智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)，其包括沼氣池、溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置、沼渣處理裝置和可編程控制器；沼氣池為圓筒形水壓式沼氣池，一側(cè)設(shè)有進料口，另一側(cè)通過管路與水池相連，上端設(shè)有供氣孔；溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置、沼渣處理裝置和可編程控制器安裝在沼氣池的內(nèi)部或外部，且溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置和沼渣處理裝置與可編程控制器配套使用。本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)具有如下有益效果：（1）智能自動化；（2）高集成性；（3）模塊化；（4）節(jié)能；（5）操作簡單、維護方便、成本低。
【專利說明】智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于沼氣生產(chǎn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]沼氣作為一種新型能源已經(jīng)被全世界廣泛認可，其潛在的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益非常明顯，而且目前在一些發(fā)達國家，沼氣池的普及率已遠高于我國。
[0003]就沼氣生產(chǎn)目前的發(fā)展而言，其技術(shù)已經(jīng)相對趨于完善，比如，壓強、溫度、pH值等最適宜的環(huán)境條件以及沼氣池的修建、管理、維修等方面。而且，在沼氣的利用方面，比如沼氣爐灶、沼氣燈、沼氣熱水器等一系列應用產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展也很好。然而，沼氣池的管理和維護并未如想象中那樣簡單，比如以往沼氣池中沼渣沼液都需要人工進行挖取，在挖取的過程中勢必會破壞沼氣池的密封無氧環(huán)境，而且操作人員還存在一定的危險性。除此之外，沼氣池的產(chǎn)氣效率受諸多因素影響，如控制不好將無法達到理想的產(chǎn)氣效率。沼氣生產(chǎn)過程中所存在的上述缺點嚴重阻礙了沼氣等新型能源的普及，而且目前沼氣池的維修和管理在很大程度上受制于專業(yè)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種能夠克服農(nóng)村沼氣池的產(chǎn)氣率低、維護困難等缺點的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)包括沼氣池、溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置、沼渣處理裝置和可編程控制器；其中沼氣池為圓筒形水壓式沼氣池，一側(cè)設(shè)有進料口，另一側(cè)通過管路與水池相連，上端設(shè)有供氣孔；溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置、沼渣處理裝置和可編程控制器安裝在沼氣池的內(nèi)部或外部，并且溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置和沼渣處理裝置與可編程控制器配套使用。
[0006]所述的溫度控制裝置包括溫度傳感器、循環(huán)泵、水箱、太陽能熱水器和熱交換器；其中溫度傳感器和熱交換器安裝在沼氣池的內(nèi)部；循環(huán)泵、水箱和太陽能熱水器安裝在沼氣池的外部，其中熱交換器、水箱和太陽能熱水器通過管路彼此相連，循環(huán)泵安裝在太陽能熱水器和熱交換器之間的管路上，并且溫度傳感器和循環(huán)泵通過導線與可編程控制器相連接。
[0007]所述的壓力控制裝置包括壓力傳感器、輸氣管、單向閥、輸氣控制閥和集氣室；其中壓力傳感器安裝在沼氣池的內(nèi)部；集氣室通過輸氣管路與沼氣池相連；輸氣控制閥安裝在輸氣管路上；輸氣管連接在沼氣池的供氣孔和集氣室之間；單向閥安裝在輸氣管上，并且壓力傳感器和輸氣控制閥均通過導線與可編程控制器相連接。
[0008]所述的沼渣處理裝置包括容池和排渣閥門；其中容池通過排渣管道與沼氣池的下端部相連；排渣閥門安裝在排渣管道上，并且通過導線與可編程控制器相連接。[0009]所述的酸堿度控制裝置包括pH值傳感器、酸液池、堿液池、酸液閥門和堿液閥門；其中PH值傳感器安裝在沼氣池的內(nèi)部；酸液池和堿液池分別通過酸液管和堿液管與沼氣池相連；酸液閥門和堿液閥門分別安裝在酸液管和堿液管上，并且PH值傳感器、酸液閥門和堿液閥門均通過導線與可編程控制器相連接。
[0010]本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)具有如下有益效果: [0011](I)智能自動化:本系統(tǒng)通過可編程控制器來自動控制沼氣池內(nèi)的環(huán)境，進而為產(chǎn)氣菌提供最適合的生存條件，從而可以大幅度提高產(chǎn)氣效率，并且降低了對勞動力的需求和因人為因素而對產(chǎn)氣率造成的不利影響等。
[0012](2)高集成性:本系統(tǒng)以可編程控制器為核心，智能控制沼氣池內(nèi)溫度、壓強、沼液PH值以及自動排渣，從而能夠?qū)崿F(xiàn)沼氣池系統(tǒng)的操作集成化。
[0013](3)模塊化:可與現(xiàn)有的沼氣池實現(xiàn)無縫連接，因此具有較大的發(fā)展空間。
[0014](4)節(jié)能:充分利用清潔能源太陽能，因此可降低能耗，同時利于環(huán)境保護。
[0015](5)操作簡單、維護方便、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】[0016]圖[0017]圖意圖。[0018]圖圖。[0019]圖意圖。[0020]圖圖。
I為本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
2為本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)中溫度控制裝置構(gòu)成示
3本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)中壓力控制裝置構(gòu)成示意
4本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)中酸堿度控制裝置構(gòu)成示
5本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)中沼渣處理裝置構(gòu)成示意
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)進行詳細說明。
[0022]如圖1一圖5所示，本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)包括沼氣池
1、溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置、沼渣處理裝置和可編程控制器2 ;其中沼氣池I為圓筒形水壓式沼氣池，一側(cè)設(shè)有進料口 3，另一側(cè)通過管路4與水池5相連，上端設(shè)有供氣孔6 ;溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置、沼渣處理裝置和可編程控制器2安裝在沼氣池I的內(nèi)部或外部，并且溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置和沼渣處理裝置與可編程控制器2配套使用。
[0023]所述的溫度控制裝置包括溫度傳感器7、循環(huán)泵8、水箱9、太陽能熱水器10和熱交換器11 ;其中溫度傳感器7和熱交換器11安裝在沼氣池I的內(nèi)部；循環(huán)泵8、水箱9和太陽能熱水器10安裝在沼氣池I的外部，其中熱交換器11、水箱9和太陽能熱水器10通過管路彼此相連，循環(huán)泵8安裝在太陽能熱水器10和熱交換器11之間的管路上，并且溫度傳感器7和循環(huán)泵8通過導線與可編程控制器2相連接。[0024]所述的壓力控制裝置包括壓力傳感器12、輸氣管13、單向閥14、輸氣控制閥15和集氣室16 ;其中壓力傳感器12安裝在沼氣池I的內(nèi)部；集氣室16通過輸氣管路17與沼氣池I相連；輸氣控制閥15安裝在輸氣管路17上；輸氣管13連接在沼氣池I的供氣孔6和集氣室16之間；單向閥14安裝在輸氣管13上，并且壓力傳感器12和輸氣控制閥15均通過導線與可編程控制器2相連接。
[0025]所述的沼渣處理裝置包括容池18和排渣閥門19 ;其中容池18通過排渣管道20與沼氣池I的下端部相連；排渣閥門19安裝在排渣管道20上，并且通過導線與可編程控制器2相連接。
[0026]所述的酸堿度控制裝置包括pH值傳感器21、酸液池22、堿液池23、酸液閥門24和堿液閥門25 ;其中pH值傳感器21安裝在沼氣池I的內(nèi)部；酸液池22和堿液池23分別通過酸液管26和堿液管27與沼氣池I相連；酸液閥門24和堿液閥門25分別安裝在酸液管26和堿液管27上，并且pH值傳感器21、酸液閥門24和堿液閥門25均通過導線與可編程控制器2相連接。
[0027]現(xiàn)將本實用新型提供的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)工作原理闡述如下:首先通過進料口 3和水池5向沼氣池I內(nèi)加入原料和水而混合成發(fā)酵料液,發(fā)酵料液中的微生物將在沼氣池I進行發(fā)酵，由此產(chǎn)生沼氣并通過供氣孔6排出，供用戶使用，發(fā)酵料液中微生物發(fā)酵之后的剩余物為沼渣沼液。在微生物發(fā)酵過程中，可編程控制器2將通過溫度傳感器7、壓力傳感器12和pH值傳感器21實時檢測沼氣池I內(nèi)的溫度、壓力以及沼液的pH值。由于沼氣池I中的溫度因發(fā)酵及外部氣溫的影響而常常處于低溫狀態(tài)，眾所周知，在一定的溫度范圍內(nèi)時，隨著溫度的提高，沼氣的產(chǎn)氣量將會隨之升高，所以為了防止產(chǎn)氣量下降，本實用新型采用溫度控制裝置來控制沼氣池I內(nèi)的溫度。當溫度傳感器7檢測到沼氣池I內(nèi)的溫度低于用戶在可編程控制器2上設(shè)定的溫度下限值時，可編程控制器9將發(fā)出指令以打開循環(huán)泵8，循環(huán)泵8啟動后可將太陽能熱水器10中的熱水通過管道引入熱交換器11，并在熱交換器11中通過管壁與沼液進行熱交換，從而將沼液的溫度提高，待達到設(shè)定的溫度上限值時，在可編程控制器2的控制下停止循環(huán)泵8的運行。另外，隨著沼氣池I中不斷產(chǎn)生沼氣和用戶使用沼氣，沼氣池I中的壓強變化及波動很大，為了更好地控制沼氣池I內(nèi)的壓強，減小沼氣池I中壓強的波動，使其達到一個動態(tài)平衡，從而提高產(chǎn)氣效率，本實用新型采用壓力控制裝置來控制沼氣池I內(nèi)的壓力。當壓力傳感器12檢測到沼氣池I內(nèi)的壓力達到用戶在可編程控制器2上設(shè)定的壓力上限值時，可編程控制器9將發(fā)出指令以打開輸氣控制閥15，這時沼氣池I內(nèi)的沼氣將通過輸氣管路17進入集氣室16內(nèi)并被儲存起來，待沼氣池I內(nèi)的壓力下降到正常值范圍內(nèi)時，關(guān)閉輸氣控制閥15 ;如果經(jīng)過一段時間后沼氣池I內(nèi)的壓力小于壓力下限值，此時集氣室16內(nèi)的沼氣壓力將大于沼氣池I內(nèi)的沼氣壓力，由此使單向閥14導通，這時集氣室16內(nèi)的沼氣將通過輸氣管13向沼氣池I內(nèi)輸送，從而將沼氣池I內(nèi)的壓力升高，直到沼氣池I和集氣室16內(nèi)的壓力相等，單向閥14關(guān)閉。此外，隨著沼氣池I內(nèi)發(fā)酵料液中的微生物不斷發(fā)酵，加上進料的影響，發(fā)酵料液的PH值將會發(fā)生變化，即可能偏酸或者偏堿，一般來說沼氣池I中發(fā)酵料液的酸堿度在pH=6 — 8之間均可產(chǎn)氣，以pH=6.8—7.5時產(chǎn)氣量最高，因此為了獲得較高的產(chǎn)氣量，本實用新型采用酸堿度控制裝置來控制沼氣池I中發(fā)酵料液的酸堿度。當可編程控制器9檢測到pH值傳感器21的檢測值低于用戶在可編程控制器2上設(shè)定的pH下限值時，表明發(fā)酵料液偏酸，這時在可編程控制器9的控制下將堿液閥門25打開，從而使堿液池23內(nèi)的堿性液體通過堿液管27流入沼氣池I內(nèi)，而當可編程控制器9檢測到pH值傳感器21的檢測值高于用戶在可編程控制器2上設(shè)定的pH上限值時，表明發(fā)酵料液偏堿，在可編程控制器9的控制下將酸液閥門24打開，從而使酸液池22內(nèi)的酸化液通過酸液管26流入沼氣池I內(nèi)，直到沼氣池I內(nèi)的酸堿度達到設(shè)定的pH值范圍，最后在可編程控制器9的控制下將堿液閥門25或酸液閥門24關(guān)閉。如上所述，發(fā)酵料液中的微生物發(fā)酵之后產(chǎn)生的剩余物為可作為農(nóng)業(yè)肥料的沼渣沼液，需要及時排出，本實用新型采用沼渣處理裝置來自動排渣。當達到用戶在可編程控制器2上設(shè)定的排渣時間時，在可編程控制器2的控制下將排渣閥門19打開，這時沼氣池I下端部的沼渣沼液將利用沼氣池I的內(nèi)外壓差通過排渣管道20自動排至容池18內(nèi)，待達到設(shè)定的排渣時間后，將排渣閥門19關(guān)閉。在上述排渣過程中，也會在一定程度上除去沼氣池I內(nèi)的浮渣層，因此可進一步提高沼氣的產(chǎn)氣率。
【權(quán)利要求】
1.一種智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)，其包括沼氣池(I)、溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置、沼渣處理裝置和可編程控制器(2);其中沼氣池(I)為圓筒形水壓式沼氣池，一側(cè)設(shè)有進料口(3)，另一側(cè)通過管路(4)與水池(5)相連，上端設(shè)有供氣孔(6);其特征在于:所述的溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置、沼渣處理裝置和可編程控制器(2)安裝在沼氣池(I)的內(nèi)部或外部，并且溫度控制裝置、壓力控制裝置、酸堿度控制裝置和沼渣處理裝置與可編程控制器(2)配套使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)，其特征在于:所述的溫度控制裝置包括溫度傳感器(7)、循環(huán)泵(8)、水箱(9)、太陽能熱水器(10)和熱交換器(11);其中溫度傳感器(7)和熱交換器(11)安裝在沼氣池(I)的內(nèi)部；循環(huán)泵(8)、水箱(9)和太陽能熱水器(10)安裝在沼氣池(I)的外部，其中熱交換器(11)、水箱(9)和太陽能熱水器(10)通過管路彼此相連，循環(huán)泵(8)安裝在太陽能熱水器(10)和熱交換器(11)之間的管路上，并且溫度傳感器(7)和循環(huán)泵(8)通過導線與可編程控制器(2)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓力控制裝置包括壓力傳感器(12)、輸氣管(13)、單向閥(14)、輸氣控制閥(15)和集氣室(16);其中壓力傳感器(12)安裝在沼氣池(I)的內(nèi)部；集氣室(16)通過輸氣管路(17)與沼氣池(I)相連；輸氣控制閥(15)安裝在輸氣管路(17)上；輸氣管(13)連接在沼氣池(I)的供氣孔(6)和集氣室(16)之間；單向閥(14)安裝在輸氣管(13)上，并且壓力傳感器(12)和輸氣控制閥(15)均通過導線與可編程控制器(2)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)，其特征在于:所述的沼渣處理裝置包括容池(18)和排渣閥門(19);其中容池(18)通過排渣管道(20)與沼氣池(I)的下端部相連；排渣閥門(19)安裝在排渣管道(20)上，并且通過導線與可編程控制器(2)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能自動化高集成沼氣池系統(tǒng)，其特征在于:所述的酸堿度控制裝置包括pH值傳感器(21)、酸液池(22 )、堿液池(23 )、酸液閥門(24 )和堿液閥門(25 );其中PH值傳感器(21)安裝在沼氣池(I)的內(nèi)部；酸液池(22 )和堿液池(23 )分別通過酸液管(26)和堿液管(27)與沼氣池(I)相連；酸液閥門(24)和堿液閥門(25)分別安裝在酸液管(26 )和堿液管(27 )上，并且pH值傳感器(21)、酸液閥門(24 )和堿液閥門(25 )均通過導線與可編程控制器(2 )相連接。
【文檔編號】C12M1/107GK203403091SQ201320472439
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】楊永剛, 汪盼, 劉慶, 徐菲 申請人:中國民航大學