一種沼氣的製備工藝的製作方法

2023-07-12 06:30:21

本發明涉及一種製備工藝，特別是一種沼氣的製備工藝。

背景技術：

沼氣，是各種有機物質，在隔絕空氣(還原條件)，並在適宜的溫度和ph值下，經過微生物的發酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣屬於二次能源，並且是可再生能源。沼氣除直接燃燒用於炊事、烘乾農副產品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內燃機的燃料以及生產甲醇、福馬林、四氯化碳等化工原料。

經檢索，如中國專利文獻公開了一種沼氣的生產方法【申請號：201210314402.x；公開號：cn102796766a】。這種沼氣的生產方法，其特徵在於：包括以下步驟：(1)原料預處理：將蠶沙乾燥、粉碎、過篩，得幹蠶沙粉；(2)厭氧發酵：將幹蠶沙粉和接種物加入發酵裝置中並混勻，加水調幹蠶沙粉和接種物的總固體含量總和至6-10％，使用ph調節劑調ph至6.5-7.5，厭氧發酵；即得沼氣。

該專利中公開的生產方法雖然生產成本低，但是，該生產方法的步驟過於複雜，需要花費較長的等待時間，生產速度慢，因此，設計出一種沼氣的製備工藝是很有必要的。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種沼氣的製備工藝，該製備工藝具有生產快速的特點。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種沼氣的製備工藝，其特徵在於，包括以下步驟：

a、稱取農作物秸稈32-40份、豬糞20-25份、牛糞10-18份、象草5-10份、纖維素酶8-15份、蛋白酶7-14份、米皮糠3-8份、菌渣16-24份、沼渣9-14份和添加劑1-3份；

b、將農作物秸稈通過切碎機進行切碎，並加水調節其濃度至35-50％，在溫度為36-42℃下恆溫酸化3-5天，得到酸化料液；

c、將步驟b中得到的酸化料液、豬糞、牛糞、象草、纖維素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加劑加入到沼氣池中，混合均勻後，在溫度為42-58℃下恆溫發酵4-8天，控制ph值在6.8-7.2；

d、將恆溫發酵過程產生的沼氣通過收集袋進行收集。

採用以上工藝，通過將酸化料液、豬糞、牛糞、象草、纖維素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加劑加入到沼氣池中，採用恆溫發酵的方式，從而可加快沼氣的生產速度，有效縮短了發酵時間，生產快速。

所述步驟a中的農作物秸稈為花生秸稈、玉米秸稈、大豆秸稈、油菜秸稈、稻草秸稈中的一種或多種。

採用以上材料，可大大降低生產所需的成本。

所述步驟a中的添加劑為尿素或活性炭粉末。

所述步驟a中的沼渣的含水量為38-46％。

所述步驟c中的沼氣池包括工作檯，工作檯上固定有池體，池體上分別安裝有壓力表、溫溼度儀和ph監測儀，壓力表、溫溼度儀和ph監測儀通過線路均與控制器相連，控制器通過線路與計算機相連，池體上還連接有加料管和出氣管，加料管上依次設置有第一電磁閥和第一單向閥，出氣管上設置有第二電磁閥和第二單向閥，工作檯上還設置有能對池體內的原料進行攪拌的攪拌機構。

沼氣池的工作原理如下：將各類原料從加料管加入到池體內，通過壓力表、溫溼度儀和ph監測儀將各項參數信號傳遞給控制器，控制器將信號傳遞給計算機，計算機對信號進行分析和處理，將池體內的各項參數調節到所需值，通過攪拌機構將各類原料攪拌均勻，發酵效果好。

所述攪拌機構包括轉軸、安裝板、氣囊、氣泵和轉動環，轉軸豎直設置在池體內，轉軸上端伸出池體與一能帶動其轉動的驅動結構相連，安裝板固定在轉軸中部，安裝板上固定有具有兩根輸出軸的減速電機，減速電機的輸出軸水平設置，減速電機的輸出軸端部通過轉動杆和攪拌盒相連，攪拌盒底部具有空腔，攪拌盒底部開設有若干與空腔相連通的通孔，氣囊設置在空腔內，氣囊通過輸氣管和氣泵相連，攪拌盒內還設置有轉動輥一和轉動輥二，轉動輥一的側部具有呈螺旋形的切割片一，轉動輥一的端部與轉動電機一相連，轉動輥二的側部具有呈螺旋形的切割片二，轉動輥二的端部與轉動電機二相連，轉動環固定在轉軸下端，轉動環上設置有若干擺杆，擺杆一端和轉動環相鉸接，擺杆另一端固定有呈三角形的切割刀片。

採用以上結構，通過氣泵將外界空氣輸送到氣囊中，氣囊將通孔遮擋住，通過驅動結構帶動轉軸轉動，轉軸帶動安裝板轉動，安裝板帶動攪拌盒轉動，也控制減速電機的輸出軸轉動，減速電機的輸出軸帶動轉動杆轉動，轉動杆帶動攪拌盒轉動，攪拌盒可以隨著轉軸轉動，也可以隨著轉動杆轉動；同時，轉軸帶動轉動環轉動，轉動環帶動擺杆轉動，擺杆根據轉動的速度快慢能夠上下擺動，通過切割刀片將原料切碎；通過氣泵將氣囊中的空氣排出，氣囊不將通孔遮擋住，隨著轉軸帶動攪拌盒轉動，原料進入到攪拌盒內，控制轉動電機一和轉動電機二轉動，轉動電機一和轉動電機二分別帶動轉動輥一和轉動輥二轉動，通過切割片一和切割片二將攪拌盒中的原料切碎，從而將原料充分攪拌均勻，且原料大小一致性，攪拌快速。

所述輸氣管上還設置有流量調節閥。

採用以上結構，通過流量調節閥可調節輸氣管中的氣流大小，調節方便。

所述池體上部設置有導料結構，導料結構包括導料盤、安裝環和振動電機一，安裝環固定在轉軸上，且安裝環位於加料管與安裝板之間，導料盤通過彈簧一固定在安裝環上，導料盤的截面呈v形，導料盤上開設有若干出料孔，振動電機一通過連接杆一固定在導料盤上。

採用以上結構，轉軸帶動安裝環轉動，加料管中的原料掉落到導料盤上，由於導料盤的截面呈v形，原料會嚮導料盤內部移動，同時，導料盤轉動產生的離心力使部分原料向外移動，通過振動電機一使導料盤上下抖動，從而可使原料均勻掉落到整個池體內，導料效果好。

所述導料盤的材料為不鏽鋼。

所述驅動結構包括驅動電機、主動輪、從動輪和鏈帶，驅動電機通過支架固定在工作檯上，驅動電機的輸出軸豎直向上，主動輪固定在驅動電機的輸出軸端部，從動輪固定在轉軸上端，鏈帶套設在主動輪與從動輪之間。

採用以上結構，控制驅動電機的輸出軸轉動，驅動電機的輸出軸帶動主動輪轉動，主動輪通過鏈帶帶動從動輪轉動，從動輪帶動轉軸轉動，從而可使轉軸轉動。

所述池體底部還設置有輔助機構，輔助機構包括具有彈性的輔助片、擺動條、移動板、抖動板、步進電機和振動電機二，輔助片固定在池體下部，且輔助片位於轉動環下方，輔助片將池體內部分成上腔體和下腔體，輔助片上還固定有若干鐵片，移動板設置在下腔體內，移動板與一能帶動其來回移動的移動結構相連，抖動板通過彈簧二固定在移動板上，步進電機固定在抖動板中部，步進電機的輸出軸水平設置，步進電機的輸出軸端部和擺動條中部相連，擺動條上固定有電磁鐵，且電磁鐵能與鐵片相接觸，振動電機二通過連接杆二固定在抖動板上。

採用以上結構，通過移動結構帶動移動板來回移動，移動板帶動抖動板來回移動，抖動板帶動擺動條來回移動，將擺動條移動到所需位置，通過電磁鐵將相應的鐵片吸住，控制步進電機的輸出軸轉動，步進電機的輸出軸帶動擺動條轉動，擺動條呈傾斜狀態，使輔助片產生變形，同時，通過振動電機二使擺動條上下抖動，從而可使底部的原料能夠需要進行來回流動，減少攪拌所需的時間，輔助效果好。

所述輔助片的材料為橡膠。

採用以上材料，可使輔助片具有較好的形變性能。

所述移動板兩端還固定有支撐杆，支撐杆上設置有能對輔助片進行支撐的滾輪。

採用以上結構，通過滾輪可對輔助片進行支撐，使其不需要變形的位置保持原有狀態。

所述移動結構包括安裝條、導軌、滑塊、伺服電機、齒輪和齒條，安裝條設置在下腔體內，導軌水平固定在安裝條上，滑塊設置在導軌上，齒條水平固定在安裝條上，且齒條與導軌相互平行，伺服電機固定在滑塊上，伺服電機的輸出軸豎直向下，伺服電機的輸出軸端部和齒輪相連，且齒輪與齒條相嚙合，移動板固定在滑塊上。

採用以上結構，控制伺服電機的輸出軸轉動，伺服電機的輸出軸帶動齒輪轉動，齒輪與齒條逐漸相嚙合使滑塊沿著導軌來回移動，滑塊帶動移動板來回移動，從而可使移動板來回移動。

所述導軌兩端還固定有限位塊。

採用以上結構，通過限位塊可對滑塊進行限位，使其在正常工作範圍內移動，限位可靠。

與現有技術相比，本沼氣的製備工藝具有該優點：通過將酸化料液、豬糞、牛糞、象草、纖維素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加劑加入到沼氣池中進行恆溫發酵，從而可加快沼氣的生產速度，有效縮短了發酵時間，生產快速。

附圖說明

圖1是本發明的平面結構示意圖。

圖2是圖1中a處的局部放大圖。

圖3是本發明拆去部分的平面結構示意圖。

圖中，1、工作檯；2、控制器；3、池體；4、鐵片；5、輔助片；6、切割刀片；7、擺杆；8、轉動環；9、安裝板；11、安裝環；12、振動電機一；13、連接杆一；14、導料盤；14a、出料孔；15、第二電磁閥；16、第二單向閥；17、出氣管；18、第一電磁閥；19、第一單向閥；21、加料管；22、從動輪；23、轉軸；24、壓力表；25、溫溼度儀；26、ph監測儀；27、鏈帶；28、主動輪；29、驅動電機；30、支架；31、減速電機；32、攪拌盒；32a、通孔；33、轉動杆；34、計算機；35、齒條；36、導軌；37、安裝條；38、齒輪；39、伺服電機；41、滑塊；42、移動板；43、支撐杆；44、抖動板；45、滾輪；46、電磁鐵；47、擺動條；48、步進電機；49、連接杆二；51、振動電機二；52、彈簧二；53、氣囊；54、流量調節閥；55、輸氣管；56、氣泵；57、轉動電機二；58、轉動電機一；59、轉動輥一；61、切割片一；62、轉動輥二；63、切割片二。

具體實施方式

以下是本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並不限於這些實施例。

本沼氣的製備工藝，包括以下步驟：

a、稱取農作物秸稈32-40份、豬糞20-25份、牛糞10-18份、象草5-10份、纖維素酶8-15份、蛋白酶7-14份、米皮糠3-8份、菌渣16-24份、沼渣9-14份和添加劑1-3份；在本實施例中，稱取農作物秸稈35份、豬糞22份、牛糞12份、象草7份、纖維素酶10份、蛋白酶8份、米皮糠4份、菌渣20份、沼渣11份和添加劑2份；纖維素酶、蛋白酶、菌渣和沼渣均採用市場上可以買到的現有產品；

b、將農作物秸稈通過切碎機進行切碎，並加水調節其濃度至35-50％，在溫度為36-42℃下恆溫酸化3-5天，得到酸化料液；在本實施例中，將農作物秸稈通過切碎機進行切碎，並加水調節其濃度至43％，在溫度為39℃下恆溫酸化4天，得到酸化料液；

c、將步驟b中得到的酸化料液、豬糞、牛糞、象草、纖維素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加劑加入到沼氣池中，混合均勻後，在溫度為42-58℃下恆溫發酵4-8天，控制ph值在6.8-7.2；在本實施例中，將步驟b中得到的酸化料液、豬糞、牛糞、象草、纖維素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加劑加入到沼氣池中，混合均勻後，在溫度為45℃下恆溫發酵7天，控制ph值在6.9；

d、將恆溫發酵過程產生的沼氣通過收集袋進行收集。

採用該工藝，通過將酸化料液、豬糞、牛糞、象草、纖維素酶、蛋白酶、米皮糠、菌渣、沼渣和添加劑加入到沼氣池中，採用恆溫發酵的方式，從而可加快沼氣的生產速度，有效縮短了發酵時間，生產快速。

步驟a中的農作物秸稈為花生秸稈、玉米秸稈、大豆秸稈、油菜秸稈、稻草秸稈中的一種或多種，在本實施例中，步驟a中的農作物秸稈為花生秸稈；採用該材料，可大大降低生產所需的成本。

步驟a中的添加劑為尿素或活性炭粉末，在本實施例中，步驟a中的添加劑為尿素。

步驟a中的沼渣的含水量為38-46％，在本實施例中，步驟a中的沼渣的含水量為41％。

如圖1-圖3所示，步驟c中的沼氣池包括工作檯1，工作檯1上固定有池體3，在本實施例中，工作檯1上通過螺栓連接的方式固定有池體3；池體3上分別安裝有壓力表24、溫溼度儀25和ph監測儀26，在本實施例中，壓力表24、溫溼度儀25和ph監測儀26均採用市場上可以買到的現有產品；壓力表24、溫溼度儀25和ph監測儀26通過線路均與控制器2相連，在本實施例中，控制器2採用市場可以買到的單片機，單片機控制壓力表、溫溼度儀和ph監測儀的程序為現有，其程序不需要重新編輯；控制器2通過線路與計算機34相連，在本實施例中，控制器2通過線路與計算機34相連採用的是現有技術；池體3上還連接有加料管21和出氣管17，加料管21上依次設置有第一電磁閥18和第一單向閥19，出氣管17上設置有第二電磁閥15和第二單向閥16，工作檯1上還設置有能對池體3內的原料進行攪拌的攪拌機構。

攪拌機構包括轉軸23、安裝板9、氣囊53、氣泵56和轉動環8，轉軸23豎直設置在池體3內，轉軸23上端伸出池體3與一能帶動其轉動的驅動結構相連，安裝板9固定在轉軸23中部，在本實施例中，安裝板9通過焊接的方式固定在轉軸23中部；安裝板9上固定有具有兩根輸出軸的減速電機31，在本實施例中，減速電機31採用市場上可以買到的現有產品；減速電機31的輸出軸水平設置，減速電機31的輸出軸端部通過轉動杆33和攪拌盒32相連，攪拌盒32底部具有空腔，攪拌盒32底部開設有若干與空腔相連通的通孔32a，在本實施例中，通孔32a的數量為二十個；氣囊53設置在空腔內，氣囊53通過輸氣管55和氣泵56相連，攪拌盒32內還設置有轉動輥一59和轉動輥二62，轉動輥一59的側部具有呈螺旋形的切割片一61，轉動輥一59的端部與轉動電機一58相連，在本實施例中，轉動電機一58固定在攪拌盒32上；轉動輥二62的側部具有呈螺旋形的切割片二63，轉動輥二62的端部與轉動電機二57相連，在本實施例中，轉動電機二57固定在攪拌盒32上；轉動環8固定在轉軸23下端，在本實施例中，轉動環8通過焊接的方式固定在轉軸23下端；轉動環8上設置有若干擺杆7，在本實施例中，擺杆7的數量為三十根；擺杆7一端和轉動環8相鉸接，擺杆7另一端固定有呈三角形的切割刀片6，在本實施例中，每根擺杆7上切割刀片6的數量為六個。

輸氣管55上還設置有流量調節閥54；採用該結構，通過流量調節閥54可調節輸氣管55中的氣流大小，調節方便。

池體3上部設置有導料結構，導料結構包括導料盤14、安裝環11和振動電機一12，安裝環11固定在轉軸23上，在本實施例中，安裝環11通過焊接的方式固定在轉軸23上；且安裝環11位於加料管21與安裝板9之間，導料盤14通過彈簧一固定在安裝環11上，導料盤14的截面呈v形，導料盤14上開設有若干出料孔14a，在本實施例中，出料孔14a的數量為三十個；振動電機一12通過連接杆一13固定在導料盤14上。

導料盤14的材料為不鏽鋼。

驅動結構包括驅動電機29、主動輪28、從動輪22和鏈帶27，驅動電機29通過支架30固定在工作檯1上，在本實施例中，支架30通過焊接的方式固定在工作檯1上，驅動電機29通過螺栓連接的方式固定在支架30上；驅動電機29的輸出軸豎直向上，主動輪28固定在驅動電機29的輸出軸端部，在本實施例中，主動輪28通過鍵連接的方式固定在驅動電機29的輸出軸端部；從動輪22固定在轉軸23上端，在本實施例中，從動輪22通過鍵連接的方式固定在轉軸23上端；鏈帶27套設在主動輪28與從動輪22之間。

池體3底部還設置有輔助機構，輔助機構包括具有彈性的輔助片5、擺動條47、移動板42、抖動板44、步進電機48和振動電機二51，輔助片5固定在池體3下部，且輔助片5位於轉動環8下方，輔助片5將池體3內部分成上腔體和下腔體，輔助片5上還固定有若干鐵片4，在本實施例中，鐵片4的數量為二十個；移動板42設置在下腔體內，移動板42與一能帶動其來回移動的移動結構相連，抖動板44通過彈簧二52固定在移動板42上，步進電機48固定在抖動板44中部，在本實施例中，步進電機48通過螺栓連接的方式固定在抖動板44中部；步進電機48的輸出軸水平設置，步進電機48的輸出軸端部和擺動條47中部相連，在本實施例中，步進電機48的輸出軸端部通過焊接的方式和擺動條47中部相連；擺動條47上固定有電磁鐵46，在本實施例中，擺動條47上通過螺栓連接的方式固定有電磁鐵46；且電磁鐵46能與鐵片4相接觸，振動電機二51通過連接杆二49固定在抖動板44上；採用該結構，控制伺服電機39的輸出軸帶動齒輪38轉動，齒輪38與齒條35逐漸相嚙合使滑塊41沿著導軌36來回移動，滑塊41帶動移動板42來回移動，移動板42帶動抖動板44來回移動，抖動板44帶動擺動條47來回移動，將擺動條47移動到所需位置，通過電磁鐵46將相應的鐵片4吸住，控制步進電機48的輸出軸帶動擺動條47轉動，擺動條47呈傾斜狀態，使輔助片5產生變形，同時，通過振動電機二51使擺動條47上下抖動，從而可使底部的原料能夠需要進行來回流動，減少攪拌所需的時間，輔助效果好。

輔助片5的材料為橡膠；採用該材料，可使輔助片5具有較好的形變性能。

移動板42兩端還固定有支撐杆43，支撐杆43上設置有能對輔助片5進行支撐的滾輪45；採用該結構，通過滾輪45可對輔助片5進行支撐，使其不需要變形的位置保持原有狀態。

移動結構包括安裝條37、導軌36、滑塊41、伺服電機39、齒輪38和齒條35，安裝條37設置在下腔體內，導軌36水平固定在安裝條37上，在本實施例中，導軌36通過螺栓連接的方式固定在安裝條37上；滑塊41設置在導軌36上，齒條35水平固定在安裝條37上，在本實施例中，齒條35通過螺栓連接的方式固定在安裝條37上；且齒條35與導軌36相互平行，伺服電機39固定在滑塊41上，在本實施例中，伺服電機39通過螺栓連接的方式固定在滑塊41上；伺服電機39的輸出軸豎直向下，伺服電機39的輸出軸端部和齒輪38相連，且齒輪38與齒條35相嚙合，移動板42固定在滑塊41上，在本實施例中，移動板42通過螺栓連接的方式固定在滑塊41上。

導軌36兩端還固定有限位塊；採用該結構，通過限位塊可對滑塊41進行限位，使其在正常工作範圍內移動，限位可靠。

沼氣池的工作原理如下：通過壓力表24、溫溼度儀25和ph監測儀26將各項參數信號傳遞給控制器2，控制器2將信號傳遞給計算機34，計算機34對信號進行分析和處理，將池體3內的各項參數調節到所需值；控制驅動電機29的輸出軸帶動主動輪28轉動，主動輪28通過鏈帶27帶動從動輪22轉動，從動輪22帶動轉軸23轉動，轉軸23帶動安裝環11轉動，加料管21中的原料掉落到導料盤14上，由於導料盤14的截面呈v形，原料會嚮導料盤14內部移動，同時，導料盤14轉動產生的離心力使部分原料向外移動，通過振動電機一12使導料盤14上下抖動，使原料均勻掉落到整個池體3內；通過氣泵56將外界空氣輸送到氣囊53中，氣囊53將通孔32a遮擋住，轉軸23帶動安裝板9轉動，安裝板9帶動攪拌盒32轉動，也控制減速電機31的輸出軸帶動轉動杆33轉動，轉動杆33帶動攪拌盒32轉動，攪拌盒32可以隨著轉軸23轉動，也可以隨著轉動杆33轉動；同時，轉軸23帶動轉動環8轉動，轉動環8帶動擺杆7轉動，擺杆7根據轉動的速度快慢能夠上下擺動，通過切割刀片6將原料切碎；通過氣泵56將氣囊53中的空氣排出，氣囊53不將通孔32a遮擋住，隨著轉軸23帶動攪拌盒32轉動，原料進入到攪拌盒32內，控制轉動電機一58和轉動電機二57分別帶動轉動輥一59和轉動輥二62轉動，通過切割片一61和切割片二63將攪拌盒32中的原料切碎，將原料充分攪拌均勻，從而可確保具有好的發酵效果。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。