沼气发酵罐的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到沼气发酵设备技术领域，尤其涉及一种沼气发酵罐。
【背景技术】
[0002]沼气发酵又称厌氧消化或厌氧发酵，是指有机物质(如人畜家禽的粪便、秸杆、肩壳、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过厌氧微生物新陈代谢产生以甲烷为主要成分的可燃性混合气体，该可燃性混合气体被称之为沼气，其中温度是影响沼气产率的主要因素之一，参与新陈代谢的厌氧微生物中最重要的产甲烷菌需要在适宜的温度环境下不断新陈代谢和生殖繁殖，才能达到较高的沼气产率。若温度比其所需的适宜温度高或低，其生长都可能被抑制，甚至难以存活。参与厌氧发酵的微生物根据其所需的适宜温度可分为嗜冷性微生物、嗜温性微生物以及耐高温微生物，嗜冷性微生物的适宜温度低于20°C，其有机物降解率和沼气产生率较低，因而在该温度下厌氧发酵运行不经济；耐高温微生物适宜温度范围一般为50_60°C，但在高温情况下存在的产甲烷菌种类较少，故厌氧发酵过程中对有机物供应或沼气发酵罐运行过程中出现的干扰非常敏感，无法维持厌氧发酵的稳定性，且为维持高温而需的能量较高，因而在该温度情况下厌氧发酵运行也不经济。大多数已知产甲烷菌的最佳生长温度都在37-42°C范围内，因而，厌氧发酵实际运行时的温度普遍控制在中温20-45°C范围内，在该温度范围内厌氧发酵的稳定性较好、沼气产量也相对较高。在进行厌氧发酵过程中，不仅要考虑沼气的产能，还要考虑为保持中温所消耗的能量，因而厌氧发酵的最佳净产能温度一般控制在30-40°C范围内。在实际厌氧发酵运行过程中，将由有机物质和水混合形成的沼液放置于密闭的沼气发酵罐中进行沼气发酵，通常沼气发酵罐中的沼液由上至下会形成浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层。由于我国大多数地区气温低于30°C，因而需要对沼气发酵罐中的沼液进行加热。目前常见的沼气发酵罐，在沼气发酵罐的罐底及罐壁四周设置换热管，通过换热管对沼气发酵罐中的沼液进行加热，但是由于沼液的导热性能较差，这样就会导致位于沼气发酵罐中部的沼液与位于换热管附近的沼液存在较大的温差，因而换热管与沼液的换热效果不是很理想；另外，由于沼液的导热性能较差，而换热管又只设置在沼气发酵罐的罐底及罐壁，这样发酵罐的形状和大小就受到了限制。除此之外，由于沼液的黏度较高，在长期厌氧发酵过程中，换热管的管壁容易结垢，这样会进一步降低换热管与沼液的换热效果，从而影响沼气产率。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所需解决的技术问题是:提供一种具有搅拌功能，且能使换热管与沼液换热均匀的沼气发酵罐。
[0004]为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是:所述的沼气发酵罐，包括密闭的发酵罐壳体，在发酵罐壳体的罐壁上分别设置有沼液进料口、沉渣排渣口以及沼气排气口 ；所述沼液进料口设置于与发酵罐壳体中沼液的上清液层相对的发酵罐壳体的罐壁上，沼液进料口与发酵罐壳体中沼液的上清液层相通，在沼液进料口处设置有能让有机物进入、气体却不能进入发酵罐壳体内的第一密封装置，有机物通过第一密封装置、沼液进料口后进入发酵罐壳体内；所述沼气排气口设置于沼液液面上方的发酵罐壳体的罐壁上，在沼气排气口处设置有第一控制阀，发酵罐壳体中的沼气通过沼气排气口、第一控制阀后排出发酵罐壳体外；所述沉渣排渣口设置于与发酵罐壳体中沼液的沉渣层相对的发酵罐壳体的罐壁上，沉渣排渣口与发酵罐壳体中沼液的沉渣层相通，在沉渣排渣口处设置有能让发酵罐壳体中的沉渣排出、外界气体却不能进入发酵罐壳体内的第二密封装置，第二密封装置与第二控制阀相连接，发酵罐壳体中的沉渣通过沉渣排渣口、第二密封装置、第二控制阀后排出发酵罐壳体外；在发酵罐壳体中还设置有能调节沼液温度并搅拌混匀沼液的换热搅拌装置，所述的换热搅拌装置设置于处于分层状态中的沼液的活性层中，在发酵罐壳体外侧还设置有驱动换热搅拌装置对沼液进行搅拌的驱动装置，换热搅拌装置在驱动装置的驱动下能将沼液的活性层、上清液层和浮渣层混匀。
[0005]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，所述的第一密封装置的结构包括:进料斗，进料斗下端的出料口与沼液进料口相连通，发酵罐壳体中的部分沼液从沼液进料口溢出至进料斗中形成能阻挡外界空气进入沼气发酵罐壳体中的水密封装置，进料斗上端的进料口的上端面高于进料斗中沼液的液面高度。
[0006]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，所述的第二密封装置的结构包括:出料管道，出料管道下端的进料口与沉渣排渣口相连通，出料管道上端侧壁的出料口与第二控制阀相连接，发酵罐壳体中的部分沼液从沉渣层排渣口溢出至出料管道中形成能阻挡外界空气进入沼气发酵罐壳体中的水密封装置，出料管道的上端面高于发酵罐壳体中沼液的液面高度，沉渣能在发酵罐壳体中沼液及沼气的气体压力的作用下从出料管道压出。
[0007]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，所述的换热搅拌装置的结构包括:旋转中心管，旋转中心管通过设置于发酵罐壳体两侧罐壁上的滚动轴承横向支承于发酵罐壳体中，且旋转中心管两端分别从发酵罐壳体两侧罐壁上的通孔伸出发酵罐壳体外，在旋转中心管和发酵罐壳体两侧罐壁上的通孔之间还分别设置有防止沼液从旋转中心管与发酵罐壳体两侧罐壁上的通孔之间的间隙向外泄出的第三密封装置；在旋转中心管中设置有密封件，密封件将旋转中心管分隔成互不连通的进水旋转中心管和出水旋转中心管，伸出发酵罐壳体外的进水旋转中心管通过第一旋转接头与进水管相连接，伸出发酵罐壳体外的出水旋转中心管通过第二旋转接头与出水管相连接；在旋转中心管上还设置有至少一组换热管，每组换热管的进水口均与进水旋转中心管相连通，每组热管的出水口均与出水旋转中心管相连通，从进水管进入的带一定温度的水流通过第一旋转接头、进水旋转中心管进入各换热管，与各组换热管外的沼液进行间接换热后通过出水旋转中心管、第二旋转接头及出水管输出发酵罐壳体外；所述的驱动装置能驱动旋转中心管转动，从而带动各组换热管转动，进而将沼液的活性层、上清液层和浮渣层混匀。
[0008]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，所述的第三密封装置为机械密封环，机械密封环分别设置于出水旋转中心管与发酵罐壳体的罐壁上的通孔之间以及进水旋转中心管与发酵罐壳体的罐壁上的通孔之间。
[0009]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，所述的密封件为设置于旋转中心管中部的盲板，盲板将旋转中心管分隔成互不连通的进水旋转中心管和出水旋转中心管。
[0010]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，每组换热管均由二个循环换热管组成，每个循环换热管均包括与进水旋转中心管连通的进水管道、与出水旋转中心管连通的出水管道以及连接进水管道和出水管道的循环管道，所述的循环管道由若干横向设置的U形管首尾连接构成，进水管道、循环管道和出水管道构成位于同一平面的循环换热管，二个循环换热管对称设置于旋转中心管两侧，且二个对称设置的循环换热管与旋转中心管位于同一平面内。
[0011]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，在各组换热管与旋转中心管之间还固定设置有若干固定圆盘。
[0012]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，所述的驱动装置包括:驱动电机，驱动电机的输出端通过减速机与传动装置相连接，传动装置的输出端与进水旋转中心管或出水旋转中心管相连接，驱动电机通过减速机、传动装置能驱动旋转中心管转动，从而带动各组换热管将沼液的活性层、上清液层和浮渣层混匀。
[0013]进一步地，前述的沼气发酵罐，其中，所述的传动装置为链传动，链传动的主动链轮与减速机的输出端相连接，链传动的从动链轮与进水旋转中心管或出水旋转中心管相连接。
[0014]分批投料的沼气发酵罐，沼气发酵罐中的沼液常常自然沉淀分成四层，从上至下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层，厌氧微生物活动较为旺盛的场所仅限于活性层，而其它各层或因可被利用进行厌氧发酵的有机物缺乏，或因条件不适宜微生物的生存，而使厌氧发酵难以在其它各层进行。本实用新型通过设置于活性层中的换热搅拌装置打破沼液的分层现象，将浮渣层、上清液层和活性层中的沼液混匀，让适合厌氧微生物的生存环境扩大到沉渣层上方的所有沼液中，提高了沼液的利用率。
[0015]本实用新型的有益效果是:一、第一密封装置和第二密封装置能防止外界空气进入发酵罐壳体中，保证发酵罐壳体中厌氧