专利名称：一种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置的制作方法
技术领域：
本发明属于环境保护与可再生能源领域，特别涉及一种全新结构厌氧反应器及其附属设施。
背景技术：
沼气是通过有机物(畜禽粪便、秸杆、有机垃圾等)的发酵产生的，它作为一种新型的可再生能源在我国广大农村得到了应用，在不少地区已经初具规模，并取得了显著的社会经济效益，它不仅代替节省了大量的传统能源，而且使大量的粪便、垃圾等得到了较好的转化利用，净化了环境。然而，目前户用沼气常用的反应器由于结构功能不够完善，技术方法落后等原因，致使我国修建的户用沼气反应器普遍存在着产气率低，增温耗能大且效果不佳等问题。产气率低主要原因在于增保温措施不完善致使发酵温度低并且反应器内部不设有搅拌装置，一般反应器建在地下，外面利用柴草覆盖，有的建在畜禽舍内，反应器池体几乎都不单独做保温，反应器受外界温度影响，冬季温度较低时，产气量急剧降低，特别是在北方寒冷地区，冬季近4个月的时间基本上不能正常运行，同时，反应器因不设有搅拌装置，大大降低了发酵的效率；增温耗能大且效果不佳主要表现在加热一般需耗用外加能源，即使采用太阳能技术，也因集热装置位置高于反应器，需要通过泵循环才能将产生的热能传入反应器内，需要耗用外加能源，并且增温效果不佳。为解决目前我国农村沼气工程中存在的技术问题，开发一种保温效果好、耗能低的沼气发酵装置十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置，使其能够充分利用太阳能来为发酵料液增温，并且采用最有效的增温保温技术措施，使吸收的能量很好的保持住，尽最大限度减少反应器内发酵原料的热量损失。一种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置，其特征是包括进料装置、进料口、搅拌器、厌氧反应器、排料口、排料池、太阳能真空集热管、应急电热器、支架、蓄热水箱，所述的进料装置安装在地面上；所述的进料口焊接于厌氧反应器的上部，其下端伸入到厌氧反应器内部液面以下；所述的厌氧反应器安装在支架上，蓄热水箱安装于厌氧反应器的下面，搅拌器安装在厌氧反应器的内部；所述的排料口焊接于厌氧反应器罐体的尾部，且排料池位于排料口的下面；所述的蓄热水箱内部设有应急电热器，且蓄热水箱与位于其下面的太阳能真空集热管连接相通，太阳能真空集热管上面覆盖有能够卷放的遮光板。所述的进料装置包括料斗、钢丝拉绳、轨道、动力输出，所述的料斗位于轨道底端靠近地面的位置，且料斗通过轨道与进料口相连；所述的钢丝拉绳与动力输出相连。所述的搅拌器包括滑键轴、手动摇杆、桨叶，所述的桨叶固定在滑键套上，滑键套与滑键轴通过滚动轴承连接，且桨叶由手动摇杆带动，在转动的同时沿轴向滑移。所述的厌氧反应器的罐体壳层设计成内胆和外胆双层结构，两胆的中间抽成真空，形成真空夹层，内胆的内表面刷有防热辐射涂料，外胆采用非金属材料制成，厌氧反应器的顶部安装有出气管，且厌氧反应器和蓄热水箱整体位于罐体外保温的内部，罐体外保温采用绝热材料制成。所述的蓄热水箱内部设有测温仪，且蓄热水箱安装有进水管和高位排气口，高位排气口与液位仪连通。
有益效果本发明在反应器内部设有单叶片涡旋推进搅拌器，驱动轻便，可通过手动摇杆带动搅拌叶片边转动边推进，从而实现发酵料液的充分混合搅拌。冬季运行时，系统白天利用太阳能吸收的能量足以补偿其在夜间所散失的能量，使系统在不耗用任何外加能源的情况下，能够保证正常发酵产气。其优点在于增保温效果好，不耗用外加能源，产气率高，可以保证寒冷地区冬季正常使用。本发明采用钢丝拉绳牵引翻转料斗进料，进料方便、容易，运行可靠无故障。反应器设计成内外胆双层结构，中间抽成真空，有效防止热量以对流方式向外散失；内胆内表面涂有放热辐射涂料，有效减少热量以辐射形式向外散失；外胆采用非金属材料制成，并且反应器外部覆盖有绝热保温材料，可以很好解决热量以传导形式向外散失。反应器下部设有蓄热水箱，水箱与下部的太阳能集热管直接连通，利用太阳能使水箱中的水加热，同时热量不断地向反应器内料液传递，实现料液增温。太阳能集热管和蓄热水箱设置在反应器下方的好处是不用通过泵循环就可以将热量传递到上方的反应器内，而且以水介质间接传递能量可以防止集热管堵塞。同时，水箱中的水又能起到很好的蓄能作用，可以防止料液夜间温度骤然下降，维持正常发酵产气的温度。水箱内还设有应急电加热器，正常情况不需启用，只有在连续阴天时启用，用以补偿发酵料液的热量散失。太阳能集热管上面覆盖有可卷放的遮光板，可以调控反应器内料液的温度。采用单叶片减阻搅拌，驱动力矩小，手摇即可，同时靠料液的反作用力推动桨叶沿轴向向前滑动，可实现整个反应器内料液的混合搅拌，从而提高发酵产气率。反应器处于高位，便于内部料液的顺利排出。总之本发明可依靠太阳能对发酵料液进行有效增温，并且依靠多重有效的保温措施确保冬季生产的发酵温度，加上高位水箱以及单叶片减阻搅拌器的结构设计，共同保障其在正常低温条件下的稳定运行并且不耗用外加能源。本发明具有以下明显的社会效益(I)人畜粪便投入沼气池发酵后，既能减少了农家肥料堆怄对环境的污染，又能有效地将寄生在人畜粪便的细菌性病源、病毒性病源、寄生性病源及蚊蝇虫卵杀灭，减少疾病传染发生，改善农户的卫生状况及居住环境。(2)扩大燃料资源，将原来不作燃料使用的人畜粪便及其他生活废料变成燃料加以利用，变废为宝，节约能源。(3)通过使用沼气，使广大农妇从烟熏火燎的传统炊事方式中解脱出来，既节约劳动力资源，又减少疾病传播。(4)增加有机肥料，促进无公害农产品生产，可以向社会提供大量的无公害农产品O
下面结合
及具体实施方式
对本发明做进一步说明。图I是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的进料装置结构示意图。图3是反应器罐体的剖视图。图4是搅拌器的结构示意图。图中I-进料装置、2-进料口、3-搅拌器、4-厌氧反应器、5-排料口、6-排料池、7-地面、8-太阳能真空集热管、9-应急电热器、10-支架、11-蓄热水箱、12-测温仪、13-液位仪、14-真空夹层、15-出气管、16-罐体外保温、17-进水管、18-料斗、19-钢丝拉绳、20-轨道、21-动力输出、22-滑键轴、23-手动摇杆、24-桨叶。
具体实施例方式如图所示，该寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置主要由进料装置I、厌氧反应器
4、蓄热水箱11、太阳能真空集热管8、搅拌器3、罐体外保温16、排料系统构成。运行前先将太阳能真空集热管8的遮光板放下，以降低其温度，当太阳能真空集热管8温度降至40°C以下时，再向蓄热水箱11内注水，以防太阳能真空集热管8温度太高遇冷水炸裂，通过液位仪13观察直到蓄热水箱11加满水为止。将粪便与铡切的秸杆混合，按C/N为25 I配料，加入少量的水，用塑料膜覆盖，堆怄3 5天，然后开始进料，通过进料装置I进料时，每次上料都要预先向料斗18中洒入少量的水，然后向料斗18中装入发酵原料，通过钢丝拉绳19牵引将发酵料顺利送入厌氧反应器4中，不会发生粘料现象，根据反应器的体积，计算出大概的进料量，按概算的进料量进料并向厌氧反应器4中加水，调整料液浓度在6 %以上，冬季浓度稍高达到10% 12%，并且液面高度要没过进料口 2下端200mm，达到密封反应器的目的，初次启动时，要加入30%的 接种物，并且运行时要监测温度和酸碱度，并调控温度在25 30°C范围内，PH值在6. 8 7. 4范围内。正常运行后，每天利用搅拌器3搅拌料液两次，每次搅拌5分钟，产生的沼气提供给用户作生活燃料使用，每半月更新一次发酵原料，通过启动排料系统利用重力排出发酵料液的30%，再利用进料装置I补充等量的新料，料液在厌氧反应器4内大概的水力滞留时间为45天，排出的沼肥用于农户的农业生产。
权利要求
1.ー种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置，其特征是包括进料装置(I)、进料ロ(2)、搅拌器(3)、厌氧反应器(4)、排料ロ(5)、排料池￠)、太阳能真空集热管(8)、应急电热器(9)、支架(10)、蓄热水箱(11)，所述的进料装置⑴安装在地面(7)上；所述的进料ロ(2)焊接于厌氧反应器(4)的上部，其下端伸入到厌氧反应器(4)内部液面以下；所述的厌氧反应器(4)安装在支架(10)上，蓄热水箱(11)安装于厌氧反应器(4)的下面，搅拌器(3)安装在厌氧反应器(4)的内部；所述的排料ロ(5)焊接于厌氧反应器(4)罐体的尾部，且排料池(6)位于排料ロ(5)的下面；所述的蓄热水箱(11)内部设有应急电热器(9)，且蓄热水箱(11)与位于其下面的太阳能真空集热管(8)连接相通，太阳能真空集热管(8)上面覆盖有能够卷放的遮光板。
2.根据权利要求I所述的ー种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置，其特征是所述的进料装置(I)包括料斗(18)、钢丝拉绳(19)、轨道(20)、动カ输出(21)，所述的料斗(18)位于轨道(20)底端靠近地面(7)的位置，且料斗(18)通过轨道(20)与进料ロ(2)相连；所述的钢丝拉绳(19)与动カ输出(21)相连。
3.根据权利要求I所述的ー种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置，其特征是所述的搅拌器(3)包括滑键轴(22)、手动摇杆(23)、桨叶(24)，所述的桨叶(24)固定在滑键套上，滑键套与滑键轴(22)通过滚动轴承连接，且桨叶(24)由手动摇杆(23)带动，在转动的同时沿轴向滑移。
4.根据权利要求I所述的ー种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置，其特征是所述的厌氧反应器(4)的罐体壳层设计成内胆和外胆双层结构，两胆的中间抽成真空，形成真空夹层(14)，内胆的内表面刷有防热辐射涂料，外胆采用非金属材料制成，厌氧反应器(4)的顶部安装有出气管(15)，且厌氧反应器(4)和蓄热水箱(11)整体位于罐体外保温(16)的内部,罐体外保温(16)采用绝热材料制成。
5.根据权利要求I所述的ー种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置，其特征是所述的蓄热水箱(11)内部设有测温仪(12)，且蓄热水箱(11)安装有进水管(17)和高位排气ロ，高位排气ロ与液位仪(13)连通。
全文摘要
一种寒冷地区冬季不耗能沼气生产装置，属于环境保护与可再生能源领域，反应器设计成真空夹层结构，可减少热量散失；反应器下部设有蓄热水箱，能起到很好的蓄能作用；太阳能集热管设在反应器底部，不用通过泵循环可直接传热，节能、增温效果好；水箱内应急电加热器，阴天能够补偿增温；单叶片涡旋推进搅拌器，驱动轻便、省力，搅拌效果好；钢丝拉绳牵引翻转料斗进料，进料方便。整套装置增保温效果好，操作方便，不耗用外加能源，产气率高，可以保证寒冷地区冬季正常使用。
文档编号C12M1/107GK102634444SQ201210134750
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者丁伟, 张蕾蕾, 张重, 李爱芹, 王微, 矫云学, 符艳辉, 袁存亮, 裴海林, 赵国明, 邢向欣, 陈涛 申请人:吉林省农业机械研究院