沼氣發(fā)酵罐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及到沼氣發(fā)酵設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沼氣發(fā)酵罐。
【背景技術(shù)】
[0002]沼氣發(fā)酵又稱厭氧消化或厭氧發(fā)酵，是指有機(jī)物質(zhì)(如人畜家禽的糞便、秸桿、肩殼、雜草等)在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過厭氧微生物新陳代謝產(chǎn)生以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體，該可燃性混合氣體被稱之為沼氣，其中溫度是影響沼氣產(chǎn)率的主要因素之一，參與新陳代謝的厭氧微生物中最重要的產(chǎn)甲烷菌需要在適宜的溫度環(huán)境下不斷新陳代謝和生殖繁殖，才能達(dá)到較高的沼氣產(chǎn)率。若溫度比其所需的適宜溫度高或低，其生長都可能被抑制，甚至難以存活。參與厭氧發(fā)酵的微生物根據(jù)其所需的適宜溫度可分為嗜冷性微生物、嗜溫性微生物以及耐高溫微生物，嗜冷性微生物的適宜溫度低于20°C，其有機(jī)物降解率和沼氣產(chǎn)生率較低，因而在該溫度下厭氧發(fā)酵運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)；耐高溫微生物適宜溫度范圍一般為50_60°C，但在高溫情況下存在的產(chǎn)甲烷菌種類較少，故厭氧發(fā)酵過程中對有機(jī)物供應(yīng)或沼氣發(fā)酵罐運(yùn)行過程中出現(xiàn)的干擾非常敏感，無法維持厭氧發(fā)酵的穩(wěn)定性，且為維持高溫而需的能量較高，因而在該溫度情況下厭氧發(fā)酵運(yùn)行也不經(jīng)濟(jì)。大多數(shù)已知產(chǎn)甲烷菌的最佳生長溫度都在37-42°C范圍內(nèi)，因而，厭氧發(fā)酵實(shí)際運(yùn)行時(shí)的溫度普遍控制在中溫20-45°C范圍內(nèi)，在該溫度范圍內(nèi)厭氧發(fā)酵的穩(wěn)定性較好、沼氣產(chǎn)量也相對較高。在進(jìn)行厭氧發(fā)酵過程中，不僅要考慮沼氣的產(chǎn)能，還要考慮為保持中溫所消耗的能量，因而厭氧發(fā)酵的最佳凈產(chǎn)能溫度一般控制在30-40°C范圍內(nèi)。在實(shí)際厭氧發(fā)酵運(yùn)行過程中，將由有機(jī)物質(zhì)和水混合形成的沼液放置于密閉的沼氣發(fā)酵罐中進(jìn)行沼氣發(fā)酵，通常沼氣發(fā)酵罐中的沼液由上至下會形成浮渣層、上清液層、活性層和沉渣層。由于我國大多數(shù)地區(qū)氣溫低于30°C，因而需要對沼氣發(fā)酵罐中的沼液進(jìn)行加熱。目前常見的沼氣發(fā)酵罐，在沼氣發(fā)酵罐的罐底及罐壁四周設(shè)置換熱管，通過換熱管對沼氣發(fā)酵罐中的沼液進(jìn)行加熱，但是由于沼液的導(dǎo)熱性能較差，這樣就會導(dǎo)致位于沼氣發(fā)酵罐中部的沼液與位于換熱管附近的沼液存在較大的溫差，因而換熱管與沼液的換熱效果不是很理想；另外，由于沼液的導(dǎo)熱性能較差，而換熱管又只設(shè)置在沼氣發(fā)酵罐的罐底及罐壁，這樣發(fā)酵罐的形狀和大小就受到了限制。除此之外，由于沼液的黏度較高，在長期厭氧發(fā)酵過程中，換熱管的管壁容易結(jié)垢，這樣會進(jìn)一步降低換熱管與沼液的換熱效果，從而影響沼氣產(chǎn)率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所需解決的技術(shù)問題是:提供一種具有攪拌功能，且能使換熱管與沼液換熱均勻的沼氣發(fā)酵罐。
[0004]為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:所述的沼氣發(fā)酵罐，包括密閉的發(fā)酵罐殼體，在發(fā)酵罐殼體的罐壁上分別設(shè)置有沼液進(jìn)料口、沉渣排渣口以及沼氣排氣口 ；所述沼液進(jìn)料口設(shè)置于與發(fā)酵罐殼體中沼液的上清液層相對的發(fā)酵罐殼體的罐壁上，沼液進(jìn)料口與發(fā)酵罐殼體中沼液的上清液層相通，在沼液進(jìn)料口處設(shè)置有能讓有機(jī)物進(jìn)入、氣體卻不能進(jìn)入發(fā)酵罐殼體內(nèi)的第一密封裝置，有機(jī)物通過第一密封裝置、沼液進(jìn)料口后進(jìn)入發(fā)酵罐殼體內(nèi)；所述沼氣排氣口設(shè)置于沼液液面上方的發(fā)酵罐殼體的罐壁上，在沼氣排氣口處設(shè)置有第一控制閥，發(fā)酵罐殼體中的沼氣通過沼氣排氣口、第一控制閥后排出發(fā)酵罐殼體外；所述沉渣排渣口設(shè)置于與發(fā)酵罐殼體中沼液的沉渣層相對的發(fā)酵罐殼體的罐壁上，沉渣排渣口與發(fā)酵罐殼體中沼液的沉渣層相通，在沉渣排渣口處設(shè)置有能讓發(fā)酵罐殼體中的沉渣排出、外界氣體卻不能進(jìn)入發(fā)酵罐殼體內(nèi)的第二密封裝置，第二密封裝置與第二控制閥相連接，發(fā)酵罐殼體中的沉渣通過沉渣排渣口、第二密封裝置、第二控制閥后排出發(fā)酵罐殼體外；在發(fā)酵罐殼體中還設(shè)置有能調(diào)節(jié)沼液溫度并攪拌混勻沼液的換熱攪拌裝置，所述的換熱攪拌裝置設(shè)置于處于分層狀態(tài)中的沼液的活性層中，在發(fā)酵罐殼體外側(cè)還設(shè)置有驅(qū)動換熱攪拌裝置對沼液進(jìn)行攪拌的驅(qū)動裝置，換熱攪拌裝置在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下能將沼液的活性層、上清液層和浮渣層混勻。
[0005]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，所述的第一密封裝置的結(jié)構(gòu)包括:進(jìn)料斗，進(jìn)料斗下端的出料口與沼液進(jìn)料口相連通，發(fā)酵罐殼體中的部分沼液從沼液進(jìn)料口溢出至進(jìn)料斗中形成能阻擋外界空氣進(jìn)入沼氣發(fā)酵罐殼體中的水密封裝置，進(jìn)料斗上端的進(jìn)料口的上端面高于進(jìn)料斗中沼液的液面高度。
[0006]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，所述的第二密封裝置的結(jié)構(gòu)包括:出料管道，出料管道下端的進(jìn)料口與沉渣排渣口相連通，出料管道上端側(cè)壁的出料口與第二控制閥相連接，發(fā)酵罐殼體中的部分沼液從沉渣層排渣口溢出至出料管道中形成能阻擋外界空氣進(jìn)入沼氣發(fā)酵罐殼體中的水密封裝置，出料管道的上端面高于發(fā)酵罐殼體中沼液的液面高度，沉渣能在發(fā)酵罐殼體中沼液及沼氣的氣體壓力的作用下從出料管道壓出。
[0007]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，所述的換熱攪拌裝置的結(jié)構(gòu)包括:旋轉(zhuǎn)中心管，旋轉(zhuǎn)中心管通過設(shè)置于發(fā)酵罐殼體兩側(cè)罐壁上的滾動軸承橫向支承于發(fā)酵罐殼體中，且旋轉(zhuǎn)中心管兩端分別從發(fā)酵罐殼體兩側(cè)罐壁上的通孔伸出發(fā)酵罐殼體外，在旋轉(zhuǎn)中心管和發(fā)酵罐殼體兩側(cè)罐壁上的通孔之間還分別設(shè)置有防止沼液從旋轉(zhuǎn)中心管與發(fā)酵罐殼體兩側(cè)罐壁上的通孔之間的間隙向外泄出的第三密封裝置；在旋轉(zhuǎn)中心管中設(shè)置有密封件，密封件將旋轉(zhuǎn)中心管分隔成互不連通的進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管和出水旋轉(zhuǎn)中心管，伸出發(fā)酵罐殼體外的進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管通過第一旋轉(zhuǎn)接頭與進(jìn)水管相連接，伸出發(fā)酵罐殼體外的出水旋轉(zhuǎn)中心管通過第二旋轉(zhuǎn)接頭與出水管相連接；在旋轉(zhuǎn)中心管上還設(shè)置有至少一組換熱管，每組換熱管的進(jìn)水口均與進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管相連通，每組熱管的出水口均與出水旋轉(zhuǎn)中心管相連通，從進(jìn)水管進(jìn)入的帶一定溫度的水流通過第一旋轉(zhuǎn)接頭、進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管進(jìn)入各換熱管，與各組換熱管外的沼液進(jìn)行間接換熱后通過出水旋轉(zhuǎn)中心管、第二旋轉(zhuǎn)接頭及出水管輸出發(fā)酵罐殼體外；所述的驅(qū)動裝置能驅(qū)動旋轉(zhuǎn)中心管轉(zhuǎn)動，從而帶動各組換熱管轉(zhuǎn)動，進(jìn)而將沼液的活性層、上清液層和浮渣層混勻。
[0008]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，所述的第三密封裝置為機(jī)械密封環(huán)，機(jī)械密封環(huán)分別設(shè)置于出水旋轉(zhuǎn)中心管與發(fā)酵罐殼體的罐壁上的通孔之間以及進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管與發(fā)酵罐殼體的罐壁上的通孔之間。
[0009]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，所述的密封件為設(shè)置于旋轉(zhuǎn)中心管中部的盲板，盲板將旋轉(zhuǎn)中心管分隔成互不連通的進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管和出水旋轉(zhuǎn)中心管。
[0010]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，每組換熱管均由二個(gè)循環(huán)換熱管組成，每個(gè)循環(huán)換熱管均包括與進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管連通的進(jìn)水管道、與出水旋轉(zhuǎn)中心管連通的出水管道以及連接進(jìn)水管道和出水管道的循環(huán)管道，所述的循環(huán)管道由若干橫向設(shè)置的U形管首尾連接構(gòu)成，進(jìn)水管道、循環(huán)管道和出水管道構(gòu)成位于同一平面的循環(huán)換熱管，二個(gè)循環(huán)換熱管對稱設(shè)置于旋轉(zhuǎn)中心管兩側(cè)，且二個(gè)對稱設(shè)置的循環(huán)換熱管與旋轉(zhuǎn)中心管位于同一平面內(nèi)。
[0011]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，在各組換熱管與旋轉(zhuǎn)中心管之間還固定設(shè)置有若干固定圓盤。
[0012]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，所述的驅(qū)動裝置包括:驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)的輸出端通過減速機(jī)與傳動裝置相連接，傳動裝置的輸出端與進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管或出水旋轉(zhuǎn)中心管相連接，驅(qū)動電機(jī)通過減速機(jī)、傳動裝置能驅(qū)動旋轉(zhuǎn)中心管轉(zhuǎn)動，從而帶動各組換熱管將沼液的活性層、上清液層和浮渣層混勻。
[0013]進(jìn)一步地，前述的沼氣發(fā)酵罐，其中，所述的傳動裝置為鏈傳動，鏈傳動的主動鏈輪與減速機(jī)的輸出端相連接，鏈傳動的從動鏈輪與進(jìn)水旋轉(zhuǎn)中心管或出水旋轉(zhuǎn)中心管相連接。
[0014]分批投料的沼氣發(fā)酵罐，沼氣發(fā)酵罐中的沼液常常自然沉淀分成四層，從上至下依次為浮渣層、上清液層、活性層和沉渣層，厭氧微生物活動較為旺盛的場所僅限于活性層，而其它各層或因可被利用進(jìn)行厭氧發(fā)酵的有機(jī)物缺乏，或因條件不適宜微生物的生存，而使厭氧發(fā)酵難以在其它各層進(jìn)行。本實(shí)用新型通過設(shè)置于活性層中的換熱攪拌裝置打破沼液的分層現(xiàn)象，將浮渣層、上清液層和活性層中的沼液混勻，讓適合厭氧微生物的生存環(huán)境擴(kuò)大到沉渣層上方的所有沼液中，提高了沼液的利用率。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:一、第一密封裝置和第二密封裝置能防止外界空氣進(jìn)入發(fā)酵罐殼體中，保證發(fā)酵罐殼體中厭氧