寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統的製作方法
2023-04-28 05:32:36 1
專利名稱：寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於環境保護與可再生能源領域，特別涉及一種關於寒冷地區 規模化畜禽養殖場糞便和農作物秸稈等農業固體有機廢棄物無害化處理的沼氣 幹法厭氧發酵裝置及系統。
背景技術：
我國是一個農業大國，農業生產中產生的廢棄物種類繁多，數量巨大，但 是只有其中的一小部分得到有效利用，農業資源被嚴重破壞和浪費的情況十分 嚴重。這些廢棄物既是寶貴資源，又是嚴重汙染源，若不經妥善處理排入環境， 將會造成環境汙染、自然生態惡化。充分有效地利用農業廢棄物，不僅對合理 利用農業生產與生活資源、減少環境汙染、改善農村生態環境具有十分重要的 意義，而且在世界能源日益枯竭、人均佔有量日漸減少的情況下、農業固體廢 棄物作為一種能源，它的綜合利用及其資源化方面的研究也將對人類的生存產 生重大影響。因此，農業廢棄物的無害化處理及資源化利用問題，就成為當今 農業與農村持續發展中的一個重要課題。
利用現有的固體廢棄物好氧堆肥技術，可以使部分農業固體廢棄物轉化為 有機肥料。但傳統的有機肥集造、利用方式已經不能夠適應現代農業發展的需 要。利用現有的溼法沼氣厭氧發酵技術處理高濃度固體有機廢棄物，需要添加 大量的水，因此，冬季耗能大，處理效率低，運行和後處理成本高。如何採用 恰當的技術路線和方案，以現代農業工程技術手段大規模地利用和轉化農業固 體有機廢棄物資源，變廢為寶，是我國當前迫切需要解決的問題之一。
幹法厭氧發酵不需要向物料中添加稀釋水，通過應用新型生物反應器和與 之相配套的厭氧發酵工藝，可以在增加產氣量、提高運行負荷、簡化後處理工 序、降低生產成本的條件下，獲得優質的沼氣能源和優質的沼肥，並且不會對 環境產生二次汙染。可廣泛應用於畜禽糞便、農作物秸稈、食品加工廢棄物、 發酵工業加工廢棄物和生活垃圾等農業固體廢棄物的處理。可以預見幹法厭氧 發酵將在我國生態家園和社會主義新農村的建設上發揮重要的作用，並促進我 國沼氣發電以及生物質產業的大力發展，拓展新一代生物質能技術領域，在我國的循環經濟建設、清潔生產和和諧社會的建設上發揮重要作用。 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幹法沼氣發酵裝置進 出料難，發酵原料傳熱傳質不均勻，沼氣發酵越冬生產的溫度保障等問題。提 供一種適於北方寒冷地區的無害化處理畜禽養殖糞便及農作物秸稈等農業固體 有機廢棄物的規模化幹法沼氣製取系統。
本實用新型是這樣設計的-
一種寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統，其特徵是主要由沼氣發酵槽、 雙層膜日光溫室、沼氣鍋爐、熱空氣回流管、太陽能集熱裝置、攪拌車構成； 所述沼氣發酵槽包括槽體、橡膠密封膜、壓膜網框和氣漲管，其中橡膠密封膜 覆蓋於槽體頂面與側面敞口處，橡膠密封膜上面裝有壓膜網框；所述沼氣發酵 槽的外部設置有雙層膜日光溫室，底部設置有加熱管，加熱管分別與沼氣鍋爐 和太陽能集熱裝置連接；所述沼氣發酵槽上部靠近雙層膜日光溫室頂部設有熱 空氣回流管；所述沼氣發酵槽的槽體上設置有攪拌車；所述沼氣發酵槽的槽體 上設有閉合的C型槽，C型槽內壓入橡膠密封膜和氣漲管；所述的沼氣發酵槽的 槽體兩側牆上設有導軌，發酵槽前設有換軌車；所述的沼氣發酵槽的槽體一側 設置有出氣管；所述沼氣發酵槽的槽體採用三面圍牆一面敞開的形狀，頂面與 一側面敞開。
本發明的有益效果是採用上述設計的寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統， 沼氣發酵槽的槽體採用三面圍牆一面敞開的形狀，頂面與一側面敞開，機動車 和攪拌車可以進入，進出料與攪拌混合發酵原料特別方便。沼氣發酵槽的槽體 兩側牆上設有導軌，攪拌車可以在導軌上行走，攪拌混合發酵原料，從而解決 發酵原料傳熱傳質不均勻的問題。沼氣發酵槽通過雙層膜日光溫室、沼氣鍋爐 加熱、太陽能集熱裝置集熱以及熱空氣強制通風共同作用來提高沼氣發酵原料 的溫度，可以很好地保證寒冷地區冬季正常生產沼氣。以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明
圖1是本實用新型的結構示意圖
4圖l中l.沼氣鍋爐，2.C型槽，3.氣漲管，4.太陽能集熱裝置，5.熱空 氣回流管，6.壓膜網框，7.橡膠密封膜，8.雙層膜日光溫室，9.換軌車，10. 導軌，ll.攪拌車，12.槽體，13.加熱管，14.出氣管。
具體實施方式
如
圖1所示，該寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統主要由沼氣發酵槽、雙 層膜日光溫室8、沼氣鍋爐l、熱空氣回流管5、太陽能集熱裝置4、攪拌車ll 構成，其中沼氣發酵槽包括槽體12、橡膠密封膜7、壓膜網框6和氣漲管3。以 沼氣發酵槽內總容積的80%為每次進料量，發酵原料為豬糞和秸稈，取鮮豬糞 體積為每次進料量的1/3，幹秸稈鍘切成10 15mm的秸稈段，體積為每次進料 量的1/3裝入沼氣發酵槽內，用攪拌車11攪拌均勻，進行耗氧處理7天，每天 攪拌2次，溫度可達到65 70°C，然後加入30%左右接種物攪拌均勻，此時溫 度降為35。C左右，將攪拌車11沿著導軌10退到換軌車9上，換軌車9可以將 攪拌車11送給各個發酵槽。將橡膠密封膜7覆蓋在槽體敞口處，並將橡膠密封 膜7和氣漲管3壓入C型槽2內，壓上壓膜網框6，用快速壓緊裝置壓緊，給氣 漲管充氣，使橡膠密封膜7密封覆蓋槽體12，進行幹法厭氧發酵生產沼氣，此 過程大約30天左右。沼氣發酵槽的外部設置有雙層膜日光溫室8，雙層膜日光 溫室8可有效的將太陽短波吸收到雙層膜日光溫室內，提高溫室內的溫度，同 時，雙層膜的空氣夾層具有很好的保溫作用。沼氣發酵槽底部設置有加熱管13， 加熱管分別與沼氣鍋爐1和太陽能集熱裝置4連接，用來提高發酵原料的發酵 溫度。沼氣發酵槽上部靠近雙層膜日光溫室8頂部設有熱空氣回流管5，熱空氣 回流管5與風機聯接，可以將棚內上部空間的熱空氣強制通風到發酵槽底部， 提高發酵原料的發酵溫度。沼氣發酵槽通過雙層膜日光溫室8、沼氣鍋爐l、太 陽能集熱裝置4以及熱空氣強制通風共同作用來提高沼氣發酵原料的溫度，保 證寒冷地區冬季正常生產沼氣。沼氣發酵槽內產生的沼氣經出氣管14由空壓機 抽出，經過脫水、脫硫成為清潔燃料。厭氧發酵後的殘留物一部分做為接種物， 用於厭氧發酵，其餘部分通過簡單好氧處理成為優質綠色有機肥，或者經過加 工處理作為商品肥出售。
環境效益
推廣利用沼氣幹法厭氧發酵技術，可以有效地處理畜禽糞便、農作物秸稈和城市垃圾等固體可發酵有機廢棄物，消除畜禽糞便、農作物秸稈和城市垃圾 等固體可發酵有機廢棄物對地表水、地下水、大氣環境汙染以及微生物汙染， 提高農村及城市環境質量，環境效益巨大。 經濟效益
以年養牛400頭的養牛場為例，年產鮮牛糞約1000t，需建設一套反應體積
為330m3的幹法厭氧發酵裝置，年處理鮮牛糞1000t，同時可處理農作物秸稈 200t，年生產沼氣9. 8萬r^,生產沼肥1080t。投入成本約120萬元。
(1) 產出效益
1) 根據工藝要求，每個發酵周期為40d，其中厭氧發酵為30d，年產沼氣 1. 1 m7(m3 d) X330 m3X (360/40X30) d二9. 8萬m3，每立方米沼氣售價為1. 2 元，效益二1.2X9. 8萬元=11.76萬元。
2) 年產沼肥0.9X (1000+200) t=1080t，每噸沼肥售價500元，效益=500 X 1080/10000萬元=54萬元。
以上兩項合計收益=11.76+54 =65. 76萬元。
(2) 運行成本
1) 投料成本所投料為牛糞與秸稈，牛糞價格為50元/t，秸稈經加工 後價格為200元/t，投料年成本二 (50X1000/10000+200X200/10000)萬元二9 萬元。
2) 用電成本年用電成本約為l萬元。
3) 管理費用日常管理人工費平均每年l萬元。
4) 維修費這裡的維修費用是指維修材料、零件費用，平均每年0.5萬元。
5) 其它費用運輸費及不可預見費用2萬元。
以上五項合計成本二9+1+1+0. 5+2=13. 5萬元。 (3)沼氣工程年利潤=65.76-13.5=52.26萬元。
權利要求1、一種寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統，其特徵是主要由沼氣發酵槽、雙層膜日光溫室(8)、沼氣鍋爐(1)、熱空氣回流管(5)、太陽能集熱裝置(4)、攪拌車(11)構成；所述沼氣發酵槽包括槽體(12)、橡膠密封膜(7)、壓膜網框(6)和氣漲管(3)，其中橡膠密封膜(7)覆蓋於槽體頂面與側面敞口處，橡膠密封膜上面裝有壓膜網框(6)；所述沼氣發酵槽的外部設置有雙層膜日光溫室(8)，底部設置有加熱管(13)，加熱管分別與沼氣鍋爐(1)和太陽能集熱裝置(4)連接；所述沼氣發酵槽上部靠近雙層膜日光溫室(7)頂部設有熱空氣回流管(5)；所述沼氣發酵槽的槽體(12)上設置有攪拌車(11)。
2、 根據權利要求1所述的寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統，其特徵是所述 沼氣發酵槽的槽體(12)上設有閉合的C型槽(2)， C型槽內壓入橡膠密封膜(7)和氣漲管。
3、 根據權利要求1所述的寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統，其特徵是所述 的沼氣發酵槽的槽體兩側牆上設有導軌(10)，發酵槽前設有換軌車(9)。
4、 根據權利要求1所述的寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統，其特徵是所述 的沼氣發酵槽的槽體一側設置有出氣管(14)。
5、 根據權利要求l、 2、 3或4所述的寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統，其特 徵是所述沼氣發酵槽的槽體(12)採用三面圍牆一面敞開的形狀，頂面與一側 面敞開。
專利摘要本實用新型涉及一種寒冷地區規模化幹法沼氣製取系統，屬於環境保護與可再生能源領域，主要由沼氣發酵槽、雙層膜日光溫室(8)、沼氣鍋爐(1)、熱空氣回流管(5)、太陽能集熱裝置(4)、攪拌車(11)構成；本實用新型可以很好地解決幹法沼氣發酵裝置進出料難，發酵原料傳熱傳質不均勻，沼氣發酵越冬生產的溫度保障等問題，實現一年四季都可正常生產沼氣。
文檔編號C12M1/107GK201254572SQ20082007240
公開日2009年6月10日 申請日期2008年9月8日 優先權日2008年9月8日
發明者姜孟二, 重 張, 張雲碩, 張蕾蕾, 李君興, 李愛芹, 王瑛彤, 矯雲學, 符豔輝, 董天峰, 董潤堅, 袁存亮, 趙國明 申請人:吉林省農業機械研究院