專利名稱：陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于環(huán)境保護和生物質(zhì)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及太陽能利用、保溫技術(shù)和集 約化設(shè)計保證沼氣項目冬季運行的裝置及方法。
技術(shù)背景隨著我國經(jīng)濟發(fā)展、能耗增加，化石能源日益枯竭、環(huán)境污染等問題愈加突出，迫 切需要我們開發(fā)新的可再生清潔能源。未來能源消耗發(fā)展趨勢，沼氣將逐步取代化石能源， 逐步成為主導(dǎo)。根據(jù)我國《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》和《可再生能源中長期發(fā)展規(guī) 劃》的目標和規(guī)劃，國家對農(nóng)村沼氣項目的資金支持、政策傾斜，勢必推動我國中小型沼氣 項目的快速發(fā)展，但我國中、小型沼氣發(fā)酵池面臨嚴重的問題——冬季運行困難，這種現(xiàn)狀 在北方尤其嚴重。厭氧技術(shù)是利用厭氧微生物的代謝作用，將有機物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能沼氣的技術(shù)。 厭氧微生物是沼氣工程的核心微生物物質(zhì)，溫度是影響其生存及生化反應(yīng)最重要的因素 之一，溫度不同，反應(yīng)速率和產(chǎn)氣效率也都不同。一般認為，甲烷菌正常生存的溫度范圍是 5°C 60°C。當溫度低于5°C時，產(chǎn)甲烷菌雖然能存活，但代謝基本停止。因此，沼氣工程冬 季(低溫條件下)運行困難的主要原因是低溫抑制厭氧微生物的代謝作用，使得冬季運行 產(chǎn)氣率低或不產(chǎn)氣，另外，目前普遍采用的沼氣存儲容器——低壓浮罩式沼氣貯罐主要是 利用水封技術(shù)來存儲沼氣的，冬季溫度降至冰點以下，會造成低壓浮罩式沼氣貯罐內(nèi)密封 水的結(jié)冰，造成沼氣儲存危險性提高，影響沼氣的儲存、輸送和利用。針對沼氣池冬季不產(chǎn)氣或產(chǎn)氣率低的問題，目前主要通過升溫保溫措施，維系系 統(tǒng)發(fā)酵溫度，具體方法包括一、采用燃煤鍋爐或沼氣鍋爐進行加熱，但采用該方法一方面 造成能源浪費，另一方面使得年度四季供氣量不均，應(yīng)用效果變差，大量工程實踐證明，在 北方寒冷的冬季，該方法運行成本高，不能被用戶所接受；二、利用太陽能設(shè)施加熱，但太陽 能板和太陽能熱水器造價高，項目基建投資大，不適合農(nóng)村中小型沼氣池；三、利用保溫材 料包裹設(shè)備、管道，不能提高厭氧發(fā)酵溫度，不能從根本上解決問題；且管道閥門、設(shè)備操作 按鈕等不能包裹，仍然存在熱量散失。四、利用微生物學和分子生物學，篩選低溫厭氧降解 產(chǎn)甲烷菌，但該技術(shù)仍處于實驗室研究階段，對于產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用，還存在巨大的差距， 況且，該技術(shù)操作難度大，處理成本高，不符合我國的實際情況。低壓浮罩式沼氣貯罐中的積水保溫也是個難以解決的問題。目前主要的解決方法 有，一、采用泵連續(xù)地打入自來水，使低壓浮罩式沼氣貯罐中水保持流動狀態(tài)來防止結(jié)冰， 再配以人工破冰，但此法一方面造成水資源浪費，另一方面也增加了勞動強度和能源消耗; 二、定期通入蒸氣和打入熱水防凍；三、加防凍液或其它抗結(jié)冰物質(zhì)等。面對低壓浮罩式沼 氣貯罐目前大多采用露天敞口的設(shè)施形式，且體積龐大的局面，以上各種措施在冬季嚴寒 條件下，維護設(shè)備正常運行的能源消耗量非常巨大，很不經(jīng)濟。以上問題在我國大面積北方地區(qū)尤其嚴重。這嚴重的制約了我國沼氣事業(yè)的發(fā) 展。因此，對能夠保障中小型沼氣項目冬季運行的技術(shù)的需求愈加迫切。[0007]中國專利ZL96219642.8公開了“一種太陽能沼氣池”，其特點是將進料口、產(chǎn)酸 池、發(fā)酵池、水壓室、積肥池及導(dǎo)氣管等構(gòu)成了沼氣池的產(chǎn)氣部分，并在池的上方設(shè)置了太 陽能溫室，該溫室可兼作畜禽圈舍。中國專利200720116010. 7公開了一種“太陽能沼氣池 雙結(jié)合溫室大棚”的創(chuàng)新技術(shù)。其中提到了將沼氣池建于陽光大棚內(nèi)，利用了太陽能的自然 光熱來保護沼氣池在冬季的正常工作和生產(chǎn)，同時還可以在陽光大棚內(nèi)種植農(nóng)作物。這兩 項專利，都未解決低壓浮罩式沼氣貯罐冬季正常、經(jīng)濟運行的問題。中國專利ZL 200720094120. 8公開了一種《寒冷地區(qū)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場糞尿處理 的沼氣制取系統(tǒng)》技術(shù)，其特點除了將沼氣發(fā)酵罐置于雙層膜日光溫室內(nèi)外，在沼氣發(fā)酵罐 的內(nèi)部底端設(shè)置有加熱管，在沼氣發(fā)酵罐的底部設(shè)置有生物反應(yīng)堆，在沼氣發(fā)酵罐的體外 設(shè)計有罐體保溫層，通過這些措施來對沼氣發(fā)酵罐進行保溫增溫，解決北方寒冷冬季生產(chǎn) 沼氣難的問題，但該專利技術(shù)同樣忽視了解決沼氣貯罐冬季運行問題。中國專利ZL 03245701. 4公開了一種“太陽能沼氣池”，是在太陽能咸水池的底部 安裝一組支柱上安裝一座被咸水淹沒的沼氣池，其特點是把咸水直接吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為 熱能之后儲存在發(fā)酵室的底部，可常年穩(wěn)定地提供充足的熱量，顯著提高沼氣生產(chǎn)效率。由 于咸水制備以及一體化反應(yīng)罐的設(shè)計復(fù)雜繁贅，使得該技術(shù)僅限于戶用小型沼氣系統(tǒng)。將 沼氣池建設(shè)在一個咸水池中，建設(shè)成本增大，并且使得沼氣池的維護管理不方便，在大規(guī)模 沼氣項目中該技術(shù)使用具有一定局限性。中國專利ZL 2003201286 . 8公開了一種《太陽能沼氣發(fā)生器》技術(shù)，就是在沼氣 發(fā)生器的儲料裝置的周邊設(shè)置有保溫層，此保溫層也可以是采用一個帶一排排凹部的集熱 板的太陽能集熱器，可采集太陽能來為儲料裝置加熱，促進儲料裝置內(nèi)的有機廢物的進一 步發(fā)酵。中國專利ZL 200620087396. 9公開了一種《利用太陽能加熱的沼氣罐》技術(shù)，其結(jié) 構(gòu)是由太陽能熱水器、沼氣罐、進水管、出水管、管道泵組成，在沼氣罐內(nèi)底部設(shè)置有換熱盤 管，換熱盤管的進水口和出水口通過密封管件固定在沼氣罐的側(cè)壁上，換熱盤管的進水口 通過進水管與太陽光熱水器水箱的出水口連接，換熱盤管的出水口通過出水管與太陽光熱 水器水箱的進水口連接，在出水管上還設(shè)置有管道泵。主要由太陽能熱水器采集熱能為沼 氣罐供熱。中國專利ZL 200620084495. 1也公開了一種《太陽能沼氣池》，其基本原理也是 太陽能熱水器技術(shù)加盤管系統(tǒng)，還可以利用太陽能電加熱等。這些專利技術(shù)采用較為先進 的太陽能集熱、加熱系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，沼氣項目冬季產(chǎn)氣處理效率得到很大的提高，但 普遍存在建設(shè)成本較高的問題，不適合于當前我國農(nóng)村現(xiàn)狀。實際工程上，我們也發(fā)現(xiàn)，這 些太陽能利用技術(shù)應(yīng)用于沼氣項目中，工程造價高，設(shè)備維護復(fù)雜，很難被用戶所接收，不 適合普遍推廣應(yīng)用。此外，浮罩式沼氣貯罐由于體積龐大，基于經(jīng)濟技術(shù)上的一般認識，從投資上看， 成為保溫的難點而沒有引起人們足夠的重視。我們在實際工程開發(fā)中，注意到采用半地埋式的方法，可以極大地削減浮罩式沼 氣貯罐系統(tǒng)的龐大暴露在外的體積，從而可以將其置于陽光大棚中；并且，采用溫室保溫措 施后，可以被利用來進行采集熱能和儲存熱能。實用新型內(nèi)容本實用新型是為了解決現(xiàn)有沼氣項目冬季(低溫環(huán)境下)運行產(chǎn)氣效果差、運行 不穩(wěn)定的問題。本實用新型采用陽光大棚升溫技術(shù)、墻體保溫技術(shù)、集約化設(shè)計，不僅能保證沼氣項目冬季正常產(chǎn)氣，而且還充分開發(fā)了浮罩式沼氣貯罐系統(tǒng)的采熱特點和儲能特點，使低壓浮罩式沼氣貯罐安全性也得到保障，運行穩(wěn)定，具有操作簡單、運行成本低等優(yōu) 點O本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該實用新型陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，是由陽光大棚增溫保溫系統(tǒng)和大棚內(nèi)沼氣制 取系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)把地下沼氣發(fā)酵池或罐、低壓浮罩式沼氣貯罐形成組合集成設(shè)計，全部 置于陽光大棚內(nèi)。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，低壓浮罩式沼氣貯罐由上下兩部分組成，上部分為金 屬材料制作的浮罩式沼氣貯罐；下部分為鋼筋混凝土或金屬材料制作的儲液池，其內(nèi)盛有 液體水，以便浮罩式沼氣貯罐能在其中上下沉浮。同時，低壓浮罩式沼氣貯罐白天吸收大量 陽光的熱量，傳導(dǎo)到水池中，晚間由水池向棚內(nèi)釋放熱量，具有一定的升溫、保溫效果。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，其地下沼氣發(fā)酵池或罐、低壓浮罩式沼氣貯罐采用組 合集成設(shè)計，沼氣發(fā)酵池或罐的一部分側(cè)壁與低壓浮罩式沼氣貯罐的下部分儲液池的側(cè)壁 形成連體結(jié)構(gòu)，以節(jié)省材料和提高儲液池的放熱和導(dǎo)熱效率。其陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，其陽光大棚地上墻體設(shè)置膨脹珍珠巖保溫層，地下基 礎(chǔ)設(shè)置聚苯板保溫層。該實用新型有益效果是陽光大棚的防寒升溫保溫作用，能使棚內(nèi)溫度達12°C以上，沼氣項目在寒冷地區(qū) 冬季制取沼氣得以實現(xiàn)；低壓浮罩式沼氣貯罐置于陽光大棚內(nèi)，不會結(jié)冰，消除了池水結(jié)冰 所帶來的安全隱患；充分開發(fā)了浮罩式沼氣貯罐系統(tǒng)的采熱特點和儲能特點，同時，該實用 新型操作簡單、基建投資低。


附圖1是本實用新型立體簡圖附圖2是本實用新型正面結(jié)構(gòu)示意圖附圖3是本實用新型側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
本實用新型提供的陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，結(jié)合附圖1、附圖2、附圖3對本實用新 型作詳細描述。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，陽光大棚背墻(1)中心采用200mm膨脹珍珠巖隔熱保 溫層，膨脹珍珠巖隔熱保溫層兩面外側(cè)加240mm磚砌層和混凝土層，背墻總厚度達680mm， 在墻體離地面高2. 5米處，要在兩個24(MM墻之間進行一次砌磚的跨接，在背墻后面設(shè)寬 0. 8m人行爬梯(8)。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)墻體頂部平臺(2)，采用鋼筋混凝土澆注，上鋪膨脹珍珠 巖保溫層、1 3水泥砂漿找平25mm、SBS防水卷材。平臺四周焊接安全護欄(7)。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，兩側(cè)墻體(3)中心采用120mm厚度的膨脹珍珠巖顆粒 隔熱保溫層，外側(cè)采用磚砌層和混凝土層，墻體加厚至620mm。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，陽光大棚地下基礎(chǔ)(4)延伸至地下1. 4m。并且地下基 礎(chǔ)設(shè)置厚IOOmm聚苯板保溫層(5)，深度lm。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，陽光大棚頂部后坡(6)采用的材料分別為鋼骨架、保溫水泥板、膨脹珍珠巖拍實、1 3水泥砂漿找平25mm厚、SBS防水卷材的層次施工。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，陽光大棚弧形支架(15)采用Φ40熱鍍鋅管，橫向間距 Im0整個大棚的弧形支架用4根橫向角鋼梁(13)連接固定，中部局部采用8根ΦΙΟΟπιπι的 支撐柱(9)，增加支架載荷能力。 該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，陽光大棚正面(朝向太陽方向)采用2mm保溫膜(10)， 配拉膜和卷膜裝置，采用大棚壓膜線，彩色PVC涂色鋼絲繩和涂塑鋼絲壓膜線。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)陽光大棚采用大棚專用保溫被。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)陽光大棚設(shè)計荷載風載0. 5kN/m2,雪載0. 3kN/m2。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，低壓浮罩式沼氣貯罐由金屬材料制作的浮罩(14)、鋼 筋混凝土或金屬材料制做的儲液池(12)、以及浮蓋導(dǎo)軌(16)三部分組成。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，沼氣發(fā)酵池(11)、低壓浮蓋式沼氣貯罐和管道附屬設(shè) 備置于陽光大棚內(nèi)。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，地下沼氣發(fā)酵池或罐(11)、低壓浮罩式沼氣貯罐形成 組合集成設(shè)計，采用半地埋式的方法，可以極大地削減浮罩式沼氣貯罐系統(tǒng)的龐大暴露在 外的體積，從而可以將其置于陽光大棚中。該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，沼氣發(fā)酵池或罐(11)的一部分側(cè)壁與低壓浮罩式沼 氣貯罐的下部分儲液池(12)的側(cè)壁形成連體結(jié)構(gòu)。本實用新型特點是(1)陽光大棚增溫保溫設(shè)計該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，是由陽光大棚增溫保溫系統(tǒng)和大棚內(nèi)沼氣制取系統(tǒng)組 成。該系統(tǒng)把地下沼氣發(fā)酵池或罐、低壓浮罩式沼氣貯罐形成組合集成設(shè)計，全部置于陽光 大棚內(nèi)。具有很好的防水、保溫和增溫效果，能夠保證冬季沼氣正常產(chǎn)氣，以及低壓浮罩式 沼氣貯罐中的封氣水不結(jié)冰。(2)集約化設(shè)計該陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，其地下沼氣發(fā)酵池或罐、低壓浮罩式沼氣貯罐采用組 合集成設(shè)計，沼氣發(fā)酵池或罐的一部分側(cè)壁與低壓浮罩式沼氣貯罐的下部分儲液池的側(cè)壁 形成連體結(jié)構(gòu)，以節(jié)省材料和提高儲液池的放熱和導(dǎo)熱效率。(3)、夜間保溫設(shè)計低壓浮罩式沼氣貯罐置于陽光大棚以內(nèi)，低壓浮罩式沼氣貯罐內(nèi)有大量的液態(tài) 水，白天通過浮罩式沼氣貯罐的鐵壁吸收大量陽光的熱量，傳導(dǎo)到水池中，晚間由水池向棚 內(nèi)釋放熱量，也具有一定的升溫、保溫效果。
權(quán)利要求1.一種陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，其特點是陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，是由陽光大棚增溫保溫系統(tǒng)和大棚內(nèi)沼氣制取系統(tǒng)組成，該 系統(tǒng)把地下沼氣發(fā)酵池或罐、低壓浮罩式沼氣貯罐形成組合集成設(shè)計，全部置于陽光大棚 內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，其特征在于放置于陽光大棚內(nèi)的低壓 浮罩式沼氣貯罐由上下兩部分組成，上部分為金屬材料制作的浮罩式沼氣貯罐，下部分為 鋼筋混凝土或金屬材料制做的儲液池，其內(nèi)盛有液體。
3.如權(quán)利要求1所述的陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，其地下沼氣發(fā)酵池或罐、低壓浮罩式 沼氣貯罐采用組合集成設(shè)計，沼氣發(fā)酵池或罐的一部分側(cè)壁必須和低壓浮罩式沼氣貯罐的 下部分儲液池的側(cè)壁形成連體結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，其內(nèi)部的地下沼氣發(fā)酵池或罐采用金 屬或鋼筋混凝土材料制作。
5.如權(quán)利要求1所述的陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，其陽光大棚地上墻體設(shè)置膨脹珍珠巖 保溫層，地下基礎(chǔ)設(shè)置聚苯板保溫層。
專利摘要陽光大棚沼氣制取系統(tǒng)，是由陽光大棚增溫保溫系統(tǒng)和大棚內(nèi)沼氣制取系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)把地下沼氣發(fā)酵(池)罐、低壓浮罩式沼氣貯罐形成組合集成設(shè)計，全部置于陽光大棚內(nèi)。由于全部設(shè)備和管道都置于陽光大棚內(nèi)，因此設(shè)備和各種管道不再采用保溫材料保溫，節(jié)省了部分投資。低壓浮罩式沼氣貯罐置于陽光大棚中后，白天吸收太陽熱能傳遞到沼氣貯罐下面的水封池水中，水溫提高，晚上為抵抗嚴寒，水溫又降低。由于水量大，這種儲能放能的效果，保證了地下沼氣池的工作溫度；本實用新型采用的陽光大棚升溫技術(shù)、墻體保溫技術(shù)、和地下防凍技術(shù)能保證沼氣項目冬季正常產(chǎn)氣。運行穩(wěn)定，操作簡單、運行成本低。
文檔編號C12M1/02GK201873671SQ20092022310
公開日2011年6月22日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者鄭曉偉, 陳立平 申請人:鄭曉偉, 陳立平