专利名称：撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，具体是一种主要用于对养殖场的畜或禽等粪便进行综合处理的工厂化生产装置，本系统在对粪便进行无害化处理的同时产生沼气和生产固体粒状有机肥并且系统向外稳定输出交流电。
背景技术：
现有技术对养殖场的畜或禽等粪便的处理方法是将含水和尿的粪便输送到沼气池内进行发酵，产生的沼气用于生活或生产，利用沉降池的液固分离法对发酵后的泥浆进行自然沉降处理。上述处理方法所使用的处理装置存在以下缺点1.在普通常温和中温(非恒温)发酵条件下操作，不可能实现对粪便进行完全灭菌的无害化处理。
2.受气候的影响较大，特别是在北方冬季根本不能正常工作(沼气发酵温度低于12℃反应终止)，即冬季不可能利用发酵产沼的生化反应自身产生的热量来维持发酵所需的温度，沼气利用率低。
3.对禽畜粪便的处理量和处理周期不能连续稳定大容积沼气池在整个处理过程中都有原料不断地放入，造成先放入的原料处理(发酵或沉降)过度，而后来放入的原料则没有充分地被发酵，影响了处理效果和效率；通常经过一个工作周期就必须将处理后的粪便清理出来放在沉降池中自然沉降。这种装置不仅沼气池容积很大，配套使用的沉降池也很大，总之占地面积很大。
4.处理装置一般采用混凝土固定建筑，一旦完成建设就很难改造和移动，更重要的是这种装置容易在北方冬季被冻裂而造成浪费。
5.搅拌方式不能够将物料充分混匀，达不到充分发酵的目的。
6.非搅拌式沼气池在底部会有淤泥沉积，长年使用将导致沼气池容积变小直至废弃。
发明内容
本实用新型旨在提供一种撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，以解决现有技术存在的对禽畜粪便不能实现完全灭菌的无害化处理，不能在寒冷的北方冬季正常工作，发酵反应不能连续稳定进行，粪便发酵处理过度或没有充分地进行发酵处理而影响了处理效果和效率，不能利用系统沼气综合利用产生的热能维持发酵所需温度下的恒温操作，沼气池使用寿期短，装置占地面积大沼气利用率低的问题。
本实用新型的技术方案是一种撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，包括预混罐、污泥泵、发酵装置、发电机组和固体有机肥生产装置，其特征在于所述的发酵装置为多个发酵罐的撬装并联组合而成，每一发酵罐设有原料入口、沼气出口和发酵出料口；预混罐的出口通过污泥泵与发酵装置的原料入口连接；发酵装置的沼气出口和底端出料口，分别通过转换装置与发电机组和有机肥生产装置连接；发酵装置的沼气出口经恒压缓冲罐连接到发电机组的内燃机燃料入口；发酵装置的底端出料口直接与有机肥生产装置的压滤机入口连接。
在所述的发酵罐与恒压缓冲罐之间串联有脱硫装置。
在所述的发酵罐内设有盘管加热器，该加热器的外端与所述的发电机组的冷却水输出端或燃气锅炉的热载物流排放端出口连接。
所述的发酵罐包括罐体和搅拌装置，所述的搅拌装置包括动力装置、转轴和金属搅拌桨，动力装置安装在罐体顶部并通过转轴与罐体内的金属搅拌桨连接。
所述的发酵罐的罐体由内胆、中间的保温层和外侧的保护层构成。
所述的内胆采用玻璃钢制成，保温层采用聚氨酯发泡塑料制成，保护层采用玻璃钢或金属制成。
所述的盘管加热器采用不锈钢内盘管；发酵罐的金属组件的防腐技术采用阳极腐蚀法；发酵罐恒温控制使用热敏探针集成控制；罐内压力设计为0.003MPa(300mm水柱)，设有压力表显示压力；发酵罐设有防暴安全阀，以确保发酵罐在设计压力内安全操作。
所述的预混罐包括罐体和安装在该罐体内的搅拌器，在该罐体内设有不锈钢盘管加热器，该搅拌器采用桨式搅拌器，该加热器的外端与所述的发电机组的冷却水输出端或燃气锅炉的热载物流排放端出口连接。
所述的发电机组的发电余热通过直接换热方式将燃烧发电内燃机组所产生55℃的冷却水与废热锅炉产生的中压水蒸气直接混合产生90℃热水，用于恒温发酵罐作为热补偿的热载质；所述废热锅炉是将发电内燃机燃烧所产生的650℃～850℃高温烟气，通过一个管壳式高效换热器以间接传热方式将热载质水汽化，水汽化所产生中压水蒸汽与55℃的发电机组冷却水直接混合产生90℃热水，主要用于恒温发酵罐作为热补偿的热载质，余量输出用于沼气系统相关的生活区如职工洗澡用、冬天取暖用等。
在所述的发酵罐的出料口依次连接有污泥泵、压滤机和造粒机；上述的各个装置均安装于同一平面上或机架上。
规模化养殖场的畜禽粪便排泄物，经高温恒温发酵处理稳定产生沼气；沼气采用内燃机式发电机发电，系统发电机组稳定输出交流电，发电机组的余热用于发酵罐恒温操作的热补偿热流源；发酵产物经液固分离装置后液体部分循环使用其余作为液体肥输出，固体物经造粒机生产固体粒状有机肥。
本实用新型具有以下优点1.撬装式组合结构规模化养殖场每天产生的粪便排泄物一次装入一个(或一组)发酵罐内，单个(组)发酵罐内物料发酵(周期)天数和整个沼气发生系统罐体个数相同。每一个发酵罐是间歇式装有搅拌桨的恒温高温厌氧发酵反应釜，整个系统是由多个间歇式发酵罐并联构成的连续稳定生产线，沼气生产以及固体有机肥的数量和质量平稳，发电机组输出电压稳定。
2.生产工艺稳定且不设沼气储柜本沼气综合利用系统省掉常规沼气系统的大型沼气储柜，只设小型恒压缓冲装置。由于系统沼气发生装置为恒温高温厌氧发酵，系统产气品质和数量稳定，恒压装置即能满足发电装置沼气压力要求。省掉大型沼气储柜不仅能减少投资，降低成本，而且更重要的是增加沼气综合利用系统安全性(可燃性气体储柜属危险装置)。
3.发电机组余热利用烟气锅炉的新型设计和不同温度的两股热流优化组合的科学理念是发电余热利用的技术支撑。发电余热分两部分，一是燃烧发电内燃机组的冷却水所产生55℃热水；另一部分是燃烧发电内燃机组所产生的650℃～850℃的高温烟气，高温烟气通过一个高效换热器首先将热载质水汽化，水蒸气再与55℃的发电机组冷却水通过直接传热方式转化为90℃热水，用于恒温发酵罐作为热补偿的热载质，高效利用余热，保证了该装置在北方冬季的正常工作。
4.发酵产物采用压滤机进行液固分离不同于目前一般沼气系统使用沉降池的液固法，一步分离到位，压滤分离的沼渣可直接经造粒机生产固态颗粒有机肥，免去沉降分离以及沼渣干燥工段，节省大型沉降池的固定资产投资，简化工艺并减少能耗有利于能源节约，还大大减少了占地面积。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型的总体构成示意图；图2是图1中发酵罐与转换阀连接的结构示意图；图3是本实用新型的总体构成的平面布局示意图；图4是本实用新型的发酵罐的结构示意图。
具体实施方式
参见图1、图2和图3，本实用新型的实施实例装置包括预混罐1、发酵罐前污泥泵2、发酵罐3、脱硫装置4、恒压缓冲气柜5、发电机组6、发酵后污泥泵7、压滤机8、造粒机9和废热锅炉。发酵前污泥泵2连接在预混罐1下端的出口与发酵罐3的原料入口31之间，用于将混合均匀的预混原料送入到一个(或一组)发酵罐3内进行发酵。发酵罐3设有沼气出口32，该沼气出口32依次串联连接脱硫装置4和恒压缓冲气柜5与发电机组6的内燃机原料进口连接，在发酵罐3的底端设有出料口33。所述的发酵罐3为撬装结构，整个系统设置多个，系统装配采用撬装并联组合(参见图2)，每一该发酵罐3的原料入口31和出料口33，分别通过转换阀门组34与所述的预混罐1的出口和压滤机8入口连接，沼气出口32与脱硫装置4连接。转换阀门组34可以采用中央集成控制，其作用是将发酵罐组3串联在与其连接的各装置之间。上述的各个装置均安装在一水平面(参见图3)。
所述的预混罐1包括罐体、加热器11和搅拌器12，罐体内设有盘管加热器11和桨式搅拌器12，该加热器11的外端与所述的发电机组6的余热载质90℃热水出口连接。
在所述的发酵罐3内设有盘管加热器36，该加热器36的外端与所述的发电机组6的余热载质90℃热水出口连接。
参见图4本实用新型的核心设备是发酵罐3构成的厌氧高温恒温发酵装置，内设金属搅拌桨35，通过转轴40与罐体39顶部的电机37轴传动连接。搅拌桨35对罐体内的物料进行搅拌，确保罐内发酵反应均匀充分。罐体39内设盘管式加热装置36，为发酵罐恒温操作提供热补偿传热途径。在罐体39的下端设有支脚38。本发酵罐3罐体39采用一定厚度足够强度的玻璃钢整体整形内胆，外设聚氨酯发泡塑料保温层，确保发酵罐恒温操作；在保温层外侧设有保护层。发酵罐3的金属组件(搅拌桨35、转轴40和加热装置36等)的防腐采用阳极腐蚀技术；发酵罐3恒温控制使用热敏探针集成控制；罐内压力设计为0.003MPa(300mm水柱)，用压力表显示；发酵罐3设有防暴安全阀，确保在设计压力内安全操作。该发酵罐3实现高温恒温(35～65℃)高效发酵，确保畜禽粪便无害化处理。本系统将发酵、发电、有机肥三个工段的相关技术优化耦合，使系统的固定资产投入和生产运转能耗最小化。
本实用新型的工作过程如下1.将含水固体原料(畜或禽等粪便)用传送带，养殖场污水及循环沼液或稀释用水使用污水泵(或泥浆泵)送入预混罐，充分搅拌混匀。依据环境温度酌情在预混罐中加热至规定温度。
2.在预混罐中充分搅拌混匀后使用污水泵将预混罐中的物料送入发酵罐中。温度控制在发酵产沼最佳温度下，恒温缓慢恒速搅拌，实时监控发酵产沼指标，依据产沼指标决定发酵周期。单罐发酵周期的末天，将罐内发酵物的70％排出送下一工段，同时，从预混罐补充新物料至发酵罐生产容量。
3.发酵罐产生的沼气经由脱硫装置，脱出含硫化合物。脱硫工段采用市售定型脱硫装置，沼气脱硫指标达到发电机组的燃气标准。
4.沼气经由脱硫装置进入小型恒压缓冲气柜，设置小型恒压缓冲气柜的目的在于满足发电机组所需燃气具有足够压力，确保发电机组的内燃机稳定工作。沼气经由恒压气柜进入发电机组，沼气在发电机组的内燃机燃烧发电，稳定输出电压380V交流电。发电机组产生的交流电部分用于系统动力需电，其余部分并入国家电网。发电余热分两部分，一是燃烧发电内燃机组的冷却水所产生55℃热水，直接用于恒温发酵罐作为热补偿的热载质；另一部分是燃烧发电内燃机组所产生的650℃～850℃的高温烟气，高温烟气通过一个高效换热器(通常称为废热锅炉)，以水为热载质将烟气废热转化为热流(90℃热水)。二股热流即发电机组产生的余热用于预混罐加热和发酵罐恒温操作的热补偿加热物流，其余输出可用于沼气系统相关的生活区(如职工洗澡用、冬天取暖用等)。
5.每一单个发酵罐中物料完成一个发酵周期后，从发酵罐排出的发酵物经泥浆泵输送到压滤机，经压滤分离为沼渣、沼液。压滤机工段借鉴化工生产液固分离的经验，采用市售定型压滤机产品。
6.压滤分离的沼液固定比例用普通水泵送入预混罐中作为调节干物质浓度的稀释原料，其余部分罐装生产液体肥或添加生物生长调节剂生产生物农药。
7.经压滤分离的沼渣，进入有机肥生产工段，此沼渣不需特别处理直接用造粒机造粒生产出粒状固体有机肥料，或在造粒同时采用特殊手段制造有机无机复混肥(粒状)。
废热锅炉通过一个高效换热器先将热载质水汽化，水蒸气再与55℃的发电机组冷却水通过直接传热方式混合为90℃热水，用于恒温发酵罐作为热补偿的热载质，高效利用余热。
权利要求1.一种撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，包括预混罐、污泥泵、发酵装置、发电机组和固体有机肥生产装置，其特征在于所述的发酵装置为多个发酵罐的撬装并联组合而成，每一发酵罐设有原料入口、沼气出口和发酵出料口；预混罐的出口通过污泥泵与发酵装置的原料入口连接；发酵装置的沼气出口和底端出料口，分别通过转换装置与发电机组和有机肥生产装置连接；发酵装置的沼气出口经恒压缓冲罐连接到发电机组的内燃机燃料入口；发酵装置的底端出料口直接与有机肥生产装置的压滤机入口连接。
2.根据权利要求1所述的撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，其特征在于在所述的发酵罐与恒压缓冲罐之间串联有脱硫装置。
3.根据权利要求1所述的撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，其特征在于在所述的发酵罐内设有盘管加热器，该加热器的外端与所述的发电机组的冷却水输出端或燃气锅炉的热载物流排放端出口连接。
4.根据权利要求3所述的撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，其特征在于所述的发酵罐包括罐体和搅拌装置，所述的搅拌装置包括动力装置、转轴和金属搅拌桨，动力装置安装在罐体顶部并通过转轴与罐体内的金属搅拌桨连接。
5.根据权利要求4所述的撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，其特征在于所述的发酵罐的罐体由内胆、中间的保温层和外侧的保护层构成。
6.根据权利要求5所述的撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，其特征在于所述的内胆采用玻璃钢制成，保温层采用聚氨酯发泡塑料制成，保护层采用玻璃钢或金属制成。
7.根据权利要求5所述的撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，其特征在于所述的盘管加热器采用不锈钢内盘管；发酵罐的金属组件的防腐技术采用阳极腐蚀法；发酵罐恒温控制使用热敏探针集成控制；罐内压力设计为0.003MPa，设有压力表；发酵罐设有防暴安全阀。
8.根据权利要求1所述的撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，其特征在于所述的预混罐包括罐体和安装在该罐体内的搅拌器，在该罐体内设有不锈钢盘管加热器，该搅拌器采用桨式搅拌器，该加热器的外端与所述的发电机组的冷却水输出端或燃气锅炉的热载物流排放端出口连接。
9.根据权利要求1所述的撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，其特征在于在所述的发酵罐的出料口依次连接有污泥泵、压滤机和造粒机；上述的各个装置均安装于同一平面上或机架上。
专利摘要一种撬装组合式高温恒温沼气综合利用系统，包括预混罐、污泥泵、发酵装置、发电机组、废热锅炉、发酵物压滤机和沼渣造粒机；多个撬装式发酵罐并联组成发酵装置，每个发酵罐设原料入口、沼气出口和底部出料口，沼气出口经恒压缓冲罐连接到发电机组的内燃机燃料入口，原料入口与预混罐出口连接，发酵罐出料口与压滤机入口连接；系统配套沼渣造粒机生产粒状有机肥，上述各个设备均安装于同一平面。本实用新型可以连续稳定对禽畜粪便进行处，占地面积小；恒温充分发酵能实现完全灭菌的无害化处理，产沼效率高；利用本系统以沼气为能源的发动机组稳定输出交流电；发电余热巧妙地给发酵装置补热，使发酵罐在北方冬季仍能正常地恒温发酵；系统生产高效稳定。
文档编号C02F11/04GK2903053SQ20062000832
公开日2007年5月23日 申请日期2006年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者左秀锦 申请人:左秀锦