第一回水管；132、补水管；133、排水管；2、厌氧反应器；21、第二感温探头；22、进料管；23、排渣管；24、出料管；25、集气管；3、换热盘管；4、循环泵；41、抽水管；42、第二回水管；5、电磁阀；6、保温层；7、支撑组件；71、第一支撑板；72、第二支撑板；73、第一加强筋；74、第二加强筋；8、第三感温探头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，参照图1，包括太阳能集热系统1、厌氧反应器2以及换热盘管3，太阳能集热系统1包括联箱11、与联箱11相连通的若干太阳能真空管12以及储热水箱13，联箱11上设置有输入端以及输出端，联箱11以及若干太阳能真空管12均设置在厌氧反应器2的外侧壁上，储热水箱13以及换热盘管3均设置在厌氧反应器2内；联箱11的输入端连通设置有进水管111，联箱11的输出端连通设置有集热回水管112，进水管111远离联箱11的一端连通设置有循环泵4，循环泵4的泵出口端与进水管111相连通，循环泵4的泵入口端与储热水箱13之间连通设置有抽水管41，集热回水管112远离联箱11的一端与储热水箱13相连通；换热盘管3的进水口端与联箱11的输出端连通设置有输热水管113，输热水管113以及集热回水管112可通过三通管与联箱11的输出端相连通，换热盘管3的出水口端与储热水箱13之间连通设置有第一回水管131；且抽水管41、集热回水管112、输热水管113以及第一回水管131上均设置有电磁阀5。

参照图1，换热盘管3的出水口端与循环泵4远离进水管111的一端之间连通设置有第二回水管42，第二回水管42以及抽水管41通过三通管与循环泵4的泵入口端相连通，且第二回水管42上设置有电磁阀5；一体式太阳能集热厌氧发酵罐还包括控制器，联箱11上设置有第一感温探头114，厌氧反应器2内部设置有第二感温探头21，换热盘管3的支架上连接有一根细管，第二感温探头21的一端固定在细管内，第一感温探头114、第二感温探头21、所有电磁阀5以及循环泵4分别与控制器电连接，第一感温探头114伸入到联箱11内部，用于对联箱11内部的水温进行监测，第二感温探头21用于对厌氧反应器2内部沼液的温度进行监测；控制器电连接有温度显示屏(附图未示出控制器以及温度显示屏)，储热水箱13上设置有第三感温探头8，第三感温探头8延伸至储热水箱13的内部，第三感温探头8与控制器电连接，第三感温探头8对储热水箱3中水的温度进行监测，且储热水箱3的水温数值、联箱11内部水温数值以及厌氧反应器2内部沼液的温度数值均可通过控制器显示在温度显示屏上。

作为一种优选的实施方式，参照图1，储热水箱13上连通设置有补水管132以及排水管133，补水管132以及排水管133远离储热水箱13的一端均延伸至厌氧反应器2的外部，可通过排水管133将储热水箱13中的水排出，可通过补水管132向储热水箱13中添加清水；厌氧反应器2的底部连通设置有进料管22以及排渣管23，厌氧反应器2靠近顶部的位置连通设置有出料管24，厌氧反应器2的顶部连通设置有集气管25，可通过进料管22向厌氧反应器2内添加反应原料，可以通过排渣管23将厌氧反应器2内部反应后产生的料渣进行排放，可通过出料管24将厌氧反应器2中发酵反应完的沼渣沼液进行排放，方便通过集气管25将厌氧反应器2中产生的沼气进行收集。

作为一种优选的实施方式，参照图2，厌氧反应器2的外侧壁上设置有保温层6，有利于提高厌氧反应器2的保温性能，进水管111以及集热回水管112均依次垂直穿过保温层6以及厌氧反应器2侧壁后直接延伸至厌氧反应器2的内部，使得进水管111以及集热回水管112的大部分管路结构位于厌氧反应器2内部，减少夜晚时管路内的存水发生冻结进而导致白天时太阳能集热系统1不能正常工作的情况发生。

作为一种优选的实施方式，参照图3，若干太阳能真空管12沿厌氧反应器2的周向排列设置，联箱11的形状与若干太阳能真空管12的排列形状相配合，且若干太阳能真空管12对厌氧反应器2竖直侧壁的一半进行遮挡，此时联箱11的形状为一个半圆环形；厌氧反应器2的外侧壁上还设置有支撑组件7，支撑组件7用于对联箱11以及若干太阳能真空管12进行支撑；支撑组件7包括若干第一支撑板71以及若干第二支撑板72，若干第一支撑板71以及若干第二支撑板72均水平焊接在厌氧反应器2的外侧壁上，若干第一支撑板71间距设置，若干第二支撑板72间距设置，联箱11位于若干第一支撑板71上，若干太阳能真空管12远离联箱11的一端抵接在第二支撑板72上，第二支撑板72的数量与太阳能真空管12的数量一致。

本实施例中，参照图1，厌氧反应器2采用CSTR反应器，即全混合厌氧反应器2，反应器为圆柱形，保温层6以及第二保温层6均采用聚氨酯发泡保温层6，保温层6的厚度可为6～10cm；换热盘管3的盘管间距为20～40cm，盘管的管径为φ20～φ25，换热盘管3的盘管最低位置为厌氧反应器2的1/3高度处，换热盘管3的盘管最高位置为厌氧反应器2的1/2高度处，储热水箱13与太阳能真空管12的集热面积比为1:6～1:10；太阳能真空管12与第二支撑板72之间的夹角可为30°～45°，太阳能集热系统1的太阳能真空管12朝南设置。在其他实施方式中，当厌氧反应器2的高度足够时，厌氧反应器2的外侧壁上沿厌氧反应器2的高度方向排列设置有2～3个联箱11，且每个联箱11上均连通有若干太阳能真空管12，相邻两个联箱11的输入端之间连通设置有连接管，相邻两个联箱11的输出端之间也连通设置有连接管，连接管上设置有电磁阀，相邻两层太阳能真空管12之间的安装间距为80cm～150cm，打开连接管上的电磁阀，可将所有的联箱11进行连通，所有的联箱11均可与换热盘管3相连通，所有的联箱11均可与储热水箱3相连通。

本实施例的实施原理是：白天时，太阳能集热系统1利用太阳能真空管12对联箱11中的水进行加热；当联箱11中水的温度高于45℃，且厌氧反应器2内温度低于35℃时，控制器控制抽水管41、第一回水管131以及集热回水管112上的电磁阀5关闭，控制器控制输热水管113以及第二回水管42上的电磁阀5开启，控制器控制循环泵4启动，联箱11中的热水通过输热水管113被输送到换热盘管3管体内部，使得换热盘管3内部的热水与厌氧反应器2内部沼液进行热交换，换热盘管3内的水通过第二回水管42以及进水管111流回至联箱11中；当联箱11中水的温度高于45℃，且厌氧反应器2内温度高于35摄氏度时，控制器控制输热水管113、第一回水管131以及第二回水管42上的电磁阀5关闭，控制器控制抽水管41以及集热回水管112上的电磁阀5开启，控制器控制循环泵4启动，联箱11中的热水被输送到储热水箱13中，储热水箱13中的水被抽送至联箱11中进行集热，实现对储热水箱13进行循环加热的效果；当联箱11中水的温度低于45℃时，无加热循环，控制器控制所有的电磁阀5开启，便于管路中的余水回流至储热水箱13中，减少管路内存水发生冻结的情况；还可通过控制器关闭集热回水管112以及第二回水管42上的电磁阀5，开启输热水管113、第一回水管131以及抽水管41上的电磁阀5，可将储热水箱13中的热水依次通过抽水管41、进水管111、联箱11以及输热水管113输送至换热盘管3中，热水在储热水箱13、联箱11以及换热盘管3之间循环流动。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，参照图4，本实施例中，支撑组件7包括若干第一支撑板71、若干第二支撑板72、若干第一加强筋73以及若干第二加强筋74，第一支撑板71以及第二支撑板72均水平焊接在厌氧反应器2的外侧壁上，第一加强筋73焊接在厌氧反应器2与第一支撑板71之间，第一加强筋73与第一支撑板71的数量相同，可提高第一支撑板71与厌氧反应器2之间相连接的稳定性，第二加强筋74焊接在厌氧反应器2与第二支撑板72之间，第二加强筋74与第二支撑板72的数量一致，可提高第二支撑板72与厌氧反应器2之间相连接的稳定性。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，进水管111与输热水管113之间连通设置有连通管，且连通管位于厌氧反应器1的内部，连通管上设置有电磁阀5，且进水管111上设置有电磁阀5，进水管111上的电磁阀5位于联箱11与连通管之间，控制器可关闭集热回水管112、第二回水管42以及进水管111上的电磁阀5，开启抽水管41、连通管、输热水管113以及第一回水管131上的电磁阀5，可将储热水箱13中的热水通过抽水管41、进水管111、连通管以及输热水管113输送至换热盘管3内，使得热水在储热水箱13以及换热盘管3之间循环流动，且热水在厌氧反应器2的内部进行循环，有利于减少热量损耗。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，包括太阳能集热系统(1)、厌氧反应器(2)以及换热盘管(3)，所述太阳能集热系统(1)包括联箱(11)、与所述联箱(11)相连通的若干太阳能真空管(12)以及储热水箱(13)，所述联箱(11)设有输入端以及输出端，其特征在于：所述联箱(11)以及若干太阳能真空管(12)均设置在厌氧反应器(2)的外侧壁上，所述储热水箱(13)以及换热盘管(3)均设置在所述厌氧反应器(2)内；所述联箱(11)的输入端设置有进水管(111)、输出端设置有集热回水管(112)，所述进水管(111)远离联箱(11)的一端连通设置有循环泵(4)，所述循环泵(4)远离进水管(111)的一端与储热水箱(13)之间连通设置有抽水管(41)，所述集热回水管(112)远离联箱(11)的一端与储热水箱(13)相连通；所述换热盘管(3)的进水口端与联箱(11)的输出端连通设置有输热水管(113)、出水口端与所述储热水箱(13)之间连通设置有第一回水管(131)；且所述抽水管(41)、集热回水管(112)、输热水管(113)以及第一回水管(131)上均设置有电磁阀(5)。

2.根据权利要求1所述的一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，其特征在于：所述换热盘管(3)的出水口端与所述循环泵(4)远离进水管(111)的一端之间连通设置有第二回水管(42)，且所述第二回水管(42)上设置有电磁阀(5)。

3.根据权利要求1所述的一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，其特征在于：包括控制器，所述联箱(11)上设置有用于监测联箱(11)中水温的第一感温探头(114)，所述厌氧反应器(2)内部设置有用于监测厌氧反应器(2)中沼液温度的第二感温探头(21)，所述第一感温探头(114)、第二感温探头(21)、所有电磁阀(5)以及循环泵(4)分别与控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，其特征在于：所述控制器电连接有温度显示屏，所述储热水箱(13)上设置有第三感温探头(8)，所述第三感温探头(8)与控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，其特征在于：所述储热水箱(13)上连通设置有补水管(132)以及排水管(133)，所述补水管(132)以及排水管(133)远离储热水箱(13)的一端均延伸至厌氧反应器(2)的外部。

6.根据权利要求1所述的一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，其特征在于：所述厌氧反应器(2)上设置有进料管(22)、排渣管(23)、出料管(24)以及集气管(25)。

7.根据权利要求1所述的一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，其特征在于：所述厌氧反应器(2)的外侧壁上设置有保温层(6)，所述进水管(111)以及集热回水管(112)均依次穿过保温层(6)以及厌氧反应器(2)侧壁后直接延伸至厌氧反应器(2)的内部。

8.根据权利要求1所述的一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，其特征在于：若干所述太阳能真空管(12)沿厌氧反应器(2)的周向排列设置，所述联箱(11)的形状与若干太阳能真空管(12)的排列形状相配合，且若干所述太阳能真空管(12)对厌氧反应器(2)竖直侧壁的一半进行遮挡。

9.根据权利要求1所述的一种一体式太阳能集热厌氧发酵罐，其特征在于：所述厌氧反应器(2)的外侧壁上设置有支撑组件(7)，所述支撑组件(7)用于对联箱(11)以及若干太阳能真空管(12)进行支撑。

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