專利名稱：機電一體化廢棄秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于秸稈沼氣集中供氣的技術領域，具體涉及一種機電一體化廢棄秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)。
背景技術：
秸稈沼氣集中供氣技術，是以自然村為單元，建設純秸稈沼氣發(fā)酵裝置，儲氣設 備，通過管網(wǎng)把沼氣輸送到農(nóng)戶家中。與其它秸稈氣化方式相比，這項技術具有三大優(yōu)勢 1、熱值高，沼氣每立方米熱值5000-6000大卡，而秸稈熱解氣化產(chǎn)氣，每立方米熱值1000大 卡左右。2、效益高無污染。秸稈通過發(fā)酵后一方面產(chǎn)生沼氣作燃料，同時還產(chǎn)生沼液、沼渣 作肥料，使秸稈得到更有效的資源化利用。3、原料充足管理方便。秸稈原料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的 必然產(chǎn)物，在農(nóng)業(yè)種植區(qū)隨處可見，來源廣泛，收集方便，且不受地域和溫度的影響，可以保 證發(fā)酵原料常年供應。通常秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)包括輸料機構、發(fā)酵罐、儲氣罐等。輸料機構現(xiàn)有通常 為螺旋上料，但是螺旋上料器的傳動機構部件容易磨損，而且機構常常堵塞，并且由于會發(fā) 生漏氣，在后續(xù)的發(fā)酵罐產(chǎn)氣的過程是不能加料的。發(fā)酵罐內(nèi)必須采用攪拌措施，打破分層現(xiàn)象，促進厭氧消化過程是非常必要的措 施。目前常用攪動方法有兩種第一種方法是用長柄狀器具從沼氣池進料管伸入發(fā)酵間，來 回拉動數(shù)十次，以攪拌池內(nèi)的發(fā)酵液。第二種方法是從出料間菌出10桶沼液，向進料口沖 入，使糞液流動，起到攪拌作用。也有一些沼氣池本身設有與旋轉動力連接的攪拌軸?，F(xiàn)有 常用的攪動方法太過費力，而設置攪拌軸機構容易出現(xiàn)故障，影響使用。發(fā)酵罐的加熱也是必須的，現(xiàn)有的沼氣發(fā)酵罐的加熱有采用電爐絲直接在沼液中 加熱的，這種加熱方式換熱面積小，加熱效率低，而且電爐絲的溫度很高，靠近電爐絲位置 的菌會被其灼傷炭化，對發(fā)酵效果的影響很大。另外，國內(nèi)大多數(shù)沼氣集中供氣工程都是采用簡單的繼電器邏輯控制，這類系統(tǒng) 方式單一，自動化程度較低，只能處理一些開關量問題，無法處理系統(tǒng)的模擬量，并且電氣 線路復雜，可靠性不高，不便維修。同時由于一些較重要的數(shù)據(jù)不能適時記錄和統(tǒng)計，繼而 使得沼氣工程的運行不能方便快捷，并易造成勞動力、原料等資源的浪費。另外，由于沼氣 站運行過程中的工藝參數(shù)(如調(diào)料池內(nèi)物料的溫度、USR反應器內(nèi)的溫度、沼氣凈化室內(nèi) 沼氣的流量等)不能在線顯示，為了比較精確地控制運行條件，需要操作人員進行現(xiàn)場監(jiān) 測，因此，增加了勞動強度，并且不便管理。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有秸稈集中供氣存在的上述的問題，提供了一種機電一體 化廢棄秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)。本實用新型采用如下的技術方案實現(xiàn)機電一體化廢棄秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)，其特征在于包括預處理單元、厭氧發(fā)酵單元、沼氣凈化單元、沼氣存儲單元以及控制單元，所述的預處理單元包括與原料輸送帶連接的攪拌池和壓力無磨損加料裝置，壓力無磨損加料裝置包括料罐，料罐底部設置有與攪拌池連接的進料管以及與發(fā)酵罐連接的出 料管，料罐上部設置有正壓進氣管以及負壓吸氣管；所述的厭氧發(fā)酵單元包括發(fā)酵罐，發(fā)酵罐內(nèi)頂部設置與出料管相連的進料噴頭， 發(fā)酵罐外上方設置太陽能加熱裝置，太陽能加熱裝置連接設于發(fā)酵罐外圍的超導管；控制單元包括人機界面控制單元、PLC控制器以及與PLC控制器連接的對系統(tǒng)的 各參數(shù)采集并加以控制的各傳感器和各控制單元。對系統(tǒng)的各參數(shù)采集并加以控制的傳感器和控制單元包括輸送帶控制單元、正 壓氣泵控制單元和負壓氣泵控制單元；以及料罐上設置的料罐輸入控制單元、料罐輸出控制單元和料罐壓力傳感器；以及發(fā)酵罐上設置的出渣控制單元、攪拌控制單元、液位傳感器和溫度傳感器；以及沼氣凈化單元設置的脫硫脫水控制單元；以及沼氣存儲單元設置的存儲輸入控制單元、氣柜溫度傳感器、氣柜壓力傳感器 以及存儲輸出控制單元。本實用新型具有如下的有益效果1、壓力無磨損加料裝置實現(xiàn)了原料機械化自動入料，解決了螺旋上料機構傳動部 件磨損和堵塞現(xiàn)象，并且加料時發(fā)酵罐可繼續(xù)產(chǎn)氣，保持產(chǎn)氣連續(xù)性。2、發(fā)酵罐內(nèi)的高壓射流壓浮無攪拌式厭氧系統(tǒng)，使原料和微生物充分混合，達到 充分接種和防止秸稈上浮的作用，其效率比傳統(tǒng)的常規(guī)消化器顯著提高。3、發(fā)酵罐上的復合太陽能超導增溫保溫技術，實現(xiàn)常年生產(chǎn)沼氣，從根本上解決 了目前沼氣越冬以及不能常年供氣的難題。4、通過對廢棄秸稈沼氣集中供氣工程機電一體化裝備和控制技術的攻關，對沼氣 工程的進料系統(tǒng)、發(fā)酵系統(tǒng)、沼氣凈化系統(tǒng)和沼氣存儲系統(tǒng)實現(xiàn)機械化、實施監(jiān)測與控制， 使整個系統(tǒng)的各個部件標準化、模塊化、系列化。這對于降低工人的勞動量，減少運行成本， 提高了沼氣工程的管理水平，實現(xiàn)沼氣工程系統(tǒng)的自動控制，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的優(yōu)化控制都 具有極其重要的意義。

圖1為本實用新型的結構示意圖圖中1-攪拌池，2-料罐，3-進料管，4-出料管，5-正壓進氣管，6_負壓吸氣管， 7-發(fā)酵罐，8-太陽能加熱裝置，9-超導管，10-進料噴頭，11-沼氣凈化單元，12-壓力泵， 13-沼氣存儲單元，14-PLC控制器，15-人機界面控制單元，16-輸送帶控制單元，17-正壓 氣泵控制單元，18-負壓氣泵控制單元，19-料罐輸入控制單元，20-料罐壓力傳感器，21-料 罐輸出控制單元，22-出渣控制單元，23-攪拌控制單元，24-液位傳感器，25-溫度傳感器， 26-脫硫脫水控制單元，27-存儲輸入控制單元，28-氣柜溫度傳感器，29-氣柜壓力傳感器， 30-存儲輸出控制單元。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步說明。機電一體化廢棄秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)，其特征在于包括預處理單元、厭氧發(fā)酵單元、沼氣凈化單元、沼氣存儲單元以及控制單元。所述的預處理單元包括與原料輸送帶連接的攪拌池1和壓力無磨損加料裝置，壓 力無磨損加料裝置包括料罐2，料罐2底部設置有與攪拌池1連接的進料管3以及與發(fā)酵 罐7連接的出料管4，料罐2上部設置有正壓進氣管5以及負壓吸氣管6 ；壓力無磨損加料 裝置實現(xiàn)原料機械化自動入料。將該裝置替代傳統(tǒng)的螺旋上料器，解決螺旋上料機構傳動 部件磨損和堵塞現(xiàn)象。并且加料時發(fā)酵罐可繼續(xù)產(chǎn)氣，保持產(chǎn)氣連續(xù)性。所述的厭氧發(fā)酵單元包括發(fā)酵罐7，發(fā)酵罐7內(nèi)頂部設置與出料管4相連的進料噴 頭10，形成高壓射流壓浮無攪拌式厭氧系統(tǒng)，是針對秸稈密度小、流動性、導熱性能差等因 素專門設計，采用中溫發(fā)酵連續(xù)投料，在消化器內(nèi)新進入的料液通過噴射撞擊反應層，使消 化器內(nèi)的料液與原料充分混合，達到充分接種和防止秸稈上浮的作用，其效率比傳統(tǒng)的常 規(guī)消化器顯著提高。發(fā)酵罐7外上方設置太陽能加熱裝置8，太陽能加熱裝置8連接設于發(fā)酵罐7外圍 的超導管9 ；復合太陽能超導增溫保溫技術，實現(xiàn)常年生產(chǎn)沼氣。將太陽能超導加溫裝置植 入發(fā)酵罐內(nèi)，提高發(fā)酵溫度。在春、秋季實現(xiàn)中溫發(fā)酵，在夏季實現(xiàn)高溫發(fā)酵，冬季只需少量 加熱即可實現(xiàn)正常發(fā)酵。從而從根本上解決了目前沼氣越冬以及不能常年供氣的難題。控制單元包括人機界面控制單元15、PLC控制器14以及與PLC控制器14連接的 對系統(tǒng)的各參數(shù)采集并加以控制的各傳感器和各控制單元。對系統(tǒng)的各參數(shù)采集并加以控 制的傳感器和控制單元包括輸送帶控制單元16、正壓氣泵控制單元17和負壓氣泵控制單 元18 ；以及料罐2上設置的料罐輸入控制單元19、料罐輸出控制單元21和料罐壓力傳感器 20 ；以及發(fā)酵罐7上設置的出渣控制單元22、攪拌控制單元23、液位傳感器24和溫度傳感 器25 ；以及沼氣凈化單元11設置的脫硫脫水控制單元26 ；以及沼氣存儲單元27設置的存 儲輸入控制單元27、氣柜溫度傳感器28、氣柜壓力傳感器29以及存儲輸出控制單元30。秸稈沼氣工程與可編程控制系統(tǒng)PLC結合，實現(xiàn)機電一體化操作。PLC控制系統(tǒng) 可根據(jù)沼氣發(fā)酵工藝的要求，對工藝的各參數(shù)進行采集并加以順序或邏輯控制。根據(jù)沼氣 工藝的特點和需要，PLC控制的單元應包含預處理單元、厭氧發(fā)酵單元、沼氣凈化單元和沼 氣存儲單元。便于對重點工藝環(huán)節(jié)進行現(xiàn)場觀測和操作控制，系統(tǒng)還應設置終端顯示操作 器。另外，系統(tǒng)應設置手動操作功能，并配有硬手動/自動切換，以便在開車和設備檢修期 間，能對工藝設備進行現(xiàn)場硬手動操作。高效純秸稈沼氣發(fā)酵系統(tǒng)模塊化、標準化，系列化。標準化設計各個部件，完成進 出料系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、沼氣收集系統(tǒng)的設備機械化定型設計。建立沼氣發(fā)酵過程數(shù)學模型， 實現(xiàn)對純秸稈沼氣發(fā)酵過程自動調(diào)控的參數(shù)評估體系；建立沼氣發(fā)酵裝置的數(shù)學控制仿真 模型和系統(tǒng)智能調(diào)控軟件，形成自動化、標準化、系列化機電一體化成套設備，提高規(guī)模化 沼氣工程的自動化程度。
權利要求一種機電一體化廢棄秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)，其特征在于包括預處理單元、厭氧發(fā)酵單元、沼氣凈化單元、沼氣存儲單元以及控制單元，所述的預處理單元包括與原料輸送帶連接的攪拌池(1)和壓力無磨損加料裝置，壓力無磨損加料裝置包括料罐(2)，料罐(2)底部設置有與攪拌池(1)連接的進料管(3)以及與發(fā)酵罐(7)連接的出料管(4)，料罐(2)上部設置有正壓進氣管(5)以及負壓吸氣管(6)；所述的厭氧發(fā)酵單元包括發(fā)酵罐(7)，發(fā)酵罐(7)內(nèi)頂部設置與出料管(4)相連的進料噴頭(10)，發(fā)酵罐(7)外上方設置太陽能加熱裝置(8)，太陽能加熱裝置(8)連接設于發(fā)酵罐(7)外圍的超導管(9)；控制單元包括人機界面控制單元(15)、PLC控制器(14)以及與PLC控制器(14)連接的對系統(tǒng)的各參數(shù)采集并加以控制的各傳感器和各控制單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的機電一體化廢棄秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)，其特征在于對系統(tǒng) 的各參數(shù)采集并加以控制的傳感器和控制單元包括輸送帶控制單元(16)、正壓氣泵控制 單元(17)和負壓氣泵控制單元(18)；以及料罐(2)上設置的料罐輸入控制單元(19)、料罐輸出控制單元(21)和料罐壓力傳 感器(20)；以及發(fā)酵罐(7)上設置的出渣控制單元(22)、攪拌控制單元(23)、液位傳感器(24)和 溫度傳感器(25)；以及沼氣凈化單元(11)設置的脫硫脫水控制單元(26)；以及沼氣存儲單元(27)設置的存儲輸入控制單元(27)、氣柜溫度傳感器(28)、氣柜壓 力傳感器(29)以及存儲輸出控制單元(30)。
專利摘要本實用新型屬于秸稈沼氣集中供氣的技術領域，具體涉及一種機電一體化廢棄秸稈沼氣集中供氣系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有秸稈沼氣集中供氣自動化程度低，勞動強度大，不便管理等問題。其預處理單元包括壓力無磨損加料裝置，壓力無磨損加料裝置的料罐底部設置進料管、出料管，上部設置有正壓進氣管、負壓吸氣管；厭氧發(fā)酵單元包括發(fā)酵罐，發(fā)酵罐頂部設進料噴頭，上方設太陽能加熱裝置。本實用新型的有益效果1、機械化自動入料，保持產(chǎn)氣連續(xù)性，2、原料和微生物充分混合，效率顯著提高，3、太陽能超導增溫保溫，實現(xiàn)常年生產(chǎn)沼氣，4、降低工人的勞動量，減少運行成本，提高了沼氣工程的管理水平，實現(xiàn)了沼氣工程系統(tǒng)的自動控制。
文檔編號C12M1/107GK201634672SQ2010201258
公開日2010年11月17日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權日2010年3月9日
發(fā)明者張賽仕, 王曦 申請人:張賽仕;王曦