專利名稱：一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于有機固體廢棄物資源化利用領域，特別是涉及到一種利用棚、膜、槽組合技術，適用于干發酵法來制取沼氣的設備。
背景技術：
我國每年農業有機固體廢棄物產出量巨大，而且大部分都沒有得到很好的處理和利用，造成了嚴重的環境污染，從而導致了自然生態的惡化。同時，我國農村又面臨一次性能源短缺的現狀，兩者之間的矛盾是顯著地。應用沼氣發酵技術處理有機固體廢棄物，將二者之間的問題有效地轉化為可持續發展的產業行為。即將有機固體廢棄物轉化成清潔能源沼氣和綠色生物有機肥料，使廢棄物得到資源化利用，促進農村節能減排，改善能源消費結構，提高農民生活質量，加快生態農業發展，綜合效益顯著。沼氣應用的主要技術形式有濕法沼氣發酵和干法沼氣發酵兩種。濕法沼氣發酵料液中干物質的濃度< 10%，在北方寒冷地區冬季運行，需要將大量的水加熱，耗能大；物料的干物質濃度低，固體物質處理的能力也低；大量的沼液難以消化，存在二次污染問題，難以推廣應用。干法沼氣發酵物料的干物質濃度為20% 40%，與濕法沼氣發酵相比，具有自耗能低、處理能力高、運行成本低、無沼液二次污染等優點，適合于寒冷地區應用。現有的干法沼氣發酵技術主要是德國的車庫式沼氣技術和中國的覆膜槽沼氣技術(專利號:CN200510082723.1)。德國的車庫式沼氣技術反應器需要建設在大車間里，工程建設成本高；反應器圍墻及頂面采用混凝土結構，并設有保溫層，具有良好的保溫效果，但不能直接吸收太陽熱能，厭氧產氣階段需要靠加熱維持發酵溫度，運行成本高；產氣結束時，反應器內殘留沼氣難以排空，存在安全隱患。中國的覆膜槽沼氣技術反應器建設在日光溫室內，能夠直接吸收太陽熱能，減少產氣耗能，但建設成本也較高，而且反應器受結構限制，單體反應器處理能力有限，物料傳熱、傳質效果不好，池容產氣率低。因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是:針對現有技術中沼氣干發酵裝置存在工程建設成本高、產氣耗能大、處理能力有限、物料傳熱傳質效果差等問題，提供一種適于畜禽養殖糞便及農作物秸桿等農業有機固體廢棄物沼氣發酵的沼氣干發酵反應裝置。一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備，其特征是:包括沼氣鍋爐、出水管、進水管、排氣管、出氣管、噴淋管、噴淋頭、柔性膜、日光棚頂、液壓泵、液壓油管、油箱、液壓缸、氣泵、氣管、密封門、氣漲管、門框、集液池、噴淋泵、回液管、孔板、底部溝槽、溫度傳感器、加熱管、發酵槽、曝氣管、氣體增壓泵、吸氣管，所述的發酵槽為地上槽體結構，其槽體底面與三個立面圍墻相連，其槽體頂面由一個立面梁和圍墻頂部構成并設計為敞口，其槽體側墻設計為敞口 ；所述的排氣管安裝于發酵槽圍墻上部；所述的噴淋管位于柔性膜下面，其安裝有噴淋頭并與噴淋泵連接；所述的柔性膜覆蓋于發酵槽頂面敞口 ；所述的日光棚頂安裝于發酵槽頂部，其下面安裝有出氣管；所述的液壓泵一端通過液壓油管與油箱連接，其另一端通過液壓油管與液壓缸連接；所述的液壓缸與密封門聯接；所述的氣泵通過氣管與密封門上的氣漲管連接；所述的門框裝于發酵槽側墻敞口邊緣，其內裝有密封門；所述的集液池通過回液管與底部溝槽連通；所述的孔板鋪設于發酵槽底面的上表面；所述的溫度傳感器安裝于發酵槽圍墻內表面；所述的加熱管鋪設于發酵槽槽體底面和槽體側墻內部，并通過進水管和出水管與沼氣鍋爐連接；所述的曝氣管裝于發酵槽圍墻下部，其一端與氣體增壓泵出氣端連接，其另一端與底部溝槽連通；所述的吸氣管裝于發酵槽圍墻上部，與氣體增壓泵吸氣端連接。所述的發酵槽槽體底面、槽體立面圍墻以及槽體立面梁為鋼筋混凝土結構；其槽體底面、槽體立面圍墻以及槽體立面梁的外部安裝有苯板保溫，內部采用聚氨酯防水涂料涂刮。所述的密封門與門框間采用氣漲式密封結構。所述的柔性膜邊緣與發酵槽槽體圍墻、立面梁頂面剛性密閉聯結。所述的孔板上的孔位與底部溝槽相對應。所述的溫度傳感器呈點狀布置于發酵槽圍墻內表面。通過上述設計方案，本實用新型可以帶來如下有益效果:1、采用上述設計的“棚-膜-槽”組合沼氣干發酵反應器，反應器發酵槽上部設有固定柔性膜，柔性膜上方設有日光棚頂，太陽光可以透過日光棚頂被柔性膜吸收，轉變成熱能進入到反應器內部，棚與膜組合起到很好的吸熱保溫作用，并且柔性膜覆蓋可直觀判斷反應器內氣體的排出情況，避免安全事故的發生。2、反應器發酵槽的一側設有密封門，利用液壓系統控制其自動開啟和關閉，可以采用裝載機進出料，進出料十分方便；密封門與門框間采用氣漲式密封結構，使反應器的密封方便快捷、安全可靠。3、在反應器上方設有日光棚頂，利用日光棚頂代替日光溫室的建設，可以擴大單體反應器的容積，降低工程建設成本，并能起到很好的保溫作用。4、設計的氣體循環系統和沼液噴淋系統解決了物料傳熱、傳質不均的問題，并降低了工程建造成本，增加反應器的盛料量，有效提高了池容利用率，增強了反應器的處理能力。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明:
圖1為本實用新型一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備整體結構示意圖。圖2為
圖1中A部分的放大圖。圖3為本實用新型液壓密封門氣漲密封結構示意圖。圖中1-沼氣鍋爐2-出水管3-進水管4-排氣管5-出氣管6_噴淋管7_噴淋頭8-柔性膜9-日光棚頂10-液壓泵11-液壓油管12-油箱13-液壓缸14.-氣泵15-氣管16-密封門17-氣漲管18-門框19-集液池20-噴淋泵21.-回液管22-孔板23-底部溝槽24-溫度傳感器25-加熱管26-發酵槽27-曝氣管28-氣體增壓泵29-吸氣管。
具體實施方式
如圖所示本實用新型是這樣設計的:該“棚-膜-槽”組合干發酵沼氣設備，主要由發酵槽26、柔性膜8、日光棚頂9、密封門16、液壓驅動系統、氣漲密封系統、輔助加熱系統、沼液噴淋系統、氣體循環系統等部分構成。所述的發酵槽26是由一個底面、三個立面圍墻以及一個立面梁構成的頂面和一側墻敞口的地上鋼筋混凝土槽體結構，底面和三面圍墻以及梁的外部采用苯板保溫，內部采用聚氨酯防水涂料涂刮，主要用于盛裝物料。所述柔性膜8覆蓋在發酵槽26頂面敞口處，邊緣與發酵槽26圍墻以及梁頂面剛性密閉聯結，用于集氣和吸熱保溫。所述日光棚頂9安裝于發酵槽26頂部，用于集熱保溫。所述的密封門16裝在發酵槽26側墻敞口處的門框內，用于封擋發酵槽26敞口。所述的液壓驅動系統由液壓缸13、液壓油管11、液壓泵10、油箱12構成，液壓缸13與密封門16聯接，液壓泵10通過液壓油管11 一端與油箱12連接，另一端與液壓缸13連接，主要用于驅動密封門的開啟和關閉。所述的氣漲密封系統由氣泵14、氣管15、門框18以及密封門16上的氣漲管17構成，氣泵14通過氣管15與密封門16上的氣漲管17連接，通過氣泵14給氣漲管17充氣加壓，使密封門16與門框18之間形成密封連接。所述輔助加熱系統由沼氣鍋爐1、加熱管25、進水管3、出水管2以及溫度傳感器24構成，加熱管25鋪設在發酵槽26底部和側墻上，通過進水管3和出水管2與沼氣鍋爐I連接，溫度傳感器24按多點分布裝在發酵槽26墻體上，通過溫度傳感器24反饋的溫度信號控制沼氣鍋爐I自動工作，保證沼氣發酵溫度。所述的沼液噴淋系統由噴淋泵20、噴淋管6、噴淋頭7、集液池19、回液管21、底部溝槽23、孔板22構成，噴淋管6裝在發酵槽26的上部，柔性膜8的下部，與噴淋泵20連接，并裝有噴淋頭7，集液池19通過回液管21與發酵槽底部溝槽23連通，主要作用是為物料接種，促進物料中的營養物質與菌種接觸，提高產氣率。所述的氣體循環系統由氣體增壓泵28、吸氣管29、曝氣管27、底部溝槽23、孔板22構成，吸氣管29裝在發酵槽墻體的上部，與氣體增壓泵28的吸氣端連接，曝氣管27裝在發酵槽墻體的下部，一端與氣體增壓泵28的出氣端連接，另一端與發酵槽底部溝槽23連通，孔板22鋪設在發酵槽底面上，孔位對應底部溝槽23，主要作用是好氧階段促進物料通氧和傳熱，厭氧階段促進物料傳熱。所述的發酵槽26、柔性膜8、密封門16、日光棚頂9構成了厭氧消化系統，發酵槽26盛裝物料，柔性膜8集氣，密封門16密封進出料口，日光棚頂9集熱保溫。所述的液壓缸13、液壓油管11、液壓泵10、油箱12構成了密封門的液壓驅動系統；氣泵14、氣管15、門框18以及密封門上的氣漲管17構成了密封門的氣漲密封系統。所述的沼氣鍋爐1、加熱管25、進水管3、出水管2以及溫度傳感器24構成了輔助加熱系統。所述的噴淋泵20、噴淋管6、噴淋頭7、集液池19、回液管21、底部溝槽23、孔板22構成了沼液噴淋系統。所述的氣體增壓泵29、吸氣管29、曝氣管28、底部溝槽23、孔板22構成了氣體循環系統。該“棚-膜-槽”組合干發酵沼氣設備的使用步驟:步驟一、利用鏟車等工程機械將固體物料送入發酵槽內，利用氣體循環系統為物料通氧氣，進行好氧發酵增溫，使其溫度增至45°C 50°C。步驟二、利用沼液噴淋系統為物料噴沼液進行接種，沼液噴入量為物料質量的10% 15%，然后利用液壓驅動系統關閉密封門，利用氣漲密封系統進行密封，進入厭氧環境生產沼氣。[0028]步驟三、厭氧產沼氣過程中，利用輔助加熱系統及氣體循環系統控制物料發酵溫度，使物料發酵溫度保持在30°C 35°C。步驟四、厭氧產沼氣過程中，利用沼液噴淋系統為物料噴淋沼液，每天一次，每次3 5分鐘，實現物料循環接種。步驟五、厭氧產氣結束后，將厭氧消化系統內的沼氣抽空至負壓，打開排氣管上的閥門，使空氣自然進入厭氧消化系統內稀釋殘余沼氣，利用沼氣報警儀測試通排氣管口處，達到安全值后，給氣漲管泄壓，解除密封，利用液壓驅動系統打開密封門，對沼氣發酵余物進行好氧發酵產肥。步驟六、好氧發酵產肥過程中，利用氣體循環系統對沼氣發酵余物進行通氧腐熟，每天早晚各一次，每次10 15分鐘，好氧發酵5 7天，使沼氣發酵余物成為優質肥料。社會效益本實用新型可以很好地處理畜禽糞便和農作物秸桿等農業有機物固體廢棄物，同時生產沼氣和綠色有機肥。沼氣可作為生產和生活用能，即可節約燃煤，又可減少排入大氣污染物SO2、煙塵等；綠色有機肥出售給周邊農民，用來種菜、種糧食，既可減少病蟲害，改良土壤，又可生產綠色有機食品，為農民帶來很好的經濟效益；畜禽糞便、農作物秸桿等有機固體廢棄物經有效處理后可大大減少其對地表水、地下水、大氣環境的污染以及微生物污染等，提聞農村及城市環境質量。總之，利用本實用新型即能無害化處理畜禽糞便及農作物秸桿，又可實現廢棄物資源化利用，對保護農村環境，改善能源結構，有效利用資源，延伸產業鏈條，增加農民收入具有現實意義，是建設社會主義新農村的一項重要舉措，社會效益顯著。
權利要求1.一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備，其特征是:包括沼氣鍋爐(I)、出水管(2)、進水管(3)、排氣管(4)、出氣管(5)、噴淋管(6)、噴淋頭(7)、柔性膜(8)、日光棚頂(9)、液壓泵(10)、液壓油管(11)、油箱(12)、液壓缸(13)、氣泵(14)、氣管(15)、密封門(16)、氣漲管(17)、門框(18)、集液池(19)、噴淋泵(20)、回液管(21)、孔板(22)、底部溝槽(23)、溫度傳感器(24)、加熱管(25)、發酵槽(26)、曝氣管(27)、氣體增壓泵(28)、吸氣管(29)，所述的發酵槽(26)為地上槽體結構，其槽體底面與三個立面圍墻相連，其槽體頂面由一個立面梁和圍墻頂部構成并設計為敞口，其槽體側墻設計為敞口 ；所述的排氣管(4)安裝于發酵槽(26)圍墻上部；所述的噴淋管(6)位于柔性膜(8)下面，其安裝有噴淋頭(7)并與噴淋泵(20)連接；所述的柔性膜⑶覆蓋于發酵槽(26)頂面敞口 ；所述的日光棚頂(9)安裝于發酵槽(26)頂部，其下面安裝有出氣管(5);所述的液壓泵(10) —端通過液壓油管(11)與油箱(12)連接，其另一端通過液壓油管(11)與液壓缸(13)連接；所述的液壓缸(13)與密封門(16)聯接；所述的氣泵(14)通過氣管(15)與密封門(16)上的氣漲管(17)連接；所述的門框(18)裝于發酵槽(26)側墻敞口邊緣，其內裝有密封門(16);所述的集液池(19)通過回液管(21)與底部溝槽(23)連通；所述的孔板(22)鋪設于發酵槽(26)底面的上表面；所述的溫度傳感器(24)安裝于發酵槽(26)圍墻內表面；所述的加熱管(25)鋪設于發酵槽(26)槽體底面和槽體側墻內部，并通過進水管(3)和出水管(2)與沼氣鍋爐(I)連接；所述的曝氣管(27)裝于發酵槽(26)圍墻下部，其一端與氣體增壓泵(28)出氣端連接，其另一端與底部溝槽(23)連通；所述的吸氣管(29)裝于發酵槽(26)圍墻上部，與氣體增壓泵(28)吸氣端連接。
2.根據權利要求1所述的一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備，其特征是:所述的發酵槽(26)槽體底面、槽體立面圍墻以及槽體立面梁為鋼筋混凝土結構；其槽體底面、槽體立面圍墻以及槽體立面梁的外部安裝有苯板保溫，內部采用聚氨酯防水涂料涂刮。
3.根據權利要求1所述的一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備，其特征是:所述的密封門(16)與門框(18)間采用氣漲式密封結構。
4.根據權利要求1所述的一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備，其特征是:所述的柔性膜(8)邊緣與發酵槽(26)槽體圍墻、立面梁頂面剛性密閉聯結。
5.根據權利要求1所述的一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備，其特征是:所述的孔板(22)上的孔位與底部溝槽(23)相對應。
6.根據權利要求1所述的一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備，其特征是:所述的溫度傳感器(24)呈點狀布置于發酵槽(26)圍墻內表面。
專利摘要一種棚膜槽組合干發酵沼氣設備，屬于有機固體廢棄物資源化利用領域，特別是涉及到一種利用棚、膜、槽組合技術，適用于干發酵法來制取沼氣的設備。包括發酵槽、柔性膜、日光棚頂、密封門、液壓驅動系統、氣漲密封系統、輔助加熱系統、沼液噴淋系統、氣體循環系統等,發酵槽盛裝物料，柔性膜集氣吸熱，日光棚頂集熱，密封門封擋進出料口，液壓驅動系統驅動密封門的開啟，氣漲密封系統用于密封門的密封，輔助加熱系統為物料增溫，沼液噴淋系統為物料接種，氣體循環系統促進物料傳熱。本實用新型具有工程建設成本低，運營成本低，單體反應器處理能力強，物料傳熱、傳質效果好，產氣率高。
文檔編號C02F11/04GK203048931SQ20132005675
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者趙國明, 矯云學, 閆洪余, 張蕾蕾, 袁存亮, 裴海林, 邢向欣, 徐澤敏, 張重, 丁偉, 符艷輝, 王微, 李愛芹 申請人:吉林省農業機械研究院