專(zhuān)利名稱(chēng)：一種太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)沼氣發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)
直O(jiān)
背景技術(shù)：
當(dāng)前，全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展多以能源為動(dòng)力，經(jīng)濟(jì)越發(fā)展，能源消耗越多，尤其 是化石燃料消耗的增加，使我們面臨著兩個(gè)突出問(wèn)題一方面，礦物能源資源隨著開(kāi)采使用 日益耗盡；另一方面，大量使用礦物能源引起了日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。因此，人類(lèi)正面臨著 巨大的能源與環(huán)境的雙重壓力。如果沒(méi)有新的能源來(lái)取代化石常規(guī)能源在能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位，在21世紀(jì)必 將發(fā)生嚴(yán)重的、災(zāi)難性的能源和環(huán)境危機(jī)。因而，可再生能源是首選的替代能源之一。由于 生物質(zhì)能是可再生能源的重要組成部分，且是唯一可以?xún)?chǔ)存和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉矗园l(fā) 展生物質(zhì)能成為當(dāng)今的熱點(diǎn)。在眾多生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)和利用技術(shù)中，利用畜禽糞便和秸稈生產(chǎn)沼氣具有清潔、高 效、低成本的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。特別是在我國(guó)，沼氣產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng) 民生活的循環(huán)發(fā)展，極大地節(jié)約了農(nóng)村能源。發(fā)展農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)，是解決我國(guó)農(nóng)村能源問(wèn) 題和建設(shè)節(jié)約型新農(nóng)村的有效途徑。目前，我國(guó)農(nóng)村已有的戶(hù)用(家庭用)沼氣池為1300多萬(wàn)口，年產(chǎn)沼氣約33億立 方米，其中大中型沼氣工程2200多處，年產(chǎn)沼氣約12億立方米，可向18萬(wàn)戶(hù)居民集中供 應(yīng)管道沼氣；生活污水凈化沼氣池發(fā)展迅速，全國(guó)建池8萬(wàn)多處，可處理280萬(wàn)人的生活污 水。與國(guó)外相比，我國(guó)在處理固體有機(jī)物方面的厭氧技術(shù)還有較大差距，主要表現(xiàn)在以下幾 個(gè)方面①厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣率低，系統(tǒng)運(yùn)行和管理自動(dòng)化水平不高；②厭氧發(fā)酵和綜合利用 配套技術(shù)和設(shè)備不夠成熟；③厭氧發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展速度緩慢，不便于大規(guī)模市場(chǎng)推進(jìn)。 特別是在北方寒冷地區(qū)，沼氣生產(chǎn)和利用受到很大的限制。因此，發(fā)展自動(dòng)化程度高、運(yùn)行 穩(wěn)定、產(chǎn)氣效率高、適合于寒冷冬季的沼氣技術(shù)及設(shè)備勢(shì)在必行。在各種沼氣生產(chǎn)設(shè)備中，厭氧折流式反應(yīng)器具有很大的界面分離細(xì)菌和氣體，活 性污泥要經(jīng)過(guò)多次折流后才能流出，因而滯留污泥量大，能夠連續(xù)產(chǎn)氫、有效解決料液堵塞 和分層現(xiàn)象，成為目前沼氣發(fā)酵設(shè)備的發(fā)展方向。而傳統(tǒng)的厭氧折流式反應(yīng)器由于沒(méi)有保 溫措施，使設(shè)備不能滿(mǎn)足冬季產(chǎn)沼的要求，即便是夏季也只能達(dá)到中溫發(fā)酵；另外，在污泥 回流中沒(méi)有合理匹配閥門(mén)，使污泥不能在反應(yīng)器和回流管中封閉循環(huán)流動(dòng)，造成污泥損失 和產(chǎn)氣效率不高等問(wèn)題，限制了生物質(zhì)沼氣發(fā)酵的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)氣效率高、能夠?qū)崿F(xiàn)冬季中溫發(fā)酵和夏季 高溫發(fā)酵的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，包括生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)包括厭氧反應(yīng)箱和厭氧反應(yīng)箱上部的貯氣 罐，貯氣罐上設(shè)有出氣口，貯氣罐底部設(shè)有與厭氧反應(yīng)箱連通的通氣孔，厭氧反應(yīng)箱上設(shè)有 進(jìn)料口與出料口及進(jìn)料口閥門(mén)與出料口閥門(mén)，進(jìn)料口閥門(mén)與厭氧反應(yīng)箱之間設(shè)有進(jìn)料泵， 所述生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)相連設(shè)有輔助加熱系統(tǒng)，輔助加熱系統(tǒng)包括換熱器、與換熱器相 連的集熱器，換熱器設(shè)置在厭氧反應(yīng)箱底部；厭氧反應(yīng)箱內(nèi)側(cè)中部設(shè)有至少一塊折流板和 至少一塊換熱器，換熱器將厭氧反應(yīng)箱分隔成多個(gè)隔室。所述換熱器與集熱器之間設(shè)有保溫水箱，保溫水箱上連接有水位控制系統(tǒng)和溫度 控制系統(tǒng)，保溫水箱底部?jī)?nèi)外分別設(shè)有電加熱器和排污閥，在連接保溫水箱和換熱器的管 道上設(shè)有循環(huán)水泵，循環(huán)水泵和換熱器之間設(shè)有熱水進(jìn)口閥門(mén)。所述換熱器底部設(shè)有回水管，回水管與集熱器進(jìn)水管與出水管相連；在集熱器進(jìn) 水口、出水口處和回水管上分別設(shè)有進(jìn)水口電磁閥、出水口電磁閥和回水電磁閥；在出水口 設(shè)有排氣閥。 所述保溫水箱上部設(shè)有補(bǔ)水口，補(bǔ)水口處設(shè)有補(bǔ)水閥門(mén)。所述厭氧反應(yīng)箱與其出料口閥門(mén)之間設(shè)有回流管，回流管另一端連通在進(jìn)料口閥 門(mén)與進(jìn)料泵之間的管道上。所述折流板下部為彎折部，彎折傾角為30° 75°。所述厭氧反應(yīng)箱內(nèi)側(cè)位于進(jìn)料口和出料口上部分別設(shè)有向下傾斜的進(jìn)料口隔板 和出料口隔板，其傾斜角度均為30° 60°。所述厭氧反應(yīng)箱底部設(shè)有與隔室相對(duì)應(yīng)的排污閥；貯氣罐下面對(duì)應(yīng)通氣孔設(shè)有兩 相分離器，兩相分離器下部開(kāi)口對(duì)應(yīng)下方的換熱器。所述換熱器包括由平板連接的換熱管和布設(shè)有多個(gè)過(guò)水孔的多孔篩板，多孔篩板 將換熱器腔體分隔成上部的集熱水箱和下部的集冷水箱，換熱管上部設(shè)有分水器、端部與 過(guò)水孔相連通。所述分水器內(nèi)設(shè)有四個(gè)斜槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、在厭氧反應(yīng)箱內(nèi)側(cè)中部設(shè)有至少一塊折流板、底部設(shè)有至少一塊換熱器，換熱器將 厭氧反應(yīng)箱分隔成多個(gè)隔室，換熱器與集熱器相連，料液和污泥混合后由進(jìn)料口進(jìn)入?yún)捬?反應(yīng)箱中，混合液碰撞到第一塊折流板后向下流動(dòng)，通過(guò)折流板下部后，在換熱器的阻擋作 用下改變方向向上流動(dòng)，料液與換熱器進(jìn)行充分熱交換后，產(chǎn)生的沼氣通過(guò)通氣孔進(jìn)入貯 氣罐，當(dāng)混合液經(jīng)歷最后一塊換熱器和折流板后，由出料口流出厭氧反應(yīng)箱，經(jīng)過(guò)多塊換熱 器和折流板使料液上下迂回折流，延長(zhǎng)了料液在厭氧反應(yīng)箱內(nèi)的運(yùn)動(dòng)流程，避免短路、死 角、結(jié)殼等現(xiàn)象，保證了污泥滯留時(shí)間，提高了發(fā)酵效率；同時(shí)，充分利用太陽(yáng)能加熱，環(huán)保 清潔，受環(huán)境溫度變化影響小，使料液始終處于較高的溫度，自動(dòng)化程度高，能夠?qū)崿F(xiàn)在夏 季保持高溫發(fā)酵，冬季保持中溫發(fā)酵；發(fā)酵過(guò)程中，換熱器既為沼氣發(fā)酵提供了加熱熱源， 又起到折流板的作用。2、厭氧反應(yīng)箱內(nèi)部采用折流板和換熱器實(shí)現(xiàn)折流式厭氧發(fā)酵，可有效避免出現(xiàn)料 液分層現(xiàn)象，使厭氧反應(yīng)箱內(nèi)的料液分布均一，促進(jìn)料液與污泥微生物充分接觸，具有傳質(zhì) 效果好、發(fā)酵效率高的優(yōu)點(diǎn)。3、厭氧反應(yīng)箱與其出料口閥門(mén)之間設(shè)有回流管，回流管另一端連通在進(jìn)料口閥門(mén)與進(jìn)料泵之間的管道上，通過(guò)污泥回流使用，可防止浮渣層的形成和結(jié)垢，使污泥和料液充 分混合，使反應(yīng)器內(nèi)的PH值保持穩(wěn)定，污泥微生物分布均勻，并且預(yù)熱了進(jìn)料溫度，加快了 發(fā)酵速度，有利于沼氣的釋放和熱量的傳播，進(jìn)而提高了產(chǎn)氣量。4、換熱器設(shè)置有分水器，分水器的四個(gè)斜槽使熱水沿?fù)Q熱管內(nèi)壁面作螺旋線(xiàn)狀向 下流動(dòng)，增強(qiáng)了熱水和換熱管內(nèi)壁面之間的換熱效果。5、保溫水箱下部的電加熱器可滿(mǎn)足陰雨天及冬季低溫時(shí)的使用要求，實(shí)現(xiàn)了生物 質(zhì)原料夏季高溫發(fā)酵和冬季中溫發(fā)酵，減少了環(huán)境溫度對(duì)沼氣發(fā)酵的影響。6、熱水從換熱器上端的集熱水箱進(jìn)入，通過(guò)換熱管換熱后的冷水由下端的集冷水 箱流出，最終匯總到集熱器，由于料液始終與換熱管內(nèi)熱水呈逆流方式(流動(dòng)方向相反)運(yùn) 動(dòng)，從而增強(qiáng)了換熱效果。7、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、科學(xué)，操作方便，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定，原料適 用性強(qiáng)，可用于畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、工農(nóng)業(yè)污水等物料的能源化利用；同時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能 光熱利用避免了冬季低溫對(duì)沼氣發(fā)酵的影響，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)原料夏季高溫發(fā)酵和冬季中溫 發(fā)酵，減少了環(huán)境溫度對(duì)沼氣發(fā)酵的影響，有效提高了發(fā)酵效率，保證了反應(yīng)器穩(wěn)定和高效 地運(yùn)行。8、本發(fā)明的規(guī)模可根據(jù)實(shí)際需要放大或者縮小，易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，能夠滿(mǎn) 足戶(hù)用和規(guī)模化用能需求，便于推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明輔助加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3中分水器的俯視圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其包括生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)和輔 助加熱系統(tǒng)。生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)包括厭氧反應(yīng)箱1和厭氧反應(yīng)箱1上部的貯氣罐4，用于 貯存生產(chǎn)的沼氣，厭氧反應(yīng)箱1上設(shè)有進(jìn)料口 2與出料口 3及進(jìn)料口閥門(mén)21與出料口閥門(mén) 31，進(jìn)料口閥門(mén)21與厭氧反應(yīng)箱1之間設(shè)有進(jìn)料泵8，用于連續(xù)進(jìn)料和污泥回收利用。在厭 氧反應(yīng)箱1與其出料口閥門(mén)31之間設(shè)有回流管11，回流管11上設(shè)有回流管閥門(mén)111，回流 管11另一端連通在進(jìn)料口閥門(mén)21與進(jìn)料泵8之間的管道上。污泥經(jīng)回流管11回流進(jìn)入 進(jìn)料管，一方面與進(jìn)料管內(nèi)料液混合，起到預(yù)熱料液的作用，另一方面為料液提供所需的發(fā) 酵微生物，在進(jìn)料泵8的作用下連續(xù)進(jìn)料，達(dá)到污泥回收利用和封閉循環(huán)的目的。在厭氧反 應(yīng)箱1內(nèi)側(cè)位于進(jìn)料口 2和出料口 3上部分別設(shè)有向下傾斜的進(jìn)料口隔板22和出料口隔 板32，其傾斜角度均為30° 60°，以增強(qiáng)料液的流動(dòng)攪拌程度，本實(shí)施方式中傾斜角度 選擇45°。在厭氧反應(yīng)箱1內(nèi)側(cè)中部設(shè)有四塊折流板10，其將厭氧反應(yīng)箱1隔成多個(gè)封閉單 元，折流板10下部為彎折部，彎折傾角為30° 75°，本實(shí)施方式中彎折傾角選擇60° ； 在厭氧反應(yīng)箱1內(nèi)側(cè)底部位于折流板10之間設(shè)有換熱器5，換熱器5將厭氧反應(yīng)箱1分隔成四個(gè)隔室50。對(duì)應(yīng)厭氧反應(yīng)箱1的四個(gè)隔室50，在厭氧反應(yīng)箱底部向下設(shè)有四個(gè)排污閥 7，用于排放沼液和沼渣。厭氧反應(yīng)箱1上部的貯氣罐4上設(shè)有出氣口 9和壓力表12，壓力表12用于監(jiān)測(cè)沼 氣量的多少，貯氣罐4底部設(shè)有與厭氧反應(yīng)箱1連通的通氣孔41，通氣孔41便于沼氣向上 流動(dòng)進(jìn)入貯氣罐4 ；對(duì)應(yīng)通氣孔41向下設(shè)有兩相分離器6，兩相分離器6下部開(kāi)口與下方的 換熱器5相對(duì)應(yīng)，發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣中的液滴通過(guò)碰撞兩相分離器6流回到料液，起到凈化沼 氣作用。貯氣罐4是底面為長(zhǎng)方體、壁面為半球狀的半球式貯氣罐。通過(guò)壓力表12監(jiān)測(cè)貯 氣罐4內(nèi)的壓力，當(dāng)壓力不足時(shí)，啟動(dòng)進(jìn)料泵8開(kāi)始進(jìn)料；當(dāng)壓力較高時(shí)，經(jīng)出氣口 9向外排 出沼氣。厭氧反應(yīng)箱1由6mm厚的Q235鋼板焊接而成，為避免厭氧反應(yīng)箱1被料液腐蝕，在 鋼板內(nèi)壁刷有環(huán)氧浙青漆。厭氧反應(yīng)箱1外部設(shè)有保溫結(jié)構(gòu)，保溫結(jié)構(gòu)由內(nèi)部絕熱層和外 部保護(hù)層構(gòu)成，其中絕熱層采用IOOmm厚的擠塑聚苯乙烯泡沫硬質(zhì)板材，泡沫板材內(nèi)部為 獨(dú)立的密閉式氣泡結(jié)構(gòu)，其是一種具有高抗壓、不吸水、防潮、不透氣、輕質(zhì)、耐腐蝕、使用壽 命長(zhǎng)、導(dǎo)熱系數(shù)低等優(yōu)異性能的環(huán)保型保溫材料；保護(hù)層為固定在絕熱層外部的0. 5mm厚 的薄鐵皮，用于保護(hù)絕熱層材料，起到防火、防水、防潮和美觀(guān)的作用?；亓鞴?1外設(shè)由絕熱層和保護(hù)層構(gòu)成的保溫結(jié)構(gòu)，該保溫結(jié)構(gòu)與厭氧反應(yīng)箱1外 部的保溫結(jié)構(gòu)相同。使用本發(fā)明的發(fā)酵過(guò)程為先將料液和污泥以2:1的比例混合，在進(jìn)料泵8的作用 下由進(jìn)料口 21進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)箱1中；混合液碰撞到第一塊折流板10后向下流動(dòng)，通過(guò)折流 板10下部60°的彎折傾角后，在第一塊換熱器5的阻擋作用下改變方向向上流動(dòng)；料液與 換熱器5進(jìn)行充分熱交換后，在兩相分離器6的作用下進(jìn)行氣液分離，產(chǎn)生的沼氣通過(guò)兩相 分離器6上方的通氣孔41進(jìn)入貯氣罐4，沼氣中夾帶的液滴在兩相分離器6的作用下流回 到料液中與混合液一起進(jìn)行下一個(gè)折流；當(dāng)混合液經(jīng)歷最后一塊換熱器5和折流板10后， 由出料口 3流出厭氧反應(yīng)箱1。厭氧反應(yīng)箱1中多塊換熱器5和折流板10使料液上下迂回 折流，延長(zhǎng)了料液在厭氧反應(yīng)箱1內(nèi)的運(yùn)動(dòng)流程，避免短路、死角、結(jié)殼等現(xiàn)象，保證了污泥 滯留時(shí)間，提高了發(fā)酵效率。通過(guò)進(jìn)料口閥門(mén)21、出料口閥門(mén)31和回流管閥門(mén)111開(kāi)啟和關(guān)閉的不同組合，達(dá) 到進(jìn)、出料液運(yùn)行和污泥回流攪拌的目的，其具體工作原理為當(dāng)進(jìn)料時(shí)，打開(kāi)進(jìn)料口閥門(mén) 21，關(guān)閉出料口閥門(mén)31和回流管閥門(mén)111，啟動(dòng)進(jìn)料泵8，料液通過(guò)進(jìn)料口 2和進(jìn)料泵8流 進(jìn)厭氧反應(yīng)箱1，在進(jìn)料口隔板22的作用下，料液向下流動(dòng)，然后依次通過(guò)折流板10和換熱 器5，經(jīng)多次迂回流動(dòng)至出料口 3 ；當(dāng)出料時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料口閥門(mén)21，打開(kāi)出料口閥門(mén)31和回 流管閥門(mén)111，啟動(dòng)進(jìn)料泵8將料液排出，厭氧反應(yīng)箱1底部不能排出的剩余料液可分別經(jīng) 每個(gè)隔室50底部的排污閥7排凈；當(dāng)沼氣發(fā)酵正常進(jìn)行時(shí)，關(guān)閉進(jìn)料口閥門(mén)21和出料口閥 門(mén)31，打開(kāi)回流管閥門(mén)111，啟動(dòng)進(jìn)料泵8，料液和污泥就會(huì)在厭氧反應(yīng)箱1、回流管11中循 環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不停攪拌和連續(xù)發(fā)酵的目的。如圖2所示，輔助加熱系統(tǒng)包括前述均布于厭氧反應(yīng)箱1內(nèi)部的換熱器5、集熱器 13、換熱器5與集熱器13之間設(shè)置的保溫水箱20，在連接保溫水箱20和換熱器5的管道上 設(shè)有循環(huán)水泵27，循環(huán)水泵27和換熱器5之間的熱水進(jìn)口 58處設(shè)有熱水進(jìn)口閥門(mén)57，換 熱器5下部的冷水出口 510處設(shè)有冷水出口閥門(mén)59。換熱器5均勻分布在料液里，一方面利用熱水來(lái)為料液提供恒溫?zé)嵩?，另一方面起到折流板作用。熱水進(jìn)口閥門(mén)57和冷水出口 閥門(mén)59共同用于控制水流量和調(diào)節(jié)料液溫度，當(dāng)料液溫度較低時(shí)，開(kāi)大熱水進(jìn)口閥門(mén)57， 增加熱水供應(yīng)量，關(guān)小冷水出口閥門(mén)59，減少冷水流出量；當(dāng)料液溫度較高時(shí)，關(guān)小熱水進(jìn) 口閥門(mén)57，減少熱水供應(yīng)量，開(kāi)大冷水出口閥門(mén)59，增大冷水流出量。在保溫水箱20上連 接有與其內(nèi)部水位傳感器和溫度傳感器相連的水位控制系統(tǒng)34和溫度控制系統(tǒng)35，用于 控制保溫水箱20內(nèi)部的水位高度和水溫，通過(guò)溫度控制系統(tǒng)35的溫度智能控制變送儀設(shè) 定加熱溫度，實(shí)行恒溫加熱控制，冬季設(shè)定為40°C，夏季設(shè)定為60°C。在保溫水箱20底部 內(nèi)、外分別設(shè)有電加熱器30和排污閥33、上部設(shè)有補(bǔ)水口 24，補(bǔ)水口 M處設(shè)有補(bǔ)水閥門(mén) 26。補(bǔ)水口 M的主要作用是當(dāng)保溫水箱20內(nèi)的熱水損失時(shí)，經(jīng)補(bǔ)水口 M進(jìn)行補(bǔ)水。排污 閥33用于排污和檢修。保溫水箱20下部的電加熱器30可滿(mǎn)足陰雨天及冬季低溫時(shí)的使用要求。另外， 電加熱器30帶有自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)冬季水溫低于40°C、夏季水溫低于60°C及陰雨天集熱器 13不能工作時(shí)，可自動(dòng)啟動(dòng)電加熱器30，當(dāng)冬季水溫高于400C、夏季水溫高于60°C時(shí)，電加 熱器30自動(dòng)關(guān)閉。從換熱器5底部的冷水出口 510延伸設(shè)有回水管39，回水管39與集熱器13的進(jìn) 水管與出水管相連，在集熱器13進(jìn)水口 14、出水口 15處和回水管39上分別設(shè)有進(jìn)水口電 磁閥16、出水口電磁閥19和回水電磁閥18，在出水口 15設(shè)有排氣閥17，用于排出集熱器 13中的空氣。集熱器13為真空管式太陽(yáng)能集熱器，其利用真空管吸收太陽(yáng)能集熱，最大限度的 實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換，使冷水吸熱轉(zhuǎn)化成熱水，再經(jīng)微循環(huán)把熱水傳送到保溫水箱20內(nèi)，以供利 用。集熱器13采用1500mmX47mm的AL-N/AL真空濺射選擇性鍍膜涂層的玻璃真空管，吸 收率彡0. 93，紅外發(fā)射率ε ( 0. 6，真空度P ( 5Χ l(T3pa。保溫水箱20及其附件材料選 用厚度為0. 8mm的SUS304不銹鋼板；保溫水箱20外部設(shè)有保溫層，其采用50mm聚氨脂整 體發(fā)泡成型，閉孔率高，散熱損失小，保溫時(shí)間長(zhǎng)達(dá)72小時(shí)，即使在冬季也能起到良好的保 溫效果。集熱器13的反光板采用弧面結(jié)構(gòu)配合防風(fēng)通道，反射效果好，具有抗風(fēng)和防塵功 效。保溫水箱20的內(nèi)膽為SUS304-2B食品級(jí)不銹鋼板、亞弧焊接，厚度為1. 2mm,中層 為50mm厚全聚氨酯發(fā)泡保溫層，水箱外壁包裝為不銹鋼。在輔助加熱系統(tǒng)中共設(shè)置三個(gè)電磁閥，即進(jìn)水口電磁閥16、出水口電磁閥19和回 水電磁閥18，其工作原理為當(dāng)冬季保溫水箱20中水溫低于40°C或者夏季水溫低于60°C 時(shí)，進(jìn)水口電磁閥16和出水口電磁閥19開(kāi)啟，回水電磁閥18關(guān)閉，熱水在集熱器13、保溫 水箱20和換熱器5中通過(guò)循環(huán)水泵27進(jìn)行封閉循環(huán)；當(dāng)陰雨天或低溫，集熱器13不能正 常工作時(shí)，進(jìn)水口電磁閥16和出水口電磁閥19關(guān)閉，回水電磁閥18開(kāi)啟，電加熱器30啟 動(dòng)，進(jìn)行輔助加熱，以滿(mǎn)足對(duì)熱水溫度的要求。當(dāng)上述輔助加熱系統(tǒng)工作時(shí)，首先對(duì)溫度控制系統(tǒng)35的溫度智能控制變送儀設(shè) 定加熱溫度冬季設(shè)定為40°C，夏季設(shè)定為60°C;然后將真空管太陽(yáng)能集熱器13中加滿(mǎn)水， 利用太陽(yáng)能將水加熱后輸送到保溫水箱20，陰雨天啟動(dòng)電加熱裝置30加熱。打開(kāi)循環(huán)水泵 27，使熱水在換熱器5及其附屬管道中循環(huán)流動(dòng)來(lái)加熱料液，當(dāng)保溫水箱20中熱水溫度達(dá) 到所設(shè)定的溫度時(shí)，溫度控制系統(tǒng)自動(dòng)斷開(kāi)電源，循環(huán)水泵27停止工作，并關(guān)閉相應(yīng)的電磁閥，系統(tǒng)停止加熱。由于沼氣連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)向外放熱，當(dāng)熱水溫度低于所設(shè)定的溫度時(shí)， 太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)啟動(dòng)循環(huán)水泵27和開(kāi)啟相應(yīng)的電磁閥，再次向料液加熱，直至達(dá)到所要求 的溫度。通過(guò)太陽(yáng)能加熱和溫度控制系統(tǒng)調(diào)控，使發(fā)酵系統(tǒng)中料液始終處于恒定的溫度，以 滿(mǎn)足沼氣高效發(fā)酵的需要。如圖3所示，換熱器5為板式熱管換熱器，便于熱水溫度均勻一致，其包括由平板 56連接的換熱管M和布設(shè)有多個(gè)過(guò)水孔511的多孔篩板52，換熱管M呈單管并聯(lián)，每根 換熱管M通過(guò)平板56連接，平板56焊接在每根換熱管M的母線(xiàn)上，起到肋片作用；多孔 篩板52將換熱器5腔體分隔成上部的集熱水箱51和下部的集冷水箱55，換熱管M上部設(shè) 有分水器53、端部與過(guò)水孔511相連通，多孔篩板52使熱水均勻分配到每根換熱管M中。熱水從換熱器5上端的集熱水箱51進(jìn)入，通過(guò)換熱管M換熱后的冷水由下端的 集冷水箱陽(yáng)流出，最終匯總到集熱器13。由于料液始終與換熱管M內(nèi)熱水呈逆流方式(流 動(dòng)方向相反)運(yùn)動(dòng)，從而增強(qiáng)了換熱效果。圖4所示，分水器53內(nèi)設(shè)有四個(gè)斜槽，使熱水通過(guò)分水器53的斜槽沿?fù)Q熱管M 的內(nèi)管壁作螺旋線(xiàn)狀向下流動(dòng)，這樣在換熱管M的內(nèi)壁就形成一層水膜，可提高熱水與換 熱管M的換熱系數(shù)，提高換熱管M的換熱效果，節(jié)約熱水用量。集熱水箱51與集冷水箱55的內(nèi)膽均為SUS304-2B食品級(jí)不銹鋼板、亞弧焊接，厚 度為1. 2mm,中層為50mm厚全聚氨酯發(fā)泡保溫層，外壁包裝為不銹鋼。多孔篩板52由6mm 厚的Q235鋼板焊接而成，鋼板內(nèi)壁刷有環(huán)氧浙青漆，可有效避免被料液腐蝕，延長(zhǎng)使用壽 命。換熱管討是外徑22mm、內(nèi)徑20mm、壁厚1 mm的耐腐蝕不銹鋼管。平板56的材料選用 5mm厚的Q235鋼板，鋼板兩側(cè)均刷有環(huán)氧浙青漆，避免被料液腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，包括生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，生物質(zhì)沼氣發(fā)酵 系統(tǒng)包括厭氧反應(yīng)箱和厭氧反應(yīng)箱上部的貯氣罐，貯氣罐上設(shè)有出氣口，貯氣罐底部設(shè)有 與厭氧反應(yīng)箱連通的通氣孔，厭氧反應(yīng)箱上設(shè)有進(jìn)料口與出料口及進(jìn)料口閥門(mén)與出料口閥 門(mén)，進(jìn)料口閥門(mén)與厭氧反應(yīng)箱之間設(shè)有進(jìn)料泵，其特征在于，所述生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)相連 設(shè)有輔助加熱系統(tǒng)，輔助加熱系統(tǒng)包括換熱器、與換熱器相連的集熱器，換熱器設(shè)置在厭氧 反應(yīng)箱底部；厭氧反應(yīng)箱內(nèi)側(cè)中部設(shè)有至少一塊折流板和至少一塊換熱器，換熱器將厭氧 反應(yīng)箱分隔成多個(gè)隔室。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述換熱器與 集熱器之間設(shè)有保溫水箱，保溫水箱上連接有水位控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，保溫水箱底 部?jī)?nèi)外分別設(shè)有電加熱器和排污閥，在連接保溫水箱和換熱器的管道上設(shè)有循環(huán)水泵，循 環(huán)水泵和換熱器之間設(shè)有熱水進(jìn)口閥門(mén)。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述換熱器底 部設(shè)有回水管，回水管與集熱器進(jìn)水管與出水管相連；在集熱器進(jìn)水口、出水口處和回水管 上分別設(shè)有進(jìn)水口電磁閥、出水口電磁閥和回水電磁閥；在出水口設(shè)有排氣閥。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述保溫水箱 上部設(shè)有補(bǔ)水口，補(bǔ)水口處設(shè)有補(bǔ)水閥門(mén)。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述厭 氧反應(yīng)箱與其出料口閥門(mén)之間設(shè)有回流管，回流管另一端連通在進(jìn)料口閥門(mén)與進(jìn)料泵之間 的管道上。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述折流板下 部為彎折部，彎折傾角為30° 75°。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述厭氧反應(yīng) 箱內(nèi)側(cè)位于進(jìn)料口和出料口上部分別設(shè)有向下傾斜的進(jìn)料口隔板和出料口隔板，其傾斜角 度均為30° 60°。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述厭氧反應(yīng) 箱底部設(shè)有與隔室相對(duì)應(yīng)的排污閥；貯氣罐下面對(duì)應(yīng)通氣孔設(shè)有兩相分離器，兩相分離器 下部開(kāi)口對(duì)應(yīng)下方的換熱器。
9.如權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述換熱器包 括由平板連接的換熱管和布設(shè)有多個(gè)過(guò)水孔的多孔篩板，多孔篩板將換熱器腔體分隔成上 部的集熱水箱和下部的集冷水箱，換熱管上部設(shè)有分水器、端部與過(guò)水孔相連通。
10.如權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述分水器內(nèi) 設(shè)有四個(gè)斜槽。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能輔助加熱式沼氣生產(chǎn)裝置，包括生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其包括厭氧反應(yīng)箱和厭氧反應(yīng)箱上部的貯氣罐，貯氣罐上設(shè)有出氣口，貯氣罐底部設(shè)有與厭氧反應(yīng)箱連通的通氣孔，厭氧反應(yīng)箱上設(shè)有進(jìn)料口與出料口及進(jìn)料口閥門(mén)與出料口閥門(mén)，進(jìn)料口閥門(mén)與厭氧反應(yīng)箱之間設(shè)有進(jìn)料泵，所述生物質(zhì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)相連設(shè)有輔助加熱系統(tǒng)，其包括換熱器與集熱器，換熱器設(shè)置在厭氧反應(yīng)箱底部；厭氧反應(yīng)箱內(nèi)側(cè)中部設(shè)有至少一塊折流板和至少一塊換熱器，換熱器將厭氧反應(yīng)箱分隔成多個(gè)隔室。經(jīng)過(guò)多塊換熱器和折流板使料液上下迂回折流，延長(zhǎng)了料液在厭氧反應(yīng)箱內(nèi)的運(yùn)動(dòng)流程，避免短路、死角、結(jié)殼等現(xiàn)象，保證了污泥滯留時(shí)間，提高了發(fā)酵效率。
文檔編號(hào)C02F11/04GK102070289SQ20101058194
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者周雪花, 焦有宙, 王毅, 胡建軍 申請(qǐng)人:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)