本發(fā)明涉及農(nóng)村戶用沼氣技術，具體涉及一種帶有預處理的農(nóng)村用沼氣池智能控溫系統(tǒng)。

背景技術：

我國中原地區(qū)冬季寒冷期較長、室外環(huán)境溫度過低，農(nóng)村戶用沼氣池產(chǎn)氣率低、沼氣供給不足、使用率偏低等問題較為突出?，F(xiàn)有農(nóng)村戶用沼氣池正常運行時操作復雜，費時費力，嚴重影響了沼氣在中原地區(qū)的應用與普及。且中原地區(qū)秸稈資源過剩，周邊區(qū)域就地焚燒秸稈所帶來的資源和環(huán)境問題日益嚴重，在發(fā)酵過程中，存在著秸稈發(fā)酵不充分、冬季低溫環(huán)境產(chǎn)氣速率低下、人工操作費時費力、資源利用率較低等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是農(nóng)村戶用沼氣池在發(fā)酵過程中，存在著秸稈發(fā)酵不充分、冬季低溫環(huán)境產(chǎn)氣速率低下、人工操作費時費力、資源利用率較低等，提供一種節(jié)約資源、操作簡單的帶有預處理的農(nóng)村用沼氣池智能控溫系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案：一種帶有預處理的農(nóng)村用沼氣池智能控溫系統(tǒng)，包括原料預處理系統(tǒng)、沼氣池、沼渣處理系統(tǒng)、智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)和中控系統(tǒng)；所述的原料預處理系統(tǒng)、沼氣池、沼渣處理系統(tǒng)依次相連，智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)設置在沼氣池中，原料預處理系統(tǒng)、沼氣池、沼渣處理系統(tǒng)和智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)均和中控系統(tǒng)電連接。

所述的原料預處理系統(tǒng)包括原料粉碎系統(tǒng)、原料早期發(fā)酵處理設備和原料后期合格率檢測及出料系統(tǒng)，原料粉碎系統(tǒng)的落料口與原料早期發(fā)酵處理設備的進料口相連，原料早期發(fā)酵處理設備通過物料傳送器與原料后期合格率檢測及出料系統(tǒng)相連。

所述的原料粉碎系統(tǒng)包括物料粉碎器和儲料箱，物料粉碎器和儲料箱之間設有物料傳送器，儲料箱的出料口與原料早期發(fā)酵處理設備相連通。

所述的原料早期發(fā)酵處理設備包括保溫層，保溫層內(nèi)設有輻射加溫器、加濕器、溫度濕度傳感器和導軌，所述的導軌上設有若干個旋轉式物料反應箱，旋轉式物料反應箱兩側設有旋轉器；輻射加溫器、加濕器、溫度濕度傳感器、旋轉式物料反應箱和旋轉器均和中控系統(tǒng)連接。

所述的原料后期合格率檢測及出料系統(tǒng)內(nèi)設有均和中控系統(tǒng)相連的質量檢測儀、紅外線溫度檢測儀、濕度檢測儀和旋轉式傳送器，旋轉式傳送器通過出料口與沼氣池相連。

所述的智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)包括攪拌裝置，所述的攪拌裝置包括套筒式傳動軸和若干個攪拌觸爪，套筒式傳動軸包括內(nèi)軸和設置在內(nèi)軸外側的上套筒軸和下套筒軸，上套筒軸和下套筒軸之間設有升降液壓控制裝置，攪拌觸爪設置在下套筒軸下方；內(nèi)軸和上套筒軸固定連接，內(nèi)軸和下套筒軸滑動連接，上套筒軸外側設有傳動齒輪，傳動齒輪通過傳動皮帶與電動機相連。

所述的攪拌裝置上方設有液體增壓裝置，液體增壓裝置的出液口與液體輸送軟管首端相連通，液體增壓裝置穿過套筒式傳動軸伸進攪拌觸爪內(nèi)，液體輸送軟管末端與射流降溫噴嘴相連。

所述的攪拌觸爪上設有鏤空孔洞，攪拌觸爪內(nèi)部設有溫度傳感器和電加熱棒；所述的液體輸送軟管和射流降溫噴嘴之間設有藥液儲存箱。

所述的智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)還包括氣體防泄露系統(tǒng)，所述的氣體防泄露系統(tǒng)包括分別設置在沼氣池頂壁上部的上氣體防泄露裝置和下氣體防泄露裝置，所述的上氣體防泄露裝置包括固定在上套筒軸上的凹型密封蓋i和固定在沼氣池頂壁上部的外殼體和內(nèi)殼體，內(nèi)殼體設置在外殼體內(nèi)，外殼體和內(nèi)殼體之間填充密封油，凹型密封蓋i倒扣在外殼體和內(nèi)殼體之間；所述的下氣體防泄露裝置包括固定在上套筒軸上的凹型密封蓋ii和固定在沼氣池頂壁下部的下殼體，下殼體為環(huán)形，下殼體的外壁固定在沼氣池頂壁下部、內(nèi)壁與沼氣池頂壁下部之間留有間隙，凹型密封蓋ii通過內(nèi)壁與沼氣池頂壁之間的間隙倒扣在下殼體內(nèi)，下殼體內(nèi)填充密封油。

所述沼渣處理系統(tǒng)包括沼液靜置儲存箱，所述的沼液靜置儲存箱通過沼渣輸送管與沼氣池相連，沼液靜置儲存箱下部設有沼渣過濾器，沼渣過濾器一側與沼液靜置儲存箱側壁活動連接，沼液靜置儲存箱下方設有物料傳送器，物料傳送器與沼渣烘干烤箱相連通；沼渣過濾器下部設有引流板，引流板通過沼液輸送管與沼液靜置儲存箱相連通。

本發(fā)明對秸稈、糞便等發(fā)酵原料進行預處理，在發(fā)酵池內(nèi)增設加電加熱棒進行控溫，通過攪拌裝置的鏤空孔洞向沼液添加金屬離子溶液，加快沼液發(fā)酵速率，最后提取沼渣形成沼肥。全程設置中控系統(tǒng)，開發(fā)相關手機app，實現(xiàn)遠程智能控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明原料預處理系統(tǒng)結構示意圖；

圖2是本發(fā)明原料粉碎系統(tǒng)結構示意圖；

圖3是本發(fā)明原料早期發(fā)酵處理設備結構示意圖；

圖4是本發(fā)明原料后期合格率檢測及出料系統(tǒng)結構示意圖；

圖5是本發(fā)明儲料箱閉合狀態(tài)結構示意圖；

圖6是本發(fā)明儲料箱打開狀態(tài)結構示意圖；

圖7是本發(fā)明旋轉式物料反應箱主視結構示意圖；

圖8是本發(fā)明旋轉式物料反應箱左視結構示意圖；

圖9是本發(fā)明旋轉式物料反應箱俯視結構示意圖；

圖10是本發(fā)明智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)設備結構示意圖；

圖11是本發(fā)明攪拌觸爪結構示意圖；

圖12是本發(fā)明攪拌觸爪局部放大結構示意圖；

圖13是本發(fā)明攪拌裝置上部放大結構示意圖；

圖14是本發(fā)明傳動齒輪橫截面放大結構示意圖；

圖15是本發(fā)明攪拌裝置傳動部分主視結構示意圖；

圖16是本發(fā)明攪拌裝置傳動部分俯視結構示意圖；

圖17是本發(fā)明下套筒軸和內(nèi)軸相配合結構示意圖；

圖18是本發(fā)明內(nèi)軸立體結構示意圖；

圖19是本發(fā)明內(nèi)軸右視結構示意圖；

圖20是本發(fā)明下套筒軸立體結構示意圖；

圖21是本發(fā)明下套筒軸右視結構示意圖；

圖22是本發(fā)明攪拌裝置在升降液壓控制裝置處放大結構示意圖；

圖23是本發(fā)明沼渣處理系統(tǒng)設備結構示意圖;

圖24是本發(fā)明氣體防泄露系統(tǒng)結構示意圖。

圖號說明：1、物料傳送器，2、物料粉碎器，201物料粉碎器ii，3、儲料箱，4、輻射加溫器，5、加濕器，6、溫度濕度傳感器，7、旋轉式物料反應箱，8、旋轉器，9、導軌，10、保溫層，11、質量檢測儀，12、紅外線溫度檢測儀，13、濕度檢測儀，14、旋轉式傳送器，15、液體增壓裝置，16、液體輸送軟管，17、套筒式傳動軸，171、上套筒軸，172、下套筒軸，173、攪拌觸爪，174、內(nèi)軸，175、外條形齒，176、內(nèi)條形齒，18、傳動齒輪，19、傳送齒輪保護外殼，20、傳動皮帶，21、電動機，22、上氣體防泄露裝置，23、下氣體防泄露裝置，24、升降液壓控制裝置，25、溫度傳感器，26、電加熱棒，27、射流降溫噴嘴，28、鏤空孔洞，29、沼渣泵，30、沼渣輸送管，31、沼渣靜置儲存箱，32、沼渣過濾器，33、沼液輸送管，34、沼液靜置儲存箱，35、沼渣烘干烤箱，36、藥液儲存箱，37、引流板。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1至圖24所示，一種帶有預處理的農(nóng)村用沼氣池智能控溫系統(tǒng)，包括原料預處理系統(tǒng)、沼氣池、沼渣處理系統(tǒng)、智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)和中控系統(tǒng)；所述的原料預處理系統(tǒng)、沼氣池、沼渣處理系統(tǒng)依次相連，智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)設置在沼氣池中，原料預處理系統(tǒng)、沼氣池、沼渣處理系統(tǒng)和智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)均和中控系統(tǒng)電連接。

所述的原料預處理系統(tǒng)包括原料粉碎系統(tǒng)、原料早期發(fā)酵處理設備和原料后期合格率檢測及出料系統(tǒng)，原料粉碎系統(tǒng)的落料口與原料早期發(fā)酵處理設備的進料口相連，原料早期發(fā)酵處理設備通過物料傳送器1與原料后期合格率檢測及出料系統(tǒng)相連。

所述的原料粉碎系統(tǒng)包括物料粉碎器2和儲料箱3，物料粉碎器2和儲料箱3之間設有物料傳送器1，儲料箱3的出料口與原料早期發(fā)酵處理設備相連通。儲料箱3上方設置物料粉碎器ii201，對由物料粉碎器2粉碎后的物料進行再次粉碎，粉碎效果更好。

工作人員將原料如動物糞便、秸稈等，投入物料傳送器1，物料傳送器1將原料傳送至物料粉碎器2，將經(jīng)過初步粉碎的原料經(jīng)過物料粉碎器ii201再次粉碎后得到原料細碎塊，原料細碎塊在重力的作用下進入儲料箱3存儲，儲料箱3設計為可拉出式，類似于抽屜，方便進行清掃工作。儲料箱3出料口的閥門受中控系統(tǒng)控制，中控系統(tǒng)發(fā)送“開門”指令，儲料箱3接收到指令后，閥門打開，將儲存的原料細碎塊投放進原料早期發(fā)酵處理設備的旋轉式物料反應箱7中，原料進行早期發(fā)酵處理。

所述的原料早期發(fā)酵處理設備包括保溫層10，保溫層10內(nèi)設有輻射加溫器4、加濕器5、溫度濕度傳感器6和導軌9，所述的導軌9上設有若干個旋轉式物料反應箱7，旋轉式物料反應箱7兩側設有旋轉器8；輻射加溫器4、加濕器5、溫度濕度傳感器6、旋轉式物料反應箱7和旋轉器8均和中控系統(tǒng)連接。旋轉器8為智能調(diào)控旋轉器，根據(jù)監(jiān)測信號進行旋轉調(diào)控。當旋轉式物料反應箱7滿載后，受到安裝在旋轉式物料反應箱7兩側的旋轉器8制動控制，在導軌9上移動，同時，原料早期發(fā)酵處理設備內(nèi)的下一個空載旋轉式物料反應箱7移動到原料細碎塊接收位置，進行原料細碎塊的裝載作業(yè)，如此反復，直到7個旋轉式物料反應箱7均達到滿載后，中控系統(tǒng)智能控制原料早期發(fā)酵預處理作業(yè)。

所述的原料后期合格率檢測及出料系統(tǒng)內(nèi)設有均和中控系統(tǒng)相連的質量檢測儀11、紅外線溫度檢測儀12、濕度檢測儀13和旋轉式傳送器14，旋轉式傳送器14通過出料口與沼氣池相連。旋轉式傳送器具有上下擺動、正向轉動、反向轉動，將合格的原料細碎塊與不合格的原料細碎塊進行分離。經(jīng)過原料早期發(fā)酵處理設備處理后的原料細碎塊在物料傳送器1的傳送下經(jīng)過質量檢測儀11、紅外線溫度檢測儀12、濕度檢測儀13的檢測，中控系統(tǒng)收到相關數(shù)據(jù)進行分析，下達指令利用旋轉式傳送器14的上下擺動、正向轉動、反向轉動，將合格的原料細碎塊與不合格的原料細碎塊進行分離，合格的原料細碎塊將進入出料口傳送至沼氣池進行發(fā)酵，不合格的原料細碎塊將被送至地面，進行人工再處理。

所述的智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)包括攪拌裝置，所述的攪拌裝置包括套筒式傳動軸17和若干個攪拌觸爪173，套筒式傳動軸17包括內(nèi)軸174和設置在內(nèi)軸174外側的上套筒軸171和下套筒軸172，上套筒軸171和下套筒軸172之間設有升降液壓控制裝置24，攪拌觸爪173設置在下套筒軸172下方；內(nèi)軸174和上套筒軸171固定連接，內(nèi)軸174和下套筒軸172滑動連接，上套筒軸171外側設有傳動齒輪18，傳動齒輪18通過傳動皮帶20與電動機21相連。內(nèi)軸174外側設有外條形齒175、下套筒軸172內(nèi)側設有內(nèi)條形齒176，外條形齒175和內(nèi)條形齒176相嚙合，進而下套筒軸172可以沿內(nèi)軸174上下滑動，且內(nèi)軸174帶動下套筒軸172左右轉動。傳動齒輪18設置在沼氣池頂壁40的上方，升降液壓控制裝置24設置在沼氣池頂壁的下方。傳動齒輪18外側設有傳送齒輪保護外殼19。

攪拌裝置的旋轉：電動機21正常工作，傳動齒輪18帶動攪拌裝置及沼氣池頂壁的地表部分旋轉，即套筒式傳動軸17與升降液壓控制裝置24同步旋轉，帶動攪拌觸爪旋轉，攪拌觸爪正常進行攪拌工作。攪拌觸爪裝置的升降：沼氣池內(nèi)攪拌觸爪通過升降液壓控制裝置24帶動下套筒軸172上升或下降，進而控制整個沼氣池內(nèi)攪拌觸爪的升降。

所述的攪拌裝置上方設有液體增壓裝置15，液體增壓裝置15的出液口與液體輸送軟管16首端相連通，液體增壓裝置15穿過套筒式傳動軸17伸進攪拌觸爪173內(nèi)，液體輸送軟管16末端與射流降溫噴嘴27相連。本系統(tǒng)高強度的液體輸送軟管16中充滿儲存著足量的不同定比的mg2+和co2+、cu2+、尿素、吐溫80等添加液，在可拆卸式的液體增壓裝置15的壓力作用下，經(jīng)由射流降溫噴嘴27噴向電加熱棒26上進行局部降溫，添加液對厭氧發(fā)酵反應起到促進作用，提高沼氣產(chǎn)生速率及產(chǎn)出量。

所述的攪拌觸爪173上設有鏤空孔洞28，攪拌觸爪173內(nèi)部設有溫度傳感器25和電加熱棒26。溫度傳感器25采集沼液沼渣的溫度信息，將采集到的溫度信息傳遞到中控系統(tǒng)，中控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳至app，工作人員利用pc或移動設備查看app上傳遞的信息，進行遠程監(jiān)測。

當沼氣池內(nèi)溫度過高時，不利于某些酶的正常工作時，工作人員利用app遠程下達“降溫”指令，中控系統(tǒng)控制電加熱棒26與射流降溫噴嘴27的工作，電加熱棒26停止加熱，射流降溫噴嘴27噴射“藥液”含有不同定比的mg2+和、co2+、尿素、吐溫80等溶液進行降溫，通過鏤空孔洞28進入攪拌觸爪內(nèi)的沼液沼渣，在溫度降低后，又從鏤空孔洞28中流出攪拌觸爪，在觸爪的攪拌旋轉下，不斷有“高溫”沼液沼渣通過鏤空孔洞28進入攪拌觸爪，同時也不斷有“低溫”沼液沼渣流出攪拌觸爪，由此反復，從而降低池內(nèi)溫度。

如果沼氣池需要增溫，工作人員可以利用app，遠程下達“增溫”指令，app將“增溫”指令下達至中控系統(tǒng)，中控系統(tǒng)下達指令控制電加熱棒26增大功率，射流降溫噴嘴27停止工作，通過鏤空孔洞28進入攪拌觸爪內(nèi)的沼液沼渣，溫度升高后，又從鏤空孔洞28中流出攪拌觸爪，在觸爪的攪拌旋轉下，不斷有“低溫”沼液沼渣通過鏤空孔洞28進入攪拌觸爪，同時也不斷有“高溫”沼液沼渣流出攪拌觸爪，由此反復，實現(xiàn)增溫。

所述的液體輸送軟管16和射流降溫噴嘴27之間設有藥液儲存箱36。工作人員通過高強度的液體輸送軟管16往藥液儲存箱36中添加不同定比的mg2+和co2+、cu2+、尿素、吐溫80等溶液，將可拆卸式液體增壓裝置15安裝完畢，保證“藥液”的壓力充足，能夠在沼氣池內(nèi)高壓環(huán)境下釋放藥液。在需要添加“藥液”提高產(chǎn)氣量或者需要射流局部降溫時，“藥液”通過射流降溫噴嘴27進行釋放，促進沼液發(fā)酵產(chǎn)氣。

所述的智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)液體增壓、沼液調(diào)溫、沼液金屬離子添加等功能。

所述的智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)還包括氣體防泄露系統(tǒng)，所述的氣體防泄露系統(tǒng)包括分別設置在沼氣池頂壁40上部的上氣體防泄露裝置22和下氣體防泄露裝置23，所述的上氣體防泄露裝置22包括固定在上套筒軸171上的凹型密封蓋i223和固定在沼氣池頂壁40上部的外殼體221和內(nèi)殼體222，內(nèi)殼體222設置在外殼體221內(nèi)，外殼體221和內(nèi)殼體222之間填充密封油233，凹型密封蓋i223倒扣在外殼體221和內(nèi)殼體222之間；所述的下氣體防泄露裝置23包括固定在上套筒軸171上的凹型密封蓋ii231和固定在沼氣池頂壁40下部的下殼體232，下殼體232為環(huán)形，下殼體232的外壁固定在沼氣池頂壁40下部、內(nèi)壁與沼氣池頂壁40下部之間留有間隙，凹型密封蓋ii231通過內(nèi)壁與沼氣池頂壁40之間的間隙倒扣在下殼體232內(nèi)，下殼體232內(nèi)填充密封油。密封油的液面高度高于凹型密封蓋i223和凹型密封蓋ii231的下表面，凹型密封蓋i223和凹型密封蓋ii231采用橡膠材質等，使得本氣體防泄露系統(tǒng)實現(xiàn)油性密封。使用時，凹型密封蓋i223和凹型密封蓋ii231與上套筒軸171之間密封良好，凹型密封蓋i223和凹型密封蓋ii231隨著上套筒軸171的轉動而轉動，但是二者的下表面始終處在密封油內(nèi)，防止氣體泄漏，按時添加密封油，確保密封效果完好。

所述沼渣處理系統(tǒng)包括沼液靜置儲存箱31，所述的沼液靜置儲存箱31通過沼渣輸送管30與沼氣池相連，沼液靜置儲存箱31下部設有沼渣過濾器32，沼渣過濾器32一側與沼液靜置儲存箱31側壁活動連接，沼液靜置儲存箱31下方設有物料傳送器1，物料傳送器1與沼渣烘干烤箱35相連通；沼渣過濾器32下部設有引流板37，引流板37通過沼液輸送管33與沼液靜置儲存箱34相連通。

本發(fā)明的原料預處理系統(tǒng)的具體工作流程為：農(nóng)作物秸稈被物料傳送器運送至物料粉碎器內(nèi)，粉碎后的秸稈被送至旋轉式物料反應箱進行發(fā)酵預處理，溫度濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)由中控系統(tǒng)處理后得到發(fā)酵進度，中控系統(tǒng)利用網(wǎng)絡將發(fā)酵進度上傳到app中，工作人員利用app通過輻射加溫器和加濕器控制發(fā)酵的溫濕度。

智能控溫傳質攪拌系統(tǒng)的具體工作流程為高強度液體輸送軟管中儲存著不同定比的發(fā)酵添加物溶液，在可拆卸式液體增壓裝置的壓力作用下，在需要添加“藥液”提高產(chǎn)氣量或者需要射流局部降溫時，“藥液”通過射流降溫噴嘴進行釋放，實現(xiàn)金屬離子添加以及降溫工作；沼氣池頂壁上部的地表部分與沼氣池內(nèi)攪拌觸爪裝置部分之間由套筒式傳動軸與升降液壓控制裝置連接，實現(xiàn)電動機帶動智能控溫傳質攪拌裝置整體轉動；溫度傳感器采集攪拌觸爪內(nèi)沼液沼渣的溫度信息，并將信息傳遞到中控系統(tǒng)，中控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳至app，工作人員利用pc或移動設備查看app上傳遞的信息，進行遠程監(jiān)測。

沼渣處理系統(tǒng)的具體工作流程為：沼渣泵29正常工作，沼渣通過沼渣輸送管30被沼渣泵29“吸”出沼氣池，輸送至沼渣靜置儲存箱31中，進行下一步的靜置分離處理。被“吸”出沼氣池的沼渣，在沼渣靜置儲存箱31中靜置分層，沼液經(jīng)過沼渣過濾器32過濾處理，沼渣中的液體通過沼液輸送管33進入沼液靜置儲存箱34中儲存，形成液體沼肥；沼渣中的固體則存留在沼渣過濾器32的上部，待沼渣中液體大致過濾完全以后，沼渣過濾器32一側向下轉動，沼渣固體在重力的作用下滑進物料傳送器1中，進而進入沼渣烘干烤箱35中進行烘干處理，形成烘干沼肥。