专利名称：阳光大棚沼气制取系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环境保护和生物质能技术领域，涉及太阳能利用、保温技术和集 约化设计保证沼气项目冬季运行的装置及方法。
技术背景随着我国经济发展、能耗增加，化石能源日益枯竭、环境污染等问题愈加突出，迫 切需要我们开发新的可再生清洁能源。未来能源消耗发展趋势，沼气将逐步取代化石能源， 逐步成为主导。根据我国《可再生能源发展“十一五”规划》和《可再生能源中长期发展规 划》的目标和规划，国家对农村沼气项目的资金支持、政策倾斜，势必推动我国中小型沼气 项目的快速发展，但我国中、小型沼气发酵池面临严重的问题——冬季运行困难，这种现状 在北方尤其严重。厌氧技术是利用厌氧微生物的代谢作用，将有机物转化为生物质能沼气的技术。 厌氧微生物是沼气工程的核心微生物物质，温度是影响其生存及生化反应最重要的因素 之一，温度不同，反应速率和产气效率也都不同。一般认为，甲烷菌正常生存的温度范围是 5°C 60°C。当温度低于5°C时，产甲烷菌虽然能存活，但代谢基本停止。因此，沼气工程冬 季(低温条件下)运行困难的主要原因是低温抑制厌氧微生物的代谢作用，使得冬季运行 产气率低或不产气，另外，目前普遍采用的沼气存储容器——低压浮罩式沼气贮罐主要是 利用水封技术来存储沼气的，冬季温度降至冰点以下，会造成低压浮罩式沼气贮罐内密封 水的结冰，造成沼气储存危险性提高，影响沼气的储存、输送和利用。针对沼气池冬季不产气或产气率低的问题，目前主要通过升温保温措施，维系系 统发酵温度，具体方法包括一、采用燃煤锅炉或沼气锅炉进行加热，但采用该方法一方面 造成能源浪费，另一方面使得年度四季供气量不均，应用效果变差，大量工程实践证明，在 北方寒冷的冬季，该方法运行成本高，不能被用户所接受；二、利用太阳能设施加热，但太阳 能板和太阳能热水器造价高，项目基建投资大，不适合农村中小型沼气池；三、利用保温材 料包裹设备、管道，不能提高厌氧发酵温度，不能从根本上解决问题；且管道阀门、设备操作 按钮等不能包裹，仍然存在热量散失。四、利用微生物学和分子生物学，筛选低温厌氧降解 产甲烷菌，但该技术仍处于实验室研究阶段，对于产业化大规模应用，还存在巨大的差距， 况且，该技术操作难度大，处理成本高，不符合我国的实际情况。低压浮罩式沼气贮罐中的积水保温也是个难以解决的问题。目前主要的解决方法 有，一、采用泵连续地打入自来水，使低压浮罩式沼气贮罐中水保持流动状态来防止结冰， 再配以人工破冰，但此法一方面造成水资源浪费，另一方面也增加了劳动强度和能源消耗; 二、定期通入蒸气和打入热水防冻；三、加防冻液或其它抗结冰物质等。面对低压浮罩式沼 气贮罐目前大多采用露天敞口的设施形式，且体积庞大的局面，以上各种措施在冬季严寒 条件下，维护设备正常运行的能源消耗量非常巨大，很不经济。以上问题在我国大面积北方地区尤其严重。这严重的制约了我国沼气事业的发 展。因此，对能够保障中小型沼气项目冬季运行的技术的需求愈加迫切。[0007]中国专利ZL96219642.8公开了“一种太阳能沼气池”，其特点是将进料口、产酸 池、发酵池、水压室、积肥池及导气管等构成了沼气池的产气部分，并在池的上方设置了太 阳能温室，该温室可兼作畜禽圈舍。中国专利200720116010. 7公开了一种“太阳能沼气池 双结合温室大棚”的创新技术。其中提到了将沼气池建于阳光大棚内，利用了太阳能的自然 光热来保护沼气池在冬季的正常工作和生产，同时还可以在阳光大棚内种植农作物。这两 项专利，都未解决低压浮罩式沼气贮罐冬季正常、经济运行的问题。中国专利ZL 200720094120. 8公开了一种《寒冷地区规模化畜禽养殖场粪尿处理 的沼气制取系统》技术，其特点除了将沼气发酵罐置于双层膜日光温室内外，在沼气发酵罐 的内部底端设置有加热管，在沼气发酵罐的底部设置有生物反应堆，在沼气发酵罐的体外 设计有罐体保温层，通过这些措施来对沼气发酵罐进行保温增温，解决北方寒冷冬季生产 沼气难的问题，但该专利技术同样忽视了解决沼气贮罐冬季运行问题。中国专利ZL 03245701. 4公开了一种“太阳能沼气池”，是在太阳能咸水池的底部 安装一组支柱上安装一座被咸水淹没的沼气池，其特点是把咸水直接吸收的太阳能转化为 热能之后储存在发酵室的底部，可常年稳定地提供充足的热量，显著提高沼气生产效率。由 于咸水制备以及一体化反应罐的设计复杂繁赘，使得该技术仅限于户用小型沼气系统。将 沼气池建设在一个咸水池中，建设成本增大，并且使得沼气池的维护管理不方便，在大规模 沼气项目中该技术使用具有一定局限性。中国专利ZL 2003201286 . 8公开了一种《太阳能沼气发生器》技术，就是在沼气 发生器的储料装置的周边设置有保温层，此保温层也可以是采用一个带一排排凹部的集热 板的太阳能集热器，可采集太阳能来为储料装置加热，促进储料装置内的有机废物的进一 步发酵。中国专利ZL 200620087396. 9公开了一种《利用太阳能加热的沼气罐》技术，其结 构是由太阳能热水器、沼气罐、进水管、出水管、管道泵组成，在沼气罐内底部设置有换热盘 管，换热盘管的进水口和出水口通过密封管件固定在沼气罐的侧壁上，换热盘管的进水口 通过进水管与太阳光热水器水箱的出水口连接，换热盘管的出水口通过出水管与太阳光热 水器水箱的进水口连接，在出水管上还设置有管道泵。主要由太阳能热水器采集热能为沼 气罐供热。中国专利ZL 200620084495. 1也公开了一种《太阳能沼气池》，其基本原理也是 太阳能热水器技术加盘管系统，还可以利用太阳能电加热等。这些专利技术采用较为先进 的太阳能集热、加热系统、能量转换系统，沼气项目冬季产气处理效率得到很大的提高，但 普遍存在建设成本较高的问题，不适合于当前我国农村现状。实际工程上，我们也发现，这 些太阳能利用技术应用于沼气项目中，工程造价高，设备维护复杂，很难被用户所接收，不 适合普遍推广应用。此外，浮罩式沼气贮罐由于体积庞大，基于经济技术上的一般认识，从投资上看， 成为保温的难点而没有引起人们足够的重视。我们在实际工程开发中，注意到采用半地埋式的方法，可以极大地削减浮罩式沼 气贮罐系统的庞大暴露在外的体积，从而可以将其置于阳光大棚中；并且，采用温室保温措 施后，可以被利用来进行采集热能和储存热能。实用新型内容本实用新型是为了解决现有沼气项目冬季(低温环境下)运行产气效果差、运行 不稳定的问题。本实用新型采用阳光大棚升温技术、墙体保温技术、集约化设计，不仅能保证沼气项目冬季正常产气，而且还充分开发了浮罩式沼气贮罐系统的采热特点和储能特点，使低压浮罩式沼气贮罐安全性也得到保障，运行稳定，具有操作简单、运行成本低等优 点O本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该实用新型阳光大棚沼气制取系统，是由阳光大棚增温保温系统和大棚内沼气制 取系统组成。该系统把地下沼气发酵池或罐、低压浮罩式沼气贮罐形成组合集成设计，全部 置于阳光大棚内。该阳光大棚沼气制取系统，低压浮罩式沼气贮罐由上下两部分组成，上部分为金 属材料制作的浮罩式沼气贮罐；下部分为钢筋混凝土或金属材料制作的储液池，其内盛有 液体水，以便浮罩式沼气贮罐能在其中上下沉浮。同时，低压浮罩式沼气贮罐白天吸收大量 阳光的热量，传导到水池中，晚间由水池向棚内释放热量，具有一定的升温、保温效果。该阳光大棚沼气制取系统，其地下沼气发酵池或罐、低压浮罩式沼气贮罐采用组 合集成设计，沼气发酵池或罐的一部分侧壁与低压浮罩式沼气贮罐的下部分储液池的侧壁 形成连体结构，以节省材料和提高储液池的放热和导热效率。其阳光大棚沼气制取系统，其阳光大棚地上墙体设置膨胀珍珠岩保温层，地下基 础设置聚苯板保温层。该实用新型有益效果是阳光大棚的防寒升温保温作用，能使棚内温度达12°C以上，沼气项目在寒冷地区 冬季制取沼气得以实现；低压浮罩式沼气贮罐置于阳光大棚内，不会结冰，消除了池水结冰 所带来的安全隐患；充分开发了浮罩式沼气贮罐系统的采热特点和储能特点，同时，该实用 新型操作简单、基建投资低。
附图1是本实用新型立体简图附图2是本实用新型正面结构示意图附图3是本实用新型侧面结构示意图具体实施方式
本实用新型提供的阳光大棚沼气制取系统，结合附图1、附图2、附图3对本实用新 型作详细描述。该阳光大棚沼气制取系统，阳光大棚背墙(1)中心采用200mm膨胀珍珠岩隔热保 温层，膨胀珍珠岩隔热保温层两面外侧加240mm砖砌层和混凝土层，背墙总厚度达680mm， 在墙体离地面高2. 5米处，要在两个24(MM墙之间进行一次砌砖的跨接，在背墙后面设宽 0. 8m人行爬梯(8)。该阳光大棚沼气制取系统墙体顶部平台(2)，采用钢筋混凝土浇注，上铺膨胀珍珠 岩保温层、1 3水泥砂浆找平25mm、SBS防水卷材。平台四周焊接安全护栏(7)。该阳光大棚沼气制取系统，两侧墙体(3)中心采用120mm厚度的膨胀珍珠岩颗粒 隔热保温层，外侧采用砖砌层和混凝土层，墙体加厚至620mm。该阳光大棚沼气制取系统，阳光大棚地下基础(4)延伸至地下1. 4m。并且地下基 础设置厚IOOmm聚苯板保温层(5)，深度lm。该阳光大棚沼气制取系统，阳光大棚顶部后坡(6)采用的材料分别为钢骨架、保温水泥板、膨胀珍珠岩拍实、1 3水泥砂浆找平25mm厚、SBS防水卷材的层次施工。该阳光大棚沼气制取系统，阳光大棚弧形支架(15)采用Φ40热镀锌管，横向间距 Im0整个大棚的弧形支架用4根横向角钢梁(13)连接固定，中部局部采用8根ΦΙΟΟπιπι的 支撑柱(9)，增加支架载荷能力。 该阳光大棚沼气制取系统，阳光大棚正面(朝向太阳方向)采用2mm保温膜(10)， 配拉膜和卷膜装置，采用大棚压膜线，彩色PVC涂色钢丝绳和涂塑钢丝压膜线。该阳光大棚沼气制取系统阳光大棚采用大棚专用保温被。该阳光大棚沼气制取系统阳光大棚设计荷载风载0. 5kN/m2,雪载0. 3kN/m2。该阳光大棚沼气制取系统，低压浮罩式沼气贮罐由金属材料制作的浮罩(14)、钢 筋混凝土或金属材料制做的储液池(12)、以及浮盖导轨(16)三部分组成。该阳光大棚沼气制取系统，沼气发酵池(11)、低压浮盖式沼气贮罐和管道附属设 备置于阳光大棚内。该阳光大棚沼气制取系统，地下沼气发酵池或罐(11)、低压浮罩式沼气贮罐形成 组合集成设计，采用半地埋式的方法，可以极大地削减浮罩式沼气贮罐系统的庞大暴露在 外的体积，从而可以将其置于阳光大棚中。该阳光大棚沼气制取系统，沼气发酵池或罐(11)的一部分侧壁与低压浮罩式沼 气贮罐的下部分储液池(12)的侧壁形成连体结构。本实用新型特点是(1)阳光大棚增温保温设计该阳光大棚沼气制取系统，是由阳光大棚增温保温系统和大棚内沼气制取系统组 成。该系统把地下沼气发酵池或罐、低压浮罩式沼气贮罐形成组合集成设计，全部置于阳光 大棚内。具有很好的防水、保温和增温效果，能够保证冬季沼气正常产气，以及低压浮罩式 沼气贮罐中的封气水不结冰。(2)集约化设计该阳光大棚沼气制取系统，其地下沼气发酵池或罐、低压浮罩式沼气贮罐采用组 合集成设计，沼气发酵池或罐的一部分侧壁与低压浮罩式沼气贮罐的下部分储液池的侧壁 形成连体结构，以节省材料和提高储液池的放热和导热效率。(3)、夜间保温设计低压浮罩式沼气贮罐置于阳光大棚以内，低压浮罩式沼气贮罐内有大量的液态 水，白天通过浮罩式沼气贮罐的铁壁吸收大量阳光的热量，传导到水池中，晚间由水池向棚 内释放热量，也具有一定的升温、保温效果。
权利要求1.一种阳光大棚沼气制取系统，其特点是阳光大棚沼气制取系统，是由阳光大棚增温保温系统和大棚内沼气制取系统组成，该 系统把地下沼气发酵池或罐、低压浮罩式沼气贮罐形成组合集成设计，全部置于阳光大棚 内。
2.如权利要求1所述的阳光大棚沼气制取系统，其特征在于放置于阳光大棚内的低压 浮罩式沼气贮罐由上下两部分组成，上部分为金属材料制作的浮罩式沼气贮罐，下部分为 钢筋混凝土或金属材料制做的储液池，其内盛有液体。
3.如权利要求1所述的阳光大棚沼气制取系统，其地下沼气发酵池或罐、低压浮罩式 沼气贮罐采用组合集成设计，沼气发酵池或罐的一部分侧壁必须和低压浮罩式沼气贮罐的 下部分储液池的侧壁形成连体结构。
4.如权利要求1所述的阳光大棚沼气制取系统，其内部的地下沼气发酵池或罐采用金 属或钢筋混凝土材料制作。
5.如权利要求1所述的阳光大棚沼气制取系统，其阳光大棚地上墙体设置膨胀珍珠岩 保温层，地下基础设置聚苯板保温层。
专利摘要阳光大棚沼气制取系统，是由阳光大棚增温保温系统和大棚内沼气制取系统组成。该系统把地下沼气发酵(池)罐、低压浮罩式沼气贮罐形成组合集成设计，全部置于阳光大棚内。由于全部设备和管道都置于阳光大棚内，因此设备和各种管道不再采用保温材料保温，节省了部分投资。低压浮罩式沼气贮罐置于阳光大棚中后，白天吸收太阳热能传递到沼气贮罐下面的水封池水中，水温提高，晚上为抵抗严寒，水温又降低。由于水量大，这种储能放能的效果，保证了地下沼气池的工作温度；本实用新型采用的阳光大棚升温技术、墙体保温技术、和地下防冻技术能保证沼气项目冬季正常产气。运行稳定，操作简单、运行成本低。
文档编号C12M1/02GK201873671SQ20092022310
公开日2011年6月22日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者郑晓伟, 陈立平 申请人:郑晓伟, 陈立平