本發明涉及沼氣制務技術領域，更進一步地涉及一種正負壓保護裝置及沼氣發酵罐。
背景技術：
近年來，畜禽類糞便發酵產生沼氣的技術有效地解決了畜禽養殖污染，同時也提供了一種新的清潔能源。沼氣的主要成分是甲烷，通過各種有機物質，在隔絕空氣的條件下，并保持適宜的溫度、PH值，經過微生物的發酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣屬于二次能源，是一種可再生能源。
厭氧發酵反應器在正常運行的過程中受進料出料、外界氣溫變化以及用氣系統波動的影響，反應器內的壓力經常發生波動，為防止壓力波動造成罐體失穩、脹裂或吸頂，必須設置能夠消除正負壓影響的裝置，保證沼氣罐安全工作。
目前采用的正負壓保護裝置通常為機械式或者水封式，結構上與沼氣池相互獨立，投資高管理繁瑣。機械式的保護器還存在銹蝕失效，壽命低等問題，水封保護器占地面積大，低溫環境易凍結，不僅無法繼續工作起到保護作用，還可能脹裂管體。
因此，對于本領域的技術人員來說，如何設計一種可調節沼氣罐內正負壓，并能夠避免傳統保護裝置存在弊病的沼氣發酵裝置，是目前需要解決的技術問題。
技術實現要素：
本發明提供一種正負壓保護裝置，能夠保持沼氣發酵罐內部的氣壓平衡，對發酵罐起到保護作用。具體方案如下：
一種正負壓保護裝置，包括：
第一保護管，底端能夠伸入罐體中的發酵液面以下；
第二保護管，底端能夠伸入所述罐體中固定設置的蓄水池，頂端連通所述第一保護管，所述蓄水池位于發酵液面以上；
大氣連通管，分別與所述第一保護管和所述第二保護管連通，且伸出于所述罐體與外界連通。
可選地，所述第一保護管、所述第二保護管和所述大氣連通管均呈豎直設置，所述大氣連通管固定在所述罐體的頂部。
可選地，所述第一保護管與所述第二保護管之間的連接段呈水平設置。
可選地，所述第二保護管設置在所述第一保護管與所述大氣連通管之間。
可選地，所述第一保護管與所述大氣連通管為一根平滑過渡的折管，其中包括水平段；所述第二保護管連接在水平段上。
可選地，所述第一保護管、所述第二保護管和所述蓄水池相互固定。
可選地，所述第一保護管貫穿所述蓄水池的底部，且所述蓄水池的底部保持密封固定；所述第二保護管固定在所述蓄水池的頂部。
可選地，所述第一保護管、所述第二保護管和所述大氣連通管均為鋼管。
此外，本發明還提供一種沼氣發酵罐，包括上述任一項所述的正負壓保護裝置。
本發明提供了一種正負壓保護裝置，包括第一保護管、第二保護管、大氣連通管和蓄水池等結構。其中第一保護管的底端能夠伸入罐體中的發酵液面以下，第一保護管向下伸入的距離根據負壓的預設值確定；第二保護管頂端連通第一保護管、底端能夠伸入蓄水池中的水面以下，第二保護管的長度根據正壓的預設值確定。蓄水池固定在罐體中，保持其相對位置固定，位于發酵液面以上。大氣連通管分別與第一保護管和第二保護管連通，且伸出于罐體與外界連通。
當罐體內部的負壓值超過負壓預設值時，罐體外在氣體通過大氣連通管進入罐體內部，避免內部壓力持續下降，補充氣體以維持壓力值在一定的范圍內。當當罐體內部的正壓值超過正壓預設值時，蓄水池中的水會經過第二保護管進入第一保護管中，經第一保護管進入到罐體中，隨著蓄水池水量的減少，最終第二保護管會與外部連通，因此將罐體內部的空氣向外排出，維持內部的氣壓在合理的范圍之內。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明中的正負壓保護裝置安裝在罐體中的結構示意圖。
其中包括：
第一保護管1、第二保護管2、大氣連通管3、蓄水池4、罐體5。
具體實施方式
本發明的核心在于提供一種正負壓保護裝置，能夠保持沼氣發酵罐內部的氣壓平衡，對發酵罐起到保護作用。
為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面將結合附圖及具體的實施方式，對本申請的發酵罐及正負壓保護裝置進行詳細的介紹說明。
如圖1所示，為本發明中的正負壓保護裝置安裝在罐體中的結構示意圖。該裝置包括：第一保護管1、第二保護管2、大氣連通管3和蓄水池4等結構，其中第一保護管1的底端能夠伸入罐體5中的發酵液面以下，第一保護管1的內部與罐體通過發酵液面保持密封。第二保護管2的底端能夠伸入蓄水池4中的液面以下，蓄水池4固定設置在罐體5中，通過蓄水池4中的水與罐體5的內部保持相對密封。第二保護管2的頂端連通于第一保護管1，蓄水池4位于發酵液面以上。
大氣連通管3的底部分別與第一保護管1和第二保護管2的頂端連通，第一保護管1和第二保護管2的頂部相互連通并與大氣連通管3連通；大氣連通管3的頂部伸出于罐體5與外界連通。
第一保護管1伸入到發酵液面以下的長度根據負壓預設值設定，第二保護管2的伸入到蓄水池4液面以下的長度根據正壓預設值設定，正壓預設值與負壓預設值是罐體5所能承受的最大正負壓強。
罐體5中為負壓狀態時，罐體5內部的壓強低于外部的壓強，氣壓持續降低第一保護管1和第二保護管2中的液面不斷下降，外部的空氣經過大氣連通管3，再經過第一保護管1和第二保護管2進入罐體5中，提高罐體5中的壓強值，避免罐體5中壓強過低，壓強始終高于負壓預設值。
罐體5中為正壓狀態時，罐體5內部的壓強高于外部的壓強，在罐體5內部氣壓的作用下，會將發酵液體擠壓到第一保護管1中，同時將蓄水池4中的液體擠壓到第二保護管2中。第二保護管2與第一保護管1處于同一空間內，在同樣的壓強作用下第二保護管2與第一保護管1中的液體上升的高度一致，但第二保護管2的長度短于第一保護管1，因此必然第一保護管1中的液體先到達頂端，進而第二保護管2中的水在重力作用下進入第一保護管1。蓄水池4的水量很少，相對于整體罐體5來說可忽略不計，將整個蓄水池4中的水全部排到罐體5中也不會使發酵液面的高度發生明顯改變，對內部的氣體體積變化影響忽略不計，也就不會改變內部的氣壓值。當內部壓強持續升高，會將蓄水池4中的水不斷轉移到罐體5中，當蓄水池4中的水面降低到足夠低時會使第二保護管2的底端露出，解除水的密封，使罐體內部與外界空氣連通，內部的氣體會經第二保護管2和大氣連通管3排出到外部，保持罐體5內部的氣壓始終低于正壓預設值。
經過一次正壓排氣保護后，只需通過大氣連通管3向蓄水池4中注入一定量的水即可恢復正常工作。由于罐體5內部在發酵的過程中出釋放熱量，在冬季的溫度也不會低于零度，一般維持在適于發酵的15℃左右，因此不會出現結冰造成失效，一年四季都能正常工作。通過發酵液面和蓄水池4保持氣密封，內部的始終維持在高濕度環境下，時刻進行水汽的凝結過程，不會因為夏季氣溫過高使蓄水池4中的水損失。冷凝水不斷地對蓄水池4補水，多余的水自動向外流出到下方的發酵液中，正負壓保護始終保持在恒定狀態，可長時間免于維護。
本發明通過第一保護管1、第二保護管2、大氣連通管3和蓄水池4之間的相互配合，使整個罐體5內部的氣壓維持在所能承受的最高和最低氣壓之間，不會超出預設值，對發酵罐起到了有效的保護作用。
具體地，本申請在此提供一種具體的結構，第一保護管1、第二保護管2和大氣連通管3均呈豎直設置，大氣連通管3固定在罐體5的頂部。第一保護管1與第二保護管2之間的連接段呈水平設置，使第二保護管2中的水可以順利地流向第一保護管1，當然，也可將兩者連接的部分設置為向第一保護管1傾斜的結構。
如圖1所示，第二保護管2設置在第一保護管1與大氣連通管3之間，當然，也可以將大氣連通管3設置在中間，第二保護管2設置在第一保護管1分別設置在大氣連通管3的兩側，只要保持相互連通的結構都是可以的。
更具體地，第一保護管1與大氣連通管3為一根平滑過渡的折管，其中包括水平段。第一保護管1與大氣連通管3均為獨立的直管，兩者呈豎直設置，第一保護管1的頂端通過彎頭與水平段固定連接，保持平滑過渡，大氣連通管3的底端通過彎頭與水平段固定連接，保持平滑過渡，通過彎頭結構使第一保護管1與大氣連通管3形成一個整體的彎折管。第二保護管2的頂端連接在水平段上，在水平段的底部設置開孔，直接將第二保護管2與水平段進行固定。
為了使裝置的整體性更強，方便安裝，本發明將第一保護管1、第二保護管2和蓄水池4相互固定，三者連同大氣連通管3形成一個整體，并通過大氣連通管3與罐體5頂部的連接處實現固定。
優選地，可將第一保護管1貫穿蓄水池4的底部，在蓄水池4的底部設置通孔，將第一保護管1向下穿過并保持密封固定。第二保護管2固定在蓄水池4的頂部，在頂部水平設置連接板，固定在蓄水池4的側壁上。
在上述任一技術方案及其相互組合的基礎上，第一保護管1、第二保護管2和大氣連通管3均為鋼管，各個部件之間的連接均采用焊接固定。
此外，本發明還提供了一種沼氣發酵罐，包括上述正負壓保護裝置，可實現相同的技術效果。該發酵罐的其他部分請參考現有技術，本發明在此不再贅述。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。