一種半連續式加熱型沼氣發生罐制造技術

一種半連續式加熱型沼氣發生罐，罐體內下部的發酵池分隔成等容積的中心區、中間區和邊緣區；發酵池設有加熱管路；發酵池上部有由驅動裝置驅動、可沿環形軌道轉動的一組酸化池；沿罐體中心軸向安裝有攪拌裝置；驅動裝置和攪拌裝置采取永磁屏蔽傳動方式；酸化池轉動時可被發酵池外間隔壁的頂板段作用下作90°翻轉，將酸化物料倒入發酵池中心區，繼而將中心區和中間區的物料依次向外推至邊緣區，通過進出料裝置排出。該沼氣發生罐采取分批次半連續式投料，控制投料量和溫度可使產氣量均衡；不停產，不用清池；物料酸化和發酵分段進行，且酸化分池，發酵分區，產氣時間短，產氣量高；不受氣候影響，可用于冬季寒冷地區居室采暖。

【技術實現步驟摘要】
一種半連續式加熱型沼氣發生罐
本專利技術涉及生物能源
，特別是一種可在不同氣溫下應用的農村居民戶用半連續式加熱型沼氣發生罐。
技術介紹
沼氣作為可再生綠色能源，不僅原料來源廣，污染小，而且使用時方便衛生、熱效率高。因而沼氣成為世界上許多國家和地區資助推廣的生物能源項目。尤其在我國廣大農村地區，能源、衛生等公共資源相對缺乏，而用作沼氣生產原料的作物秸桿和牲畜糞便豐富，推廣戶用沼氣，首先能夠為廣大農村居民家庭提供日常生活所需能源，減輕偏遠地區能源壓力；其次提供一種清潔有效的處理廢棄農作物的途徑，可改善居民的生活環境；最后，使用沼氣這種綠色能源，效率更高，更環保，利于保護環境。總之，使用沼氣能夠提高農村居民的生活水平和改善生活質量，具有直接的經濟效益與社會效益。沼氣發生器(沼氣池或沼氣罐)是沼氣系統中的關鍵設備，幾十年來人們一直在不斷地對這一關鍵設備進行探索和改進。目前使用的沼氣發生器，大都為結構比較簡單的封閉式罐體結構，罐體內下部為發酵池，罐體上部有進料口和出氣口，為防止罐內壓力過大發生安全事故，一般都在罐體頂部安裝監測罐內壓力的壓力計、報警器及防爆泄壓閥。這種沼氣發生器采取一次性投料，物料的酸化和發酵不分開，采用大氣溫度下或太陽能加熱發酵，無機械攪拌，使用過程中存在以下缺點:1、由于采取一次性投料，在投入大量原料后，便密閉使其反應，直到原料耗盡，在此期間無暫停和重啟，沼氣發生器的啟動和停車所需時間長，相應的工作周期也較長。2、整個產氣過程產氣量不均衡，投料初期需要很長的預備期使物料酸化，反應末期物料基本消耗干凈，在這兩個階段產氣量少，而中期因物料充足且反應條件良好，產氣量大。3、沼氣發生器的運行不能進行調節和控制，反應中期產氣量大，沼氣發生器的安全性差。4、運行周期結束后需要大出料，費時費力。5、發生器體積龐大，使用不便，不利于保溫和加溫，即使是太陽能加熱，受氣候影響，冬季寒冷地區會停產或因產氣量不足導致無法用于農村居室采暖。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對上述現有沼氣發生器的缺點，提供一種體積小、可隨時進出料、產氣穩定可控、不需停產清池、能夠在氣溫較低情況下運行的半連續式加熱型沼氣發生罐。為實現上述目的，本專利技術提供的半連續式加熱型沼氣發生罐，包括密封的罐體；發酵池位于罐體內下部；罐體的上部有進料口和出氣口，頂部安裝有壓力計、報警器及防爆泄壓閥；其特點是:所述發酵池由同軸布置的圓筒形內間隔壁和外間隔壁將其分隔成容積大致相等的中心區、中間區和邊緣區；其中外間隔壁分為高度相等的平直段和高度凸起的頂板段，頂板段上沿具有平滑過渡的弧度；內間隔壁的上沿略高于外間隔壁平直段上沿，內間隔壁的下部設有一組使中心區與中間區相通的下開口 ；在邊緣區靠近外間隔壁的罐體底壁上開設有出料口 ；在發酵池內鋪設有為發酵池中沼液加熱保溫用的加熱管路，該加熱管路密封穿過罐體底部,引出罐體外；在罐體中部的內壁上設有向內凸出的水平平臺，平臺上鋪設有凹槽型的環形軌道，通過該平臺和環形軌道安裝有與所述發酵池相對應的酸化池裝置；該酸化池裝置包括一組形狀相同的酸化池；每個酸化池為上端開口下底封閉的槽型容器，水平截面為扇環形，容積與所述發酵池的中心區的容積相等；在每個酸化池的兩側壁面上、沿通過其重心的直線方向對稱設有支撐轉軸，該支撐轉軸利用軸承和套筒架設在相鄰兩酸化池之間，安裝于每個酸化池兩側的支架桿上的凹槽內；相鄰兩個酸化池共用一個支架桿，所有支架桿的內端均固定于中心固定環上，外端固定于外固定環上，構成連接為一體的酸化池支撐架；外固定環下面安裝有一組腳輪，腳輪置于所述環形軌道的凹槽內；外固定環的上表面固定有大齒圈；酸化池由酸化池驅動裝置驅動，轉動到所述發酵池外間隔壁的頂板段位置時，其底部觸及頂板段上沿、并繞兩側支撐轉軸向內側作90°翻轉；所述酸化池驅動裝置包括位于罐體外部的電動機、減速器、聯軸器1、主動磁轉子和位于罐體內部的從動磁轉子、驅動齒輪兩部分，通過屏蔽罩I將兩部分密封隔離；安裝于罐體外部的電動機通過減速器和聯軸器I帶動位于屏蔽罩I側壁外的主動磁轉子做旋轉運動，主動磁轉子通過磁耦合作用驅動位于屏蔽罩I側壁內的從動磁轉子做同步轉動，進而帶動固定于從動磁轉子轉軸上的驅動齒輪轉動；驅動齒輪與所述酸化池裝置中的大齒圈嚙合，驅動酸化池裝置整體旋轉；沿罐體中心軸向安裝有攪拌裝置，該攪拌裝置由位于上部的永磁驅動器、位于中部的攪拌器軸桿和位于下部的攪拌器組成；其中永磁驅動器包括位于罐體外部的驅動電機、聯軸器I1、外磁轉子和位于罐體內部的內磁轉子及與內磁轉子連成一體的攪拌器上段軸兩部分，通過屏蔽罩II將兩部分密封隔離；攪拌器上段軸通過十字滑塊聯軸器與攪拌器軸桿的上端連接，攪拌器軸桿的中部有一固定環，固定環下裝有推力軸承，推力軸承坐落于所述酸化池的中心固定環上，攪拌器軸桿穿過酸化池的中心固定環的中心孔伸入罐體下部，與攪拌器相連接；所述攪拌器由內攪拌器和外攪拌器組成，其中內攪拌器為直葉渦輪式攪拌器，套裝在攪拌器軸桿的下端，位于所述發酵池中心區的中部；外攪拌器由一組垂直穿過攪拌器軸桿下部的水平橫桿和懸吊于水平橫桿兩端的垂直槳葉構成，水平橫桿的高度略高于內間隔壁的上沿，兩端的垂直槳葉位于發酵池中間區的中部。位于罐體外有進出料裝置，該進出料裝置包括抽料混輸泵，與抽料混輸泵入口相連的出料管路和上料管路，與抽料混輸泵出口相連的進料管路和排渣管路，以及分別設置在出料管路、上料管路、進料管路和排洛管路上的閥門；出料管路與所述出料口相接，上料管路通往原料水解池，進料管路與所述進料口相接，排渣管路通往沼液殘渣收集處。在罐體的外表面包覆由保溫材料制成的保溫層。本專利技術半連續式加熱型沼氣發生罐，其工作過程和原理為:原料秸桿在進入沼氣發生罐之前，先進行粉碎和水解處理，即先將秸桿原料粉碎成尺寸合適的固體小顆粒，并在大氣環境下利用舊沼液浸泡適當時間，進行好氧水解反應，使之成為熟料；然后用抽料混輸泵經上料管路和進料管路將熟料送入沼氣發生罐內某一騰空的酸化池中，在密閉的沼氣發生罐內開始厭氧酸化并發酵反應產生少量沼氣；經過適當時間的酸化后，將該酸化池中的物料排放至發酵池的中心區中，通過調節發酵池溫度和攪拌器攪動時間及頻率，控制沼液中的發酵反應，開始大量產氣；在系統下一次補充原料的作業過程中，這些已經陳舊的物料被新補充進入發酵池中心區的新物料推動進入發酵池的中間區，進而在又一次補充原料作業時被推入發酵池的邊緣區，繼續進行著最后耗盡產氣物質的殘余反應，形成沼渣；最后，在沼氣發生罐再一次補充原料作業的起始步驟中，這些沼渣被抽料混輸泵經出料管路和排渣管路從罐中抽出成為沼肥；原料發酵反應產生的沼氣，平時儲存于沼氣發生罐的上部空間中備用，使用時經由沼氣發生罐頂部的供氣管路輸出。在氣溫較低時，在沼氣發酵罐中的加熱管路中通入熱水，為發酵池加熱。通過調節加熱溫度和控制投放原料的多少，可精準控制產氣量。本專利技術所提供的半連續式加熱型沼氣發生罐，其每次向罐內補充原料的作業流程如下:開啟抽料混輸泵，打開排渣管路閥和出料管路閥，將沼氣發生罐發酵池邊緣區中的沼渣抽出；關閉排渣管路閥和出料管路閥，停止抽料混輸泵；開動驅動系統，使酸化池裝置轉動一個酸化池區位，其中酸化時間最久的那個酸化池轉過罐底外間隔壁本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半連續式加熱型沼氣發生罐，包括密封的罐體（1）；發酵池位于罐體內下部；罐體的上部有進料口（204）和出氣口（205），頂部安裝有壓力計（801）、報警器（804）及防爆泄壓閥（803）；其特征是：所述發酵池由同軸布置的圓筒形內間隔壁（104）和外間隔壁（105）將其分隔成容積大致相等的中心區（106）、中間區（107）和邊緣區（108）；其中外間隔壁（105）分為高度相等的平直段和高度凸起的頂板段，頂板段上沿（111）具有平滑過渡的弧度；內間隔壁（104）的上沿略高于外間隔壁（105）平直段上沿（109），內間隔壁的下部設有一組使中心區與中間區相通的下開口（110）；在邊緣區（108）靠近外間隔壁（105）的罐體底壁上開設有出料口（112）；在發酵池內鋪設有為發酵池中沼液加熱保溫用的加熱管路（113），該加熱管路密封穿過罐體底部，引出罐體外；在罐體（1）中部的內壁上設有向內凸出的水平平臺（114），平臺上鋪設有凹槽型的環形軌道（115），通過該平臺和環形軌道安裝有與所述發酵池相對應的酸化池裝置；該酸化池裝置包括一組形狀相同的酸化池（301）；每個酸化池為上端開口下底封閉的槽型容器，水平截面為扇環形，容積與所述發酵池的中心區（106）的容積相等；在每個酸化池的兩側壁面上、沿通過其重心的直線方向對稱設有支撐轉軸（308），該支撐轉軸利用軸承（309）和套筒（305）架設在相鄰兩酸化池之間，安裝于每個酸化池兩側的支架桿（302）上的凹槽內；相鄰兩個酸化池共用一個支架桿，所有支架桿的內端均固定于中心固定環（303）上，外端固定于外固定環（304）上，構成連接為一體的酸化池支撐架；外固定環（304）下面安裝有一組腳輪（307），腳輪置于所述環形軌道（115）的凹槽內；外固定環的上表面固定有大齒圈（306）；酸化池由酸化池驅動裝置（4）驅動，轉動到所述發酵池外間隔壁（105）的頂板段位置時，其底部觸及頂板段上沿（111）、并繞兩側支撐轉軸向內側作90°翻轉；所述酸化池驅動裝置（4）包括位于罐體外部的電動機（401）、減速器（402）、聯軸器Ⅰ（407）、主動磁轉子（403）和位于罐體內部的從動磁轉子（408）、驅動齒輪（406）兩部分，通過屏蔽罩Ⅰ（404）將兩部分密封隔離；安裝于罐體外部的電動機（401）通過減速器（402）和聯軸器Ⅰ（407）帶動位于屏蔽罩Ⅰ側壁外的主動磁轉子（403）做旋轉運動，主動磁轉子通過磁耦合作用驅動位于屏蔽罩Ⅰ側壁內的從動磁轉子（408）做同步轉動，進而帶動固定于從動磁轉子轉軸（408）上的驅動齒輪（406）轉動；驅動齒輪與所述酸化池裝置中的大齒圈（306）嚙合，驅動酸化池裝置整體旋轉；沿罐體中心軸向安裝有攪拌裝置，該攪拌裝置由位于上部的永磁驅動器、位于中部的攪拌器軸桿（502）和位于下部的攪拌器組成；其中永磁驅動器包括位于罐體外部的驅動電機（505）、聯軸器Ⅱ（506）、外磁轉子（507）和位于罐體內部的內磁轉子（509）及與內磁轉 子連成一體的攪拌器上段軸（510）兩部分，通過屏蔽罩Ⅱ（508）將兩部分密封隔離；攪拌器上段軸（510）通過十字滑塊聯軸器（513）與攪拌器軸桿（502）的上端連接，攪拌器軸桿的中部有一固定環（514），固定環下裝有推力軸承（515），推力軸承坐落于所述酸化池的中心固定環（514）上，攪拌器軸桿穿過酸化池的中心固定環（303）的中心孔伸入罐體下部，與攪拌器相連接；位于罐體外有進出料裝置，該進出料裝置包括抽料混輸泵（601），與抽料混輸泵入口相連的出料管路（602）和上料管路（603），與抽料混輸泵出口相連的進料管路（604）和排渣管路（605），以及分別設置在出料管路、上料管路、進料管路和排渣管路上的閥門；出料管路與所述出料口（112）相接，上料管路通往原料水解池，進料管路與所述進料口（204）相接，排渣管路通往沼液殘渣收集處。...

【技術特征摘要】
1.一種半連續式加熱型沼氣發生罐，包括密封的罐體(1);發酵池位于罐體內下部；罐體的上部有進料口(204)和出氣口(205)，頂部安裝有壓力計(801)、報警器(804)及防爆泄壓閥(803);其特征是: 所述發酵池由同軸布置的圓筒形內間隔壁(104)和外間隔壁(105)將其分隔成容積大致相等的中心區(106)、中間區(107)和邊緣區(108);其中外間隔壁(105)分為高度相等的平直段和高度凸起的頂板段，頂板段上沿(111)具有平滑過渡的弧度；內間隔壁(104)的上沿略高于外間隔壁(105)平直段上沿(109)，內間隔壁的下部設有一組使中心區與中間區相通的下開口(110);在邊緣區(108)靠近外間隔壁(105)的罐體底壁上開設有出料口(112);在發酵池內鋪設有為發酵池中沼液加熱保溫用的加熱管路(113)，該加熱管路密封穿過罐體底部,引出罐體外； 在罐體(1)中部的內壁上設有向內凸出的水平平臺(114)，平臺上鋪設有凹槽型的環形軌道(115)，通過該平臺和環形軌道安裝有與所述發酵池相對應的酸化池裝置；該酸化池裝置包括一組形狀相同的酸化池(301);每個酸化池為上端開口下底封閉的槽型容器，水平截面為扇環形，容積與所述發酵池的中心區(106)的容積相等；在每個酸化池的兩側壁面上、沿通過其重心的直線方向對稱設有支撐轉軸(308)，該支撐轉軸利用軸承(309)和套筒(305)架設在相鄰兩酸化池之間，安裝于每個酸化池兩側的支架桿(302)上的凹槽內；相鄰兩個酸化池共用一個支架桿，所有支架桿的內端均固定于中心固定環(303)上,外端固定于外固定環(304)上，構成連接為一體的酸化池支撐架；外固定環(304)下面安裝有一組腳輪(307)，腳輪置于所述環形軌道(115)的凹槽內；外固定環的上表面固定有大齒圈(306)；酸化池由酸化池驅動裝置(4)驅動，轉動到所述發酵池外間隔壁(105)的頂板段位置時，其底部觸及頂板段上沿(111)、并繞兩側支撐轉軸向內側作90°翻轉； 所述酸化池驅動裝置(4)包括位于罐體外部的電動機(401)、減速器(402)、聯軸器I(407),主動磁轉子(403)·和位于罐體內部的從動磁轉子(408)、驅動齒輪(406)兩部分，通過屏蔽罩I (404)將兩部分密...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁濟琳，張世偉，呂繼東，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：