CN207210438U - 一种新型低温厌氧沼气发酵设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型低温厌氧沼气发酵设备，包括厌氧沼气发酵罐体，厌氧沼气发酵罐体上具有一端伸入厌氧沼气发酵罐体内部的进料管和出料管，进料管位于厌氧沼气发酵罐体外的一端连接进料泵，出料管位于厌氧沼气发酵罐体外的一端连接出料泵，厌氧沼气发酵罐体内部的顶部具有储气室，厌氧沼气发酵罐体的顶部具有连通储气室的出气管，厌氧沼气发酵罐体外壁上包覆有保温层；还包括搅拌装置，搅拌装置包括驱动部和搅拌部，驱动部安装于厌氧沼气发酵罐体的外壁底部，搅拌部从厌氧沼气发酵罐体的外壁底部水平伸入厌氧沼气发酵罐体内部。本实用新型通过保温提高北方寒冷地区冬季低温发酵沼气产能，能耗低，且具备沼渣清淤功能等。

Description

一种新型低温厌氧沼气发酵设备

技术领域

本实用新型属于沼气发酵领域，具体是一种新型低温厌氧沼气发酵设备。

背景技术

人类社会的能源需求正逐年增加，而化石能源燃烧造成的气候变化问题也受到的世界各国政府的重视，目前全人类都在积极探索使用新能源及可再生能源，其中生物质能源一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，沼气能源的使用在在整个生物质能源系统中占有重要地位。

全球应对气候变化形势严峻，控制和减少温室气体排放是抑制全球变暖的主要途径，生物质能源替代传统化石能源的实现温室气体减排的有效手段之一，我国政府及有关部门对生物质能源的利用也极为重视，目前已有一大批优秀的科研成果问世，如户用沼气技术、禽畜粪便沼气技术、生物质气化供气和发电技术等，并取得了较好的经济和社会效益。沼气是由生物质能转换的一种可燃气体。

沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷(CH4)，可以直接燃烧，通常在农村地区可供农家烧饭、采暖，在畜禽养殖基地(场)可进行沼气发电，用以解决一部分场区用电。沼气是由人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的空间内的厌氧(没有氧气)条件下发酵，种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，生成的一种可直接燃烧的混合气体。沼气发酵技术也是生物质能转化中的重要组成部分，目前我国推广使用的沼气发酵装置主要有：水压式沼气池、分离储气式沼气池、旋流布料沼气池、强回流沼气池等，但通常由于沼气出渣困难，粪渣沉积，冬季气温低影响沼气产量、操作困难、使用繁琐等原因，造成我国沼气发酵装置安装后使用困难，推广效果较差。

针对冬季低温厌氧发酵困难，国内沼气从业人员进行了技术创新，公告号CN204529848U和CN201695037U的专利通过在罐体内外加装电能或水暖加热器，通过热循环加热，使的厌氧发酵罐保持发酵的正常温度。但是这类设计仍然存在缺陷，如发酵罐体结构设计不合理、发酵罐体内加热装置需要定制、罐体内加热温度不均匀、设备成本高、产气量低等，并且此类厌氧发酵罐体加温装置设计上，并未考虑到发酵罐体的外部保温问题，在罐体加热环节耗能较多，在罐体设计上也未考虑沼渣清淤的问题。这样还是没有从根源上解决北方寒冷地区冬季低温发酵的保温、增温问题，在罐体加温过程中也无法实现能源高效利用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种通过保温提高北方寒冷地区冬季低温发酵沼气产能，能耗低，且具备沼渣清淤功能，并能够扩大发酵原料可用的全粪浓度(TS)的新型低温厌氧沼气发酵设备。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型低温厌氧沼气发酵设备，包括厌氧沼气发酵罐体，所述厌氧沼气发酵罐体上具有一端伸入所述厌氧沼气发酵罐体内部的进料管和出料管，所述进料管位于所述厌氧沼气发酵罐体外的一端连接有进料泵，所述出料管位于所述厌氧沼气发酵罐体外的一端连接有出料泵，所述厌氧沼气发酵罐体的顶部具有连通所述储气室的出气管，所述厌氧沼气发酵罐体外壁上包覆有保温层；还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括驱动部和搅拌部，所述驱动部安装于所述厌氧沼气发酵罐体的外壁底部，所述搅拌部从所述厌氧沼气发酵罐体的外壁底部水平伸入所述厌氧沼气发酵罐体内部，所述厌氧沼气发酵罐体的侧壁底部或所述厌氧沼气发酵罐体的底壁上安装有带阀门且连通所述厌氧沼气发酵罐体内部的排污管。

本实用新型的有益效果是：利用所述保温层保持所述厌氧沼气发酵罐体内部的温度相对恒定，提高北方寒冷地区冬季低温发酵沼气产能，能耗低；定期启动所述搅拌装置运转，所述驱动部驱动所述搅拌部搅拌所述厌氧沼气发酵罐体内部的动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种，将沉积的沼渣搅松，并开启排污管上的阀门配合所述搅拌部的搅拌产生的力带动沼渣经过所述排污管排出所述厌氧沼气发酵罐体，具备沼渣清淤功能；同时，由于所述搅拌装置的运转，使所述厌氧沼气发酵罐体内的动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种得到疏松和充分混合，发酵活性区遍布整个所述厌氧沼气发酵罐体内部，使动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种得到充分发酵，进一步提高了沼气产能的同时，由于动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种被所述搅拌装置疏松和充分混合得到充分发酵，使得能够进入所述厌氧沼气发酵罐体内部进行发酵的发酵原料的全粪浓度的范围扩大(传统沼气发酵设备的发酵原料的全粪浓度≤8％，而本实用新型可用的发酵原料的全粪浓度能够达到40％～50％)。

进一步，还包括自动控制装置，所述厌氧沼气发酵罐体内部安装有加热器，所述厌氧沼气发酵罐体的侧壁上安装有感应端伸入所述厌氧沼气发酵罐体内部的温度传感器，所述自动控制装置通过获取所述温度传感器的温度信号控制所述加热器启停。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：保证所述厌氧沼气发酵罐体内部的温度相对恒定，为发酵原料的发酵提供稳定的温度环境，提高北方寒冷地区冬季低温发酵沼气产能，且所述加热器仅在通过所述温度传感器获知所述厌氧沼气发酵罐体内部需要加热的情况下才由所述自动控制装置控制启动，能耗低。

进一步，所述加热器为水暖加热器，所述水暖加热器的管路弯曲盘绕在所述厌氧沼气发酵罐体内部，所述水暖加热器的进水阀安装于所述厌氧沼气发酵罐体的侧壁上部，所述水暖加热器的出水阀安装于所述厌氧沼气发酵罐体的侧壁下部。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：利用所述水暖加热器的管路在所述厌氧沼气发酵罐体内部的分布，提高所述加热器的加热效率，降低能耗。

进一步，所述厌氧沼气发酵罐体的顶部安装有感应端伸入所述储气室内的压力传感器，所述厌氧沼气发酵罐体的顶部安装有一端伸入所述储气室内的泄气管，所述泄气管位于所述厌氧沼气发酵罐体外的一端上安装有电磁阀，所述自动控制装置通过获取所述压力传感器的压力信号控制所述电磁阀开合；所述出气管位于所述厌氧沼气发酵罐体外的一端上沿该端的延伸方向依次安装有电磁单向阀、沼气过滤器和沼气流量计，所述自动控制装置通过获取所述压力传感器的压力信号控制所述电磁单向阀的开合。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：利用所述自动控制装置通过获取所述压力传感器的压力信号控制所述电磁阀开合，保持所述厌氧沼气发酵罐体内部的气压在安全范围内，保证本实用新型安全生产；同时，利用所述自动控制装置通过获取所述压力传感器的压力信号控制所述电磁单向阀的开合，以控制沼气进入出气管经沼气过滤器过滤后进行收集，自动化程度高。

进一步，所述保温层包括保温棉和聚氨酯保温材料，所述保温棉包覆所述厌氧沼气发酵罐体的外壁，所述聚氨酯保温材料填充所述保温棉与所述厌氧沼气发酵罐体外壁之间的间隙。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：提高所述保温层的保温可靠性，降低所述加热器启动的次数，降低能耗。

进一步，所述搅拌装置为搅拌泵，所述驱动部为所述搅拌泵的驱动电机，所述搅拌部为所述搅拌泵的带搅拌叶的搅拌轴。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：实现所述搅拌装置的搅拌功能，搅拌效率高。

进一步，所述厌氧沼气发酵罐体的侧壁上部、所述储气室的下方安装有带阀门且连通所述厌氧沼气发酵罐体内部的泄流管，所述厌氧沼气发酵罐体的外壁中部竖直安装有液位计，所述液位计上下两端分别通过管路连通所述厌氧沼气发酵罐体内部的上部和下部。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过观察所述液位计的液位高度开合所述泄流管上的阀门以控制所述厌氧沼气发酵罐体内部的发酵原料的液位，使发酵原料的用量得到管控，充分利用发酵原料进行沼气发酵。

进一步，所述厌氧沼气发酵罐体的底壁呈圆弧状。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：消除所述厌氧沼气发酵罐体内部的死角，利于发酵原料中的泥沙等易沉淀物质排出所述厌氧沼气发酵罐体。

进一步，所述厌氧沼气发酵罐体的顶部设置有连通所述厌氧沼气发酵罐体内部的检修口，所述检修口处安装有可开合所述检修口的密封检修门。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：便于对所述厌氧沼气发酵罐体内部的构件进行检修维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构示意图；

附图标记：

1-厌氧沼气发酵罐体；2-保温层；3-搅拌装置；4-加热器；5-进水阀；6-出水阀；7-储气室；8-排污管；9-液位计；10-泄流管；11-进料管；12-出料管；13-出气管；14-沼气流量计；15-温度传感器；16-压力传感器；17-密封检修门；18-电磁单向阀；19-沼气过滤器；20-泄气管；21-进料泵；22-出料泵

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种新型低温厌氧沼气发酵设备，包括厌氧沼气发酵罐体1，厌氧沼气发酵罐体1上具有一端伸入厌氧沼气发酵罐体1内部的进料管11和出料管12，进料管11位于厌氧沼气发酵罐体1外的一端连接有进料泵21，出料管12位于厌氧沼气发酵罐体1外的一端连接有出料泵22，厌氧沼气发酵罐体1内部的顶部具有储气室7，厌氧沼气发酵罐体1的顶部具有连通储气室7的出气管13，厌氧沼气发酵罐体1外壁上包覆有保温层2；还包括搅拌装置3，搅拌装置3包括驱动部和搅拌部，驱动部安装于厌氧沼气发酵罐体1的外壁底部，搅拌部从厌氧沼气发酵罐体1的外壁底部水平伸入厌氧沼气发酵罐体1内部，厌氧沼气发酵罐体1的侧壁底部或厌氧沼气发酵罐体1的底壁上安装有带阀门且连通厌氧沼气发酵罐体1内部的排污管8。

本实施例中，还包括自动控制装置(例如：PLC控制器)，厌氧沼气发酵罐体1内部安装有加热器4，厌氧沼气发酵罐体1的侧壁上安装有感应端伸入厌氧沼气发酵罐体1内部的温度传感器15(例如：温度变送器)，自动控制装置通过获取温度传感器15的温度信号控制加热器4启停；加热器4为水暖加热器，水暖加热器的管路弯曲盘绕在厌氧沼气发酵罐体1内部，水暖加热器的进水阀5安装于厌氧沼气发酵罐体1的侧壁上部，水暖加热器的出水阀6安装于厌氧沼气发酵罐体1的侧壁下部；厌氧沼气发酵罐体1的顶部安装有感应端伸入储气室7内的压力传感器16(例如：压力变送器)，厌氧沼气发酵罐体1的顶部安装有一端伸入储气室7内的泄气管20，泄气管20位于厌氧沼气发酵罐体1外的一端上安装有电磁阀，自动控制装置通过获取压力传感器16的压力信号控制电磁阀开合；出气管13位于厌氧沼气发酵罐体1外的一端上沿该端的延伸方向依次安装有电磁单向阀18、沼气过滤器19和沼气流量计14，自动控制装置通过获取压力传感器16的压力信号控制电磁单向阀18的开合；保温层2包括保温棉和聚氨酯保温材料，保温棉包覆厌氧沼气发酵罐体1的外壁，聚氨酯保温材料填充保温棉与厌氧沼气发酵罐体1外壁之间的间隙；搅拌装置3为搅拌泵，驱动部为搅拌泵的驱动电机，搅拌部为搅拌泵的带搅拌叶的搅拌轴；厌氧沼气发酵罐体1的侧壁上部、储气室7的下方安装有带阀门且连通厌氧沼气发酵罐体1内部的泄流管10，厌氧沼气发酵罐体1的外壁中部竖直安装有液位计9，液位计9上下两端分别通过管路连通厌氧沼气发酵罐体1内部的上部和下部；厌氧沼气发酵罐体1的底壁呈圆弧状；厌氧沼气发酵罐体1的顶部设置有连通厌氧沼气发酵罐体1内部的检修口，检修口处安装有可开合检修口的密封检修门17。

工作方式：将出气管13位于厌氧沼气发酵罐体1外的一端端部接入沼气袋，由进料泵21经进料管11向厌氧沼气发酵罐体1内部泵入动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种，观察液位计9的液位高度，当液位计9显示的液位高度到达设定值时关闭进料泵21和进料管11上自带的阀门，开始发酵，若液位计9显示的液位高度超过发酵所需液位高度，则开启泄流管10上的阀门，多余的动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种从泄流管10排出；利用保温层2维持厌氧沼气发酵罐体1内部的温度相对恒定，当厌氧沼气发酵罐体1内部的温度降低至设置值，温度传感器15反馈温度信号给自动控制装置，自动控制装置根据该温度信号控制加热器4启动加热，当厌氧沼气发酵罐体1内部的温度提升到达发酵温度后，温度传感器15反馈温度信号给自动控制装置，自动控制装置根据该温度信号控制加热器4停止加热；当储气室7内的气压抵达产气压力时，压力传感器16反馈压力信号给自动控制装置，自动控制装置根据该压力信号控制电磁单向阀18开启，沼气进入出气管13，经过沼气过滤器19过滤气体中的水分及硫化氢等气体杂质，并由沼气流量计14记录沼气产生量后进入沼气袋中收集待用，当储气室7内的气压抵达不安全气压值时，压力传感器16反馈压力信号给自动控制装置，自动控制装置根据该压力信号控制电磁阀开启，气压从泄气管20泄出，当储气室7内的气压回落到安全气压值时，压力传感器16反馈压力信号给自动控制装置，自动控制装置根据该压力信号控制电磁阀关闭，停止泄出气压；定期启动搅拌泵对厌氧沼气发酵罐体1内部的动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种进行搅拌，使厌氧沼气发酵罐体1内的动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种得到疏松和充分混合，同时，疏松厌氧沼气发酵罐体1内部底部的沉淀物，待需要排沼渣时打开排污管8上的阀门，由搅拌泵提供的力将沼渣经过排污管8排出，之后关闭排污管8上的阀门；而厌氧沼气发酵罐体1内部的动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种的活性丧失后，开启出料管12上自带的阀门，启动出料泵22将厌氧沼气发酵罐体1内部丧失活性的动物粪便等沼气发酵原料及发酵菌种经出料管12泵出，而后关闭出料管12上的阀门。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种新型低温厌氧沼气发酵设备，包括厌氧沼气发酵罐体(1)，所述厌氧沼气发酵罐体(1)上具有一端伸入所述厌氧沼气发酵罐体(1)内部的进料管(11)和出料管(12)，所述进料管(11)位于所述厌氧沼气发酵罐体(1)外的一端连接有进料泵(21)，所述出料管(12)位于所述厌氧沼气发酵罐体(1)外的一端连接有出料泵(22)，所述厌氧沼气发酵罐体(1)内部的顶部具有储气室(7)，所述厌氧沼气发酵罐体(1)的顶部具有连通所述储气室(7)的出气管(13)，其特征在于：所述厌氧沼气发酵罐体(1)外壁上包覆有保温层(2)；还包括搅拌装置(3)，所述搅拌装置(3)包括驱动部和搅拌部，所述驱动部安装于所述厌氧沼气发酵罐体(1)的外壁底部，所述搅拌部从所述厌氧沼气发酵罐体(1)的外壁底部水平伸入所述厌氧沼气发酵罐体(1)内部，所述厌氧沼气发酵罐体(1)的侧壁底部或所述厌氧沼气发酵罐体(1)的底壁上安装有带阀门且连通所述厌氧沼气发酵罐体(1)内部的排污管(8)。

2.根据权利要求1所述的一种新型低温厌氧沼气发酵设备，其特征在于：所述保温层(2)包括保温棉和聚氨酯保温材料，所述保温棉包覆所述厌氧沼气发酵罐体(1)的外壁，所述聚氨酯保温材料填充所述保温棉与所述厌氧沼气发酵罐体(1)外壁之间的间隙。

3.根据权利要求1所述的一种新型低温厌氧沼气发酵设备，其特征在于：所述搅拌装置(3)为搅拌泵，所述驱动部为所述搅拌泵的驱动电机，所述搅拌部为所述搅拌泵的带搅拌叶的搅拌轴。

4.根据权利要求1所述的一种新型低温厌氧沼气发酵设备，其特征在于：所述厌氧沼气发酵罐体(1)的侧壁上部、所述储气室(7)的下方安装有带阀门且连通所述厌氧沼气发酵罐体(1)内部的泄流管(10)，所述厌氧沼气发酵罐体(1)的外壁中部竖直安装有液位计(9)，所述液位计(9)上下两端分别通过管路连通所述厌氧沼气发酵罐体(1)内部的上部和下部。

5.根据权利要求1所述的一种新型低温厌氧沼气发酵设备，其特征在于：所述厌氧沼气发酵罐体(1)的底壁呈圆弧状。

6.根据权利要求1所述的一种新型低温厌氧沼气发酵设备，其特征在于：所述厌氧沼气发酵罐体(1)的顶部设置有连通所述厌氧沼气发酵罐体(1)内部的检修口，所述检修口处安装有可开合所述检修口的密封检修门(17)。