一種高效生產沼氣的裝置的製作方法
2023-05-01 14:54:16
專利名稱：一種高效生產沼氣的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高效生產沼氣的裝置，屬於生物新能源技術領域。
背景技術：
當今世界，石油，煤炭等常規能源即將告罄，能源前景堪憂。對新能源的開發已提出迫切要求。而沼氣，作為一種生物能源，實質上是人畜糞便等有機物自然分解過程釋放的以甲烷為主要成分的氣體。合理利用沼氣，不光對環境的美化有積極意義。並且其分解完成後形成的沼液、沼渣又是極佳的肥料。其積極意義不言自明。傳統的沼氣池一般是因地制宜的在地面挖坑或堆建水泥池，做出酸化池，發酵池和出料池的結構，再進行沼氣的採集和利用。一般來講，這種方式在熱帶，亞熱帶地區都是 可行的，但如果所在地緯度偏高，或處於冬季等環境溫度偏低的狀態，都會影響到沼氣池的正常工作，可能需要做一些增溫保溫措施。很難做到全年的持續提供沼氣。並且這種結構同時存在產氣效率低，維護相對困難等缺點。譬如說，傳統的沼氣池的進料一般是自流式，即利用液位高低的壓力差促使沼液自動從位置相對較高的酸化池流入發酵池，從發酵池流入出料池。而出料池的出料一般則依靠人力掏掘或採用泵吸式出料，但由於沼渣顆粒大小的不確定性，容易堵塞泵。值得指出的是，傳統的沼氣池出於結構的原因，搭建好之後是不能移動位置的，一旦原料收集出現問題，所搭建的沼氣池也將不能正常工作。換一個角度來講，當使用者需要遷往別處時，如果仍希望利用沼氣，則需要搭建一個新的沼氣池。綜上所述，也就不難理解在相當多地區，沼氣池在開發利用一段時間以後，棄之不理，形成死池，廢池等狀況。不光對沼氣的發展和推廣產生不利影響，還造成巨大的浪費。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種可以持續、高效的生產和製造沼氣的裝置。其所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實施。一種高效生產沼氣的裝置，包括一個可搬動運輸的底座，一個可旋轉的沼氣形成容器，該沼氣形成容器置放於所述底座上並具有一旋轉軸和一內腔開口 ；所述沼氣形成容器的內腔形成一個供原料堆放及反應發生的沼氣發生室；該內腔內設有第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片並保持其螺旋葉片與該內腔的內壁固定連接，所述第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片的螺旋轉軸與所述旋轉軸同軸；所述內腔開口連接一法蘭蓋，所述法蘭蓋包括一段法蘭管以及設於法蘭管內腔中的一段內管，所述法蘭管的內壁面及所述內管的外壁面之間連接固定有與所述第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片自然銜接的第二雙螺旋葉片或第二多螺旋葉片，所述內管中安插有伸入沼氣形成容器內腔的沼氣引出管，所述內管的中心軸與所述旋轉軸同軸；相銜接的所述第一雙螺旋葉片與第二雙螺旋葉片或者所述第一多螺旋葉片與第二多螺旋葉片共同形成一個連貫的、由所述沼氣形成容器的內腔底部通向內腔開口的進料/出料螺旋槳；所述內管的下部伸入所述形成容器的內腔中所存留的沼液液面下，所述法蘭管的兩端設有法蘭盤。作為本技術方案的進一步改進，所述沼氣形成容器的內腔整體呈紡錘形。也作為本技術方案的進一步改進，所述法蘭蓋由一段以上經所述法蘭盤依次連接的所述法蘭管組成，相鄰法蘭管的第二雙螺旋葉片或第二多螺旋葉片間自然銜接。還作為本技術方案的進一步改進，可轉動的所述沼氣形 成容器的轉動方向與相應螺旋葉片所形成螺旋線繞其軸線由內腔底部至內腔出口的旋轉方向一致時，形成所述出料螺旋槳；可轉動的所述沼氣形成容器的轉動方向與相應螺旋葉片所形成螺旋線繞其軸線由內腔底部至內腔出口的旋轉方向相反時，形成所述進料螺旋槳。其中，所述沼氣引出管與所述內管可以經軸承連接。此外，在所述第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片靠近沼氣形成容器內腔壁的螺旋葉片表面開設有一系列通氣孔。另外，所述沼氣引出管在沼氣形成容器內腔中的開口端的豎直位置高於所述法蘭管遠離形成容器一端的開口最低點。也作為本技術方案的進一步改進，所述沼氣引出管呈L形走向，其一端安插在所述內管中，另一端的開口緊貼所述紡錘形形成容器內腔的上部內壁，所述第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片上開設有避讓所述沼氣引出管的豁口。作為本實用新型的優選實施例之一，該裝置還包括一個調節所述沼氣形成容器與底座安裝面間定位角度或者調節沼氣形成容器與水平面間定位角度的高度調節裝置。以使形成容器與水平面形成的角度可調。其中，所述高度調節裝置可以為一個氣缸頂出機構。作為本實用新型的又一優選實施例，該裝置還包括一外箱。例如，所述外箱為一標準貨櫃。同樣，可旋轉的所述沼氣形成容器可以連接一驅動電機。進一步，該裝置包括一個用於加熱沼氣形成容器內腔溫度的太陽能加熱裝置，所述太陽能加熱裝置包括一組太陽能吸熱板，所述太陽能吸熱板置放於所述外箱的頂部。採用上述技術方案的高效生產沼氣的裝置，通過一個便於移動的本體以及由底部至出口的螺旋葉片的作用實現了自動進料、出料與攪拌，在便於進出料的同時螺旋法蘭管的封口還創造了一個的厭氧的生產環境以便於產生氣體，解決了現有沼氣產生過程中無法實現持續性和規模性生產的難點。
以下結合附圖
對本實用新型的具體實施方式
作一詳細說明。圖I :一種高效生產沼氣的裝置的透視圖；圖2 : —種高效生產沼氣的裝置水平方向角度可調示意圖；圖3 :—種高效生產沼氣的裝置出口法蘭管結構示意圖；圖4 :一種高效生產沼氣的裝置的外裝結構透視圖；圖5 : —種高效生產沼氣的裝置的外裝結構示意圖；[0032]圖6 :外裝結構運輸示意圖；圖7 : —種沼氣乾式高溫發酵方法原理及應用圖。
具體實施方式
以下結合實施例來具體說明本實用新型。應理解，實施例僅用於說明本實用新型而不是用於限制本實用新型的保護範圍。此外應理解，本領域技術人員在閱讀了本實用新型講授的內容之後，對本實用新型所作各種等價形式的改動或修改，同樣落入本申請權利要求書所要求的範圍之內。如圖I至圖3所示的高效生產沼氣的裝置，包括，由驅動電機帶動的可旋轉的紡錘型沼氣形成容器1，其旋轉結構不屬於本專利保護範圍，故未做詳細描述。形成容器I內部固裝有兩片螺旋葉片21，22。螺旋葉片21，22順著沼氣形成容器I的內部形狀延伸並繞該沼氣發生裝置的軸線旋轉。形成容器I的開口處裝有一段或多段內含雙螺旋葉片結構的法 蘭管6，如圖3所示。沼氣引出管4通過法蘭管6插入形成容器I內部，其內部彎頭的引氣口 3高於法蘭管6在水平面上的最低點61 (即法蘭管的開口最低位)，以確保當形成容器I內部注入沼渣和沼液時不會淹沒引氣口 3。沼氣引出管4在多段法蘭管6離開形成容器I的一側，裝有閥門7，以便在需要的時候形成一個必要的厭氧環境以使沼氣產出。為了保證此厭氧環境的產生，法蘭管6的螺旋葉片與內定位管62是氣密焊接的。進一步，所述多段法蘭管6即指根據形成容器I內部添加的沼氣形成原料的數量，可以適當的通過調整法蘭管6的數量來確保密封，即加入量越多，則適量增加形成容器I出口處的法蘭管6。一般認為法蘭管6的數量不多於8段的成本是可以承受的。同時，將法蘭管6作成通過端部的法蘭盤相連接的多段的組合也是出於便於加工的需要。當形成容器I在電機的驅動下轉動時，螺旋葉片21，22、法蘭管6跟隨形成容器I一起轉動，但是沼氣引出管4不跟隨轉動，為避免幹涉，在螺旋葉片21，22上開有豁口 5。進一步，在螺旋葉片21，22靠近形成容器I內壁的表面，開有一系列通氣口 18。其目的在於，確保在沼氣引出管4工作時，形成容器I內部不會封有餘氣。該裝置包括一個可搬動運輸的底座12，底座12與安裝平面10之間存在一個鉸鏈結構131和一個氣缸頂出結構132。具體來說，位於底座12下方的氣缸頂出結構132 (包括電缸，電磁鐵，螺旋伸縮結構等具體部件)，用於調整形成容器與水平面的角度。即根據沼氣形成原料的多寡，確保形成一個合適的利用雙螺旋葉片水密封的環境。其目的在於，根據注入形成容器的沼氣形成原料的量，通過將法蘭管6 —側頂起，調整形成容器I與水平面形成的角度以調節液位淹沒法蘭管6內雙螺旋葉片的位置要求，保證一個適當的密封環境。換一句話來說，即形成容器I內部厭氧環境的形成，是通過液位密封來實現的。底座12上順序安裝有驅動電機、減速機以及可旋轉的紡錘形沼氣形成容器I (簡稱形成容器)，形成容器I內腔固定安裝有由螺旋葉片21和22組成的雙螺旋葉片。驅動電機通過減速機帶動形成容器I轉動，其內部的雙螺旋葉片起到將沼氣產生原料更好的攪拌均勻的效果，而其內腔實質上也形成了一個原來堆放、攪拌以及反應發生以產生沼氣的沼氣發生室。形成容器I由驅動電機驅動轉動，且轉動方向與螺旋葉片所形成螺旋線繞轉動軸線由形成容器底部至出口方向一致時，由於內置雙螺旋葉片或多螺旋葉片的帶動，會將形成容器內部的沼液沼渣頂出形成容器，即實現自動排料。同理，當往形成容器內添加沼氣形成原料時，驅動電機帶動形成容器與螺旋葉片所形成螺旋線繞轉動軸線由形成容器底部至出口方向相反，此時由於內置雙螺旋葉片或多螺旋葉片的帶動，將添加至入口的沼氣形成原料送入形成容器內部，即實現自動進料。所述自動排料、自動進料過程實質上對沼氣形成原料起到一個充分攪動，促使其充分發酵，高效產生沼氣的效果。 其中，螺旋葉片的轉軸與紡錘形形成容器的轉軸同軸。在該形成容器遠離驅動電機側，存在一組氣密的，含雙螺旋葉片的，帶法蘭邊的管道拼接成一個螺旋密封結構。具體如圖3所示，法蘭管6是一個兩側設有法蘭盤的圓環結構，其外環和內定位管62之間氣密的焊接有雙螺旋葉片23和24。內定位管62圓心位置鑽孔15，沼氣引出管4先通過液下管17，然後穿過鑽孔15安裝。並且在靠近形成容器的第一 個螺旋密封結構(即圖中的法蘭管6)，其氣密安裝的管道(即內定位管62)往形成容器內部延伸並伸入形成容器I內腔中的沼液液面之下。其目的在於，充分利用液面密封的效果。當水位(沼液液位)不低於最外側法蘭管6的管道開口的最低點時，驅動電機帶動形成容器旋轉也不影響形成容器內部的一個厭氧環境；例如可以通過增加出口法蘭管接頭的數量來保證沼液液位不低於該最低點的位置；具體實施時可以通過連接多個內有螺旋葉片的法蘭管來實現。實際上形成容器內的雙螺旋葉片(21和22)與法蘭管6內的雙螺旋葉片(23和24)共同形成一個物料進出形成容器內部的螺旋槳進料/出料結構，因此相銜接的兩個雙螺旋葉片一定要相匹配，必要時可以採用多螺旋葉片的結構形式。圖中的法蘭管6內的雙螺旋葉片23，24正好完成一個整周螺旋。沼氣引出管4通過軸承定位在螺旋密封法蘭接頭的中軸線上。目的在於當形成容器I轉動時，沼氣引出管4不跟隨形成容器同時轉動。沼氣引出管4在形成容器I內部的引氣口 3高於最外側法蘭接頭(即法蘭管6)開口的最低點61，與上述軸承定位共同工作的結果即保證了沼氣引出管4不會引出沼液。由於沼氣產生的最佳溫度大約在50°C至60°C，而在絕大多數情況下，單純依靠氣溫，很難達到這個溫度要求。為形成這樣一個環境，如圖4所示，該高效生產沼氣的裝置還存在一個符合國際運輸標準的外裝結構，例如可以將形成容器I及底座12等部分內置於一個箱體40內，其箱壁的外側裝有太陽能吸熱管41，箱壁內側盤旋裝有換熱管42，吸熱管41與換熱管42相通，即達到利用太陽能加熱箱體內部的效果。此時，沼氣引出管4的功能不在於僅僅能引出沼氣，還能將熱蒸汽倒灌入形成容器I內部，以加熱沼液和沼渣，達到一個沼氣產出的理想溫度。如圖5所示，箱體40外部還可以連接有一個沼氣儲氣裝置50。如圖6所示，所述箱體40與沼氣儲氣裝置50可安放於一個標準貨櫃60內，便於轉移和運輸。如圖7所示，給出了該高效生產沼氣的裝置所產生沼氣的過程原理及沼氣的利用，在利用太陽能進行熱交換後在一個封閉空間內形成一個適宜沼氣產生的溫度。產出的沼氣不僅可以供給用戶直接使用，也可以用來驅動沼氣發電機組，沼氣發電機組給驅動電機供電帶動形成容器轉動，充分的攪拌沼氣形成原料，增加產氣量並降低產氣周期，而沼氣發電機組的尾氣如果排入箱體40內，也可以起到一個增保溫的效果。該系統實質上形成一個自給自足的獨立系統。本實用新型提供的高效生產沼氣的裝置，其進料與出料是利用自身的雙螺旋葉片的正反轉來實行自動進出料，而裝置本身是可搬動運輸的，裝置的結構完美的提供了沼氣產生所需要的一個相對密閉的厭氧環境，乾式高溫發酵的方法又具有產氣快，效率高等特 點。而且該裝置存在一個利用太陽能的增保溫結構，對於沼氣全氣候持續供給有積極意義。
權利要求1.一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，包括 一個可搬動運輸的底座， 一個可旋轉的沼氣形成容器，該沼氣形成容器置放於所述底座上並具有一旋轉軸和一內腔開口 ；所述沼氣形成容器的內腔形成一個供原料堆放及反應發生的沼氣發生室；該內腔內設有第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片並保持其螺旋葉片與該內腔的內壁固定連接，所述第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片的螺旋轉軸與所述旋轉軸同軸；所述內腔開口連接一法蘭蓋，所述法蘭蓋包括一段法蘭管以及設於法蘭管內腔中的一段內管，所述法蘭管的內壁面及所述內管的外壁面之間連接固定有與所述第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片自然銜接的第二雙螺旋葉片或第二多螺旋葉片，所述內管中安插有伸入沼氣形成容器內腔的沼氣引出管，所述內管的中心軸與所述旋轉軸同軸；相銜接的所述第一雙螺旋葉片與第二雙螺旋葉片或者所述第一多螺旋葉片與第二多螺旋葉片共同形成一個連貫的、由所述沼氣形成容器的內腔底部通向內腔開口的進料/出料螺旋槳；所述內管的下部伸入所述形成容器的內腔中所存留的沼液液面下，所述法蘭管的兩端設有法蘭盤。
2.根據權利要求I所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，所述沼氣形成容器的內腔整體呈紡錘形。
3.根據權利要求I或2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，所述法蘭蓋由一段以上經所述法蘭盤依次連接的所述法蘭管組成，相鄰法蘭管的第二雙螺旋葉片或第二多螺旋葉片間自然銜接。
4.根據權利要求I或2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，可轉動的所述沼氣形成容器的轉動方向與相應螺旋葉片所形成螺旋線繞其軸線由內腔底部至內腔出口的旋轉方向一致時，形成所述出料螺旋槳；可轉動的所述沼氣形成容器的轉動方向與相應螺旋葉片所形成螺旋線繞其軸線由內腔底部至內腔出口的旋轉方向相反時，形成所述進料螺旋槳。
5.根據權利要求I或2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，所述沼氣引出管與所述內管經軸承連接。
6.根據權利要求I或2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，在所述第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片靠近沼氣形成容器內腔壁的螺旋葉片表面開設有一系列通氣孔。
7.根據權利要求I或2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，所述沼氣引出管在沼氣形成容器內腔中的開口端的豎直位置高於所述法蘭管遠離形成容器一端的開口最低點。
8.根據權利要求2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，所述沼氣引出管呈L形走向，其一端安插在所述內管中，另一端的開口緊貼所述紡錘形形成容器內腔的上部內壁，所述第一雙螺旋葉片或第一多螺旋葉片上開設有避讓所述沼氣引出管的豁口。
9.根據權利要求I或2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，該裝置還包括一個調節所述沼氣形成容器與底座安裝面間定位角度或者調節沼氣形成容器與水平面間定位角度的高度調節裝置。
10.根據權利要求9所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，所述高度調節裝置為一個氣缸頂出機構。
11.根據權利要求I或2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，該裝置還包括一外箱。
12.根據權利要求11所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，所述外箱為一標準貨櫃。
13.根據權利要求I或2所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，可旋轉的所述沼氣形成容器連接一驅動電機。
14.根據權利要求11所述一種高效生產沼氣的裝置，其特徵在於，該裝置包括一個用於加熱沼氣形成容器內腔溫度的太陽能加熱裝置，所述太陽能加熱裝置包括一組太陽能吸熱板，所述太陽能吸熱板置放於所述外箱的頂部。
專利摘要本實用新型涉及高效生產沼氣的裝置，包括可搬運的底座和可旋轉的沼氣形成容器，容器置放於底座上並有旋轉軸和開口；容器內腔形成沼氣發生室；內腔內設有第一雙螺旋葉片並與內腔內壁連接，該葉片的螺旋轉軸與旋轉軸同軸；開口連接法蘭蓋，法蘭蓋包括法蘭管以及設於法蘭管內腔中的內管，法蘭管的內壁面及內管的外壁面間連有與第一雙螺旋葉片自然銜接的第二雙螺旋葉片，內管中安插有伸入內腔的沼氣引出管，內管中心軸與旋轉軸同軸；第一雙螺旋葉片與第二雙螺旋葉片共同形成連貫的、由內腔底部通向開口的進料/出料螺旋槳；內管的下部伸入內腔沼液下，法蘭管兩端設有法蘭盤。其利用螺旋葉片的正反轉來實行自動進出料，本身可搬運，產氣快，效率高。
文檔編號C12M1/107GK202595139SQ20122027060
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者楊華昌, 劉德文, 潘亮 申請人:楊華昌