專利名稱：一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于有機(jī)固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，特別是涉及到一種利用棚、膜、槽組合技術(shù)，適用于干發(fā)酵法來制取沼氣的設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國每年農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物產(chǎn)出量巨大，而且大部分都沒有得到很好的處理和利用，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，從而導(dǎo)致了自然生態(tài)的惡化。同時，我國農(nóng)村又面臨一次性能源短缺的現(xiàn)狀，兩者之間的矛盾是顯著地。應(yīng)用沼氣發(fā)酵技術(shù)處理有機(jī)固體廢棄物，將二者之間的問題有效地轉(zhuǎn)化為可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)行為。即將有機(jī)固體廢棄物轉(zhuǎn)化成清潔能源沼氣和綠色生物有機(jī)肥料，使廢棄物得到資源化利用，促進(jìn)農(nóng)村節(jié)能減排，改善能源消費結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)民生活質(zhì)量，加快生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展，綜合效益顯著。沼氣應(yīng)用的主要技術(shù)形式有濕法沼氣發(fā)酵和干法沼氣發(fā)酵兩種。濕法沼氣發(fā)酵料液中干物質(zhì)的濃度< 10%，在北方寒冷地區(qū)冬季運行，需要將大量的水加熱，耗能大；物料的干物質(zhì)濃度低，固體物質(zhì)處理的能力也低；大量的沼液難以消化，存在二次污染問題，難以推廣應(yīng)用。干法沼氣發(fā)酵物料的干物質(zhì)濃度為20% 40%，與濕法沼氣發(fā)酵相比，具有自耗能低、處理能力高、運行成本低、無沼液二次污染等優(yōu)點，適合于寒冷地區(qū)應(yīng)用?，F(xiàn)有的干法沼氣發(fā)酵技術(shù)主要是德國的車庫式沼氣技術(shù)和中國的覆膜槽沼氣技術(shù)(專利號:CN200510082723.1)。德國的車庫式沼氣技術(shù)反應(yīng)器需要建設(shè)在大車間里，工程建設(shè)成本高；反應(yīng)器圍墻及頂面采用混凝土結(jié)構(gòu)，并設(shè)有保溫層，具有良好的保溫效果，但不能直接吸收太陽熱能，厭氧產(chǎn)氣階段需要靠加熱維持發(fā)酵溫度，運行成本高；產(chǎn)氣結(jié)束時，反應(yīng)器內(nèi)殘留沼氣難以排空，存在安全隱患。中國的覆膜槽沼氣技術(shù)反應(yīng)器建設(shè)在日光溫室內(nèi)，能夠直接吸收太陽熱能，減少產(chǎn)氣耗能，但建設(shè)成本也較高，而且反應(yīng)器受結(jié)構(gòu)限制，單體反應(yīng)器處理能力有限，物料傳熱、傳質(zhì)效果不好，池容產(chǎn)氣率低。因此現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中亟需要一種新型的技術(shù)方案來解決這一問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)中沼氣干發(fā)酵裝置存在工程建設(shè)成本高、產(chǎn)氣耗能大、處理能力有限、物料傳熱傳質(zhì)效果差等問題，提供一種適于畜禽養(yǎng)殖糞便及農(nóng)作物秸桿等農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物沼氣發(fā)酵的沼氣干發(fā)酵反應(yīng)裝置。一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，其特征是:包括沼氣鍋爐、出水管、進(jìn)水管、排氣管、出氣管、噴淋管、噴淋頭、柔性膜、日光棚頂、液壓泵、液壓油管、油箱、液壓缸、氣泵、氣管、密封門、氣漲管、門框、集液池、噴淋泵、回液管、孔板、底部溝槽、溫度傳感器、加熱管、發(fā)酵槽、曝氣管、氣體增壓泵、吸氣管，所述的發(fā)酵槽為地上槽體結(jié)構(gòu)，其槽體底面與三個立面圍墻相連，其槽體頂面由一個立面梁和圍墻頂部構(gòu)成并設(shè)計為敞口，其槽體側(cè)墻設(shè)計為敞口 ；所述的排氣管安裝于發(fā)酵槽圍墻上部；所述的噴淋管位于柔性膜下面，其安裝有噴淋頭并與噴淋泵連接；所述的柔性膜覆蓋于發(fā)酵槽頂面敞口 ；所述的日光棚頂安裝于發(fā)酵槽頂部，其下面安裝有出氣管；所述的液壓泵一端通過液壓油管與油箱連接，其另一端通過液壓油管與液壓缸連接；所述的液壓缸與密封門聯(lián)接；所述的氣泵通過氣管與密封門上的氣漲管連接；所述的門框裝于發(fā)酵槽側(cè)墻敞口邊緣，其內(nèi)裝有密封門；所述的集液池通過回液管與底部溝槽連通；所述的孔板鋪設(shè)于發(fā)酵槽底面的上表面；所述的溫度傳感器安裝于發(fā)酵槽圍墻內(nèi)表面；所述的加熱管鋪設(shè)于發(fā)酵槽槽體底面和槽體側(cè)墻內(nèi)部，并通過進(jìn)水管和出水管與沼氣鍋爐連接；所述的曝氣管裝于發(fā)酵槽圍墻下部，其一端與氣體增壓泵出氣端連接，其另一端與底部溝槽連通；所述的吸氣管裝于發(fā)酵槽圍墻上部，與氣體增壓泵吸氣端連接。所述的發(fā)酵槽槽體底面、槽體立面圍墻以及槽體立面梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；其槽體底面、槽體立面圍墻以及槽體立面梁的外部安裝有苯板保溫，內(nèi)部采用聚氨酯防水涂料涂刮。所述的密封門與門框間采用氣漲式密封結(jié)構(gòu)。所述的柔性膜邊緣與發(fā)酵槽槽體圍墻、立面梁頂面剛性密閉聯(lián)結(jié)。所述的孔板上的孔位與底部溝槽相對應(yīng)。所述的溫度傳感器呈點狀布置于發(fā)酵槽圍墻內(nèi)表面。通過上述設(shè)計方案，本實用新型可以帶來如下有益效果:1、采用上述設(shè)計的“棚-膜-槽”組合沼氣干發(fā)酵反應(yīng)器，反應(yīng)器發(fā)酵槽上部設(shè)有固定柔性膜，柔性膜上方設(shè)有日光棚頂，太陽光可以透過日光棚頂被柔性膜吸收，轉(zhuǎn)變成熱能進(jìn)入到反應(yīng)器內(nèi)部，棚與膜組合起到很好的吸熱保溫作用，并且柔性膜覆蓋可直觀判斷反應(yīng)器內(nèi)氣體的排出情況，避免安全事故的發(fā)生。2、反應(yīng)器發(fā)酵槽的一側(cè)設(shè)有密封門，利用液壓系統(tǒng)控制其自動開啟和關(guān)閉，可以采用裝載機(jī)進(jìn)出料，進(jìn)出料十分方便；密封門與門框間采用氣漲式密封結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)器的密封方便快捷、安全可靠。3、在反應(yīng)器上方設(shè)有日光棚頂，利用日光棚頂代替日光溫室的建設(shè)，可以擴(kuò)大單體反應(yīng)器的容積，降低工程建設(shè)成本，并能起到很好的保溫作用。4、設(shè)計的氣體循環(huán)系統(tǒng)和沼液噴淋系統(tǒng)解決了物料傳熱、傳質(zhì)不均的問題，并降低了工程建造成本，增加反應(yīng)器的盛料量，有效提高了池容利用率，增強(qiáng)了反應(yīng)器的處理能力。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步的說明:


圖1為本實用新型一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為
圖1中A部分的放大圖。圖3為本實用新型液壓密封門氣漲密封結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-沼氣鍋爐2-出水管3-進(jìn)水管4-排氣管5-出氣管6_噴淋管7_噴淋頭8-柔性膜9-日光棚頂10-液壓泵11-液壓油管12-油箱13-液壓缸14.-氣泵15-氣管16-密封門17-氣漲管18-門框19-集液池20-噴淋泵21.-回液管22-孔板23-底部溝槽24-溫度傳感器25-加熱管26-發(fā)酵槽27-曝氣管28-氣體增壓泵29-吸氣管。
具體實施方式
如圖所示本實用新型是這樣設(shè)計的:該“棚-膜-槽”組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，主要由發(fā)酵槽26、柔性膜8、日光棚頂9、密封門16、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、氣漲密封系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)、沼液噴淋系統(tǒng)、氣體循環(huán)系統(tǒng)等部分構(gòu)成。所述的發(fā)酵槽26是由一個底面、三個立面圍墻以及一個立面梁構(gòu)成的頂面和一側(cè)墻敞口的地上鋼筋混凝土槽體結(jié)構(gòu)，底面和三面圍墻以及梁的外部采用苯板保溫，內(nèi)部采用聚氨酯防水涂料涂刮，主要用于盛裝物料。所述柔性膜8覆蓋在發(fā)酵槽26頂面敞口處，邊緣與發(fā)酵槽26圍墻以及梁頂面剛性密閉聯(lián)結(jié)，用于集氣和吸熱保溫。所述日光棚頂9安裝于發(fā)酵槽26頂部，用于集熱保溫。所述的密封門16裝在發(fā)酵槽26側(cè)墻敞口處的門框內(nèi)，用于封擋發(fā)酵槽26敞口。所述的液壓驅(qū)動系統(tǒng)由液壓缸13、液壓油管11、液壓泵10、油箱12構(gòu)成，液壓缸13與密封門16聯(lián)接，液壓泵10通過液壓油管11 一端與油箱12連接，另一端與液壓缸13連接，主要用于驅(qū)動密封門的開啟和關(guān)閉。所述的氣漲密封系統(tǒng)由氣泵14、氣管15、門框18以及密封門16上的氣漲管17構(gòu)成，氣泵14通過氣管15與密封門16上的氣漲管17連接，通過氣泵14給氣漲管17充氣加壓，使密封門16與門框18之間形成密封連接。所述輔助加熱系統(tǒng)由沼氣鍋爐1、加熱管25、進(jìn)水管3、出水管2以及溫度傳感器24構(gòu)成，加熱管25鋪設(shè)在發(fā)酵槽26底部和側(cè)墻上，通過進(jìn)水管3和出水管2與沼氣鍋爐I連接，溫度傳感器24按多點分布裝在發(fā)酵槽26墻體上，通過溫度傳感器24反饋的溫度信號控制沼氣鍋爐I自動工作，保證沼氣發(fā)酵溫度。所述的沼液噴淋系統(tǒng)由噴淋泵20、噴淋管6、噴淋頭7、集液池19、回液管21、底部溝槽23、孔板22構(gòu)成，噴淋管6裝在發(fā)酵槽26的上部，柔性膜8的下部，與噴淋泵20連接，并裝有噴淋頭7，集液池19通過回液管21與發(fā)酵槽底部溝槽23連通，主要作用是為物料接種，促進(jìn)物料中的營養(yǎng)物質(zhì)與菌種接觸，提高產(chǎn)氣率。所述的氣體循環(huán)系統(tǒng)由氣體增壓泵28、吸氣管29、曝氣管27、底部溝槽23、孔板22構(gòu)成，吸氣管29裝在發(fā)酵槽墻體的上部，與氣體增壓泵28的吸氣端連接，曝氣管27裝在發(fā)酵槽墻體的下部，一端與氣體增壓泵28的出氣端連接，另一端與發(fā)酵槽底部溝槽23連通，孔板22鋪設(shè)在發(fā)酵槽底面上，孔位對應(yīng)底部溝槽23，主要作用是好氧階段促進(jìn)物料通氧和傳熱，厭氧階段促進(jìn)物料傳熱。所述的發(fā)酵槽26、柔性膜8、密封門16、日光棚頂9構(gòu)成了厭氧消化系統(tǒng)，發(fā)酵槽26盛裝物料，柔性膜8集氣，密封門16密封進(jìn)出料口，日光棚頂9集熱保溫。所述的液壓缸13、液壓油管11、液壓泵10、油箱12構(gòu)成了密封門的液壓驅(qū)動系統(tǒng)；氣泵14、氣管15、門框18以及密封門上的氣漲管17構(gòu)成了密封門的氣漲密封系統(tǒng)。所述的沼氣鍋爐1、加熱管25、進(jìn)水管3、出水管2以及溫度傳感器24構(gòu)成了輔助加熱系統(tǒng)。所述的噴淋泵20、噴淋管6、噴淋頭7、集液池19、回液管21、底部溝槽23、孔板22構(gòu)成了沼液噴淋系統(tǒng)。所述的氣體增壓泵29、吸氣管29、曝氣管28、底部溝槽23、孔板22構(gòu)成了氣體循環(huán)系統(tǒng)。該“棚-膜-槽”組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備的使用步驟:步驟一、利用鏟車等工程機(jī)械將固體物料送入發(fā)酵槽內(nèi)，利用氣體循環(huán)系統(tǒng)為物料通氧氣，進(jìn)行好氧發(fā)酵增溫，使其溫度增至45°C 50°C。步驟二、利用沼液噴淋系統(tǒng)為物料噴沼液進(jìn)行接種，沼液噴入量為物料質(zhì)量的10% 15%，然后利用液壓驅(qū)動系統(tǒng)關(guān)閉密封門，利用氣漲密封系統(tǒng)進(jìn)行密封，進(jìn)入?yún)捬醐h(huán)境生產(chǎn)沼氣。[0028]步驟三、厭氧產(chǎn)沼氣過程中，利用輔助加熱系統(tǒng)及氣體循環(huán)系統(tǒng)控制物料發(fā)酵溫度，使物料發(fā)酵溫度保持在30°C 35°C。步驟四、厭氧產(chǎn)沼氣過程中，利用沼液噴淋系統(tǒng)為物料噴淋沼液，每天一次，每次3 5分鐘，實現(xiàn)物料循環(huán)接種。步驟五、厭氧產(chǎn)氣結(jié)束后，將厭氧消化系統(tǒng)內(nèi)的沼氣抽空至負(fù)壓，打開排氣管上的閥門，使空氣自然進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)內(nèi)稀釋殘余沼氣，利用沼氣報警儀測試通排氣管口處，達(dá)到安全值后，給氣漲管泄壓，解除密封，利用液壓驅(qū)動系統(tǒng)打開密封門，對沼氣發(fā)酵余物進(jìn)行好氧發(fā)酵產(chǎn)肥。步驟六、好氧發(fā)酵產(chǎn)肥過程中，利用氣體循環(huán)系統(tǒng)對沼氣發(fā)酵余物進(jìn)行通氧腐熟，每天早晚各一次，每次10 15分鐘，好氧發(fā)酵5 7天，使沼氣發(fā)酵余物成為優(yōu)質(zhì)肥料。社會效益本實用新型可以很好地處理畜禽糞便和農(nóng)作物秸桿等農(nóng)業(yè)有機(jī)物固體廢棄物，同時生產(chǎn)沼氣和綠色有機(jī)肥。沼氣可作為生產(chǎn)和生活用能，即可節(jié)約燃煤，又可減少排入大氣污染物SO2、煙塵等；綠色有機(jī)肥出售給周邊農(nóng)民，用來種菜、種糧食，既可減少病蟲害，改良土壤，又可生產(chǎn)綠色有機(jī)食品，為農(nóng)民帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益；畜禽糞便、農(nóng)作物秸桿等有機(jī)固體廢棄物經(jīng)有效處理后可大大減少其對地表水、地下水、大氣環(huán)境的污染以及微生物污染等，提聞農(nóng)村及城市環(huán)境質(zhì)量。總之，利用本實用新型即能無害化處理畜禽糞便及農(nóng)作物秸桿，又可實現(xiàn)廢棄物資源化利用，對保護(hù)農(nóng)村環(huán)境，改善能源結(jié)構(gòu)，有效利用資源，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，增加農(nóng)民收入具有現(xiàn)實意義，是建設(shè)社會主義新農(nóng)村的一項重要舉措，社會效益顯著。
權(quán)利要求1.一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，其特征是:包括沼氣鍋爐(I)、出水管(2)、進(jìn)水管(3)、排氣管(4)、出氣管(5)、噴淋管(6)、噴淋頭(7)、柔性膜(8)、日光棚頂(9)、液壓泵(10)、液壓油管(11)、油箱(12)、液壓缸(13)、氣泵(14)、氣管(15)、密封門(16)、氣漲管(17)、門框(18)、集液池(19)、噴淋泵(20)、回液管(21)、孔板(22)、底部溝槽(23)、溫度傳感器(24)、加熱管(25)、發(fā)酵槽(26)、曝氣管(27)、氣體增壓泵(28)、吸氣管(29)，所述的發(fā)酵槽(26)為地上槽體結(jié)構(gòu)，其槽體底面與三個立面圍墻相連，其槽體頂面由一個立面梁和圍墻頂部構(gòu)成并設(shè)計為敞口，其槽體側(cè)墻設(shè)計為敞口 ；所述的排氣管(4)安裝于發(fā)酵槽(26)圍墻上部；所述的噴淋管(6)位于柔性膜(8)下面，其安裝有噴淋頭(7)并與噴淋泵(20)連接；所述的柔性膜⑶覆蓋于發(fā)酵槽(26)頂面敞口 ；所述的日光棚頂(9)安裝于發(fā)酵槽(26)頂部，其下面安裝有出氣管(5);所述的液壓泵(10) —端通過液壓油管(11)與油箱(12)連接，其另一端通過液壓油管(11)與液壓缸(13)連接；所述的液壓缸(13)與密封門(16)聯(lián)接；所述的氣泵(14)通過氣管(15)與密封門(16)上的氣漲管(17)連接；所述的門框(18)裝于發(fā)酵槽(26)側(cè)墻敞口邊緣，其內(nèi)裝有密封門(16);所述的集液池(19)通過回液管(21)與底部溝槽(23)連通；所述的孔板(22)鋪設(shè)于發(fā)酵槽(26)底面的上表面；所述的溫度傳感器(24)安裝于發(fā)酵槽(26)圍墻內(nèi)表面；所述的加熱管(25)鋪設(shè)于發(fā)酵槽(26)槽體底面和槽體側(cè)墻內(nèi)部，并通過進(jìn)水管(3)和出水管(2)與沼氣鍋爐(I)連接；所述的曝氣管(27)裝于發(fā)酵槽(26)圍墻下部，其一端與氣體增壓泵(28)出氣端連接，其另一端與底部溝槽(23)連通；所述的吸氣管(29)裝于發(fā)酵槽(26)圍墻上部，與氣體增壓泵(28)吸氣端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，其特征是:所述的發(fā)酵槽(26)槽體底面、槽體立面圍墻以及槽體立面梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；其槽體底面、槽體立面圍墻以及槽體立面梁的外部安裝有苯板保溫，內(nèi)部采用聚氨酯防水涂料涂刮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，其特征是:所述的密封門(16)與門框(18)間采用氣漲式密封結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，其特征是:所述的柔性膜(8)邊緣與發(fā)酵槽(26)槽體圍墻、立面梁頂面剛性密閉聯(lián)結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，其特征是:所述的孔板(22)上的孔位與底部溝槽(23)相對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，其特征是:所述的溫度傳感器(24)呈點狀布置于發(fā)酵槽(26)圍墻內(nèi)表面。
專利摘要一種棚膜槽組合干發(fā)酵沼氣設(shè)備，屬于有機(jī)固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，特別是涉及到一種利用棚、膜、槽組合技術(shù)，適用于干發(fā)酵法來制取沼氣的設(shè)備。包括發(fā)酵槽、柔性膜、日光棚頂、密封門、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、氣漲密封系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)、沼液噴淋系統(tǒng)、氣體循環(huán)系統(tǒng)等,發(fā)酵槽盛裝物料，柔性膜集氣吸熱，日光棚頂集熱，密封門封擋進(jìn)出料口，液壓驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動密封門的開啟，氣漲密封系統(tǒng)用于密封門的密封，輔助加熱系統(tǒng)為物料增溫，沼液噴淋系統(tǒng)為物料接種，氣體循環(huán)系統(tǒng)促進(jìn)物料傳熱。本實用新型具有工程建設(shè)成本低，運營成本低，單體反應(yīng)器處理能力強(qiáng)，物料傳熱、傳質(zhì)效果好，產(chǎn)氣率高。
文檔編號C02F11/04GK203048931SQ20132005675
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者趙國明, 矯云學(xué), 閆洪余, 張蕾蕾, 袁存亮, 裴海林, 邢向欣, 徐澤敏, 張重, 丁偉, 符艷輝, 王微, 李愛芹 申請人:吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院