本发明涉及沼气制务技术领域，更进一步地涉及一种正负压保护装置及沼气发酵罐。
背景技术：
近年来，畜禽类粪便发酵产生沼气的技术有效地解决了畜禽养殖污染，同时也提供了一种新的清洁能源。沼气的主要成分是甲烷，通过各种有机物质，在隔绝空气的条件下，并保持适宜的温度、PH值，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气属于二次能源，是一种可再生能源。
厌氧发酵反应器在正常运行的过程中受进料出料、外界气温变化以及用气系统波动的影响，反应器内的压力经常发生波动，为防止压力波动造成罐体失稳、胀裂或吸顶，必须设置能够消除正负压影响的装置，保证沼气罐安全工作。
目前采用的正负压保护装置通常为机械式或者水封式，结构上与沼气池相互独立，投资高管理繁琐。机械式的保护器还存在锈蚀失效，寿命低等问题，水封保护器占地面积大，低温环境易冻结，不仅无法继续工作起到保护作用，还可能胀裂管体。
因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种可调节沼气罐内正负压，并能够避免传统保护装置存在弊病的沼气发酵装置，是目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明提供一种正负压保护装置，能够保持沼气发酵罐内部的气压平衡，对发酵罐起到保护作用。具体方案如下：
一种正负压保护装置，包括：
第一保护管，底端能够伸入罐体中的发酵液面以下；
第二保护管，底端能够伸入所述罐体中固定设置的蓄水池，顶端连通所述第一保护管，所述蓄水池位于发酵液面以上；
大气连通管，分别与所述第一保护管和所述第二保护管连通，且伸出于所述罐体与外界连通。
可选地，所述第一保护管、所述第二保护管和所述大气连通管均呈竖直设置，所述大气连通管固定在所述罐体的顶部。
可选地，所述第一保护管与所述第二保护管之间的连接段呈水平设置。
可选地，所述第二保护管设置在所述第一保护管与所述大气连通管之间。
可选地，所述第一保护管与所述大气连通管为一根平滑过渡的折管，其中包括水平段；所述第二保护管连接在水平段上。
可选地，所述第一保护管、所述第二保护管和所述蓄水池相互固定。
可选地，所述第一保护管贯穿所述蓄水池的底部，且所述蓄水池的底部保持密封固定；所述第二保护管固定在所述蓄水池的顶部。
可选地，所述第一保护管、所述第二保护管和所述大气连通管均为钢管。
此外，本发明还提供一种沼气发酵罐，包括上述任一项所述的正负压保护装置。
本发明提供了一种正负压保护装置，包括第一保护管、第二保护管、大气连通管和蓄水池等结构。其中第一保护管的底端能够伸入罐体中的发酵液面以下，第一保护管向下伸入的距离根据负压的预设值确定；第二保护管顶端连通第一保护管、底端能够伸入蓄水池中的水面以下，第二保护管的长度根据正压的预设值确定。蓄水池固定在罐体中，保持其相对位置固定，位于发酵液面以上。大气连通管分别与第一保护管和第二保护管连通，且伸出于罐体与外界连通。
当罐体内部的负压值超过负压预设值时，罐体外在气体通过大气连通管进入罐体内部，避免内部压力持续下降，补充气体以维持压力值在一定的范围内。当当罐体内部的正压值超过正压预设值时，蓄水池中的水会经过第二保护管进入第一保护管中，经第一保护管进入到罐体中，随着蓄水池水量的减少，最终第二保护管会与外部连通，因此将罐体内部的空气向外排出，维持内部的气压在合理的范围之内。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的正负压保护装置安装在罐体中的结构示意图。
其中包括：
第一保护管1、第二保护管2、大气连通管3、蓄水池4、罐体5。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种正负压保护装置，能够保持沼气发酵罐内部的气压平衡，对发酵罐起到保护作用。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的发酵罐及正负压保护装置进行详细的介绍说明。
如图1所示，为本发明中的正负压保护装置安装在罐体中的结构示意图。该装置包括：第一保护管1、第二保护管2、大气连通管3和蓄水池4等结构，其中第一保护管1的底端能够伸入罐体5中的发酵液面以下，第一保护管1的内部与罐体通过发酵液面保持密封。第二保护管2的底端能够伸入蓄水池4中的液面以下，蓄水池4固定设置在罐体5中，通过蓄水池4中的水与罐体5的内部保持相对密封。第二保护管2的顶端连通于第一保护管1，蓄水池4位于发酵液面以上。
大气连通管3的底部分别与第一保护管1和第二保护管2的顶端连通，第一保护管1和第二保护管2的顶部相互连通并与大气连通管3连通；大气连通管3的顶部伸出于罐体5与外界连通。
第一保护管1伸入到发酵液面以下的长度根据负压预设值设定，第二保护管2的伸入到蓄水池4液面以下的长度根据正压预设值设定，正压预设值与负压预设值是罐体5所能承受的最大正负压强。
罐体5中为负压状态时，罐体5内部的压强低于外部的压强，气压持续降低第一保护管1和第二保护管2中的液面不断下降，外部的空气经过大气连通管3，再经过第一保护管1和第二保护管2进入罐体5中，提高罐体5中的压强值，避免罐体5中压强过低，压强始终高于负压预设值。
罐体5中为正压状态时，罐体5内部的压强高于外部的压强，在罐体5内部气压的作用下，会将发酵液体挤压到第一保护管1中，同时将蓄水池4中的液体挤压到第二保护管2中。第二保护管2与第一保护管1处于同一空间内，在同样的压强作用下第二保护管2与第一保护管1中的液体上升的高度一致，但第二保护管2的长度短于第一保护管1，因此必然第一保护管1中的液体先到达顶端，进而第二保护管2中的水在重力作用下进入第一保护管1。蓄水池4的水量很少，相对于整体罐体5来说可忽略不计，将整个蓄水池4中的水全部排到罐体5中也不会使发酵液面的高度发生明显改变，对内部的气体体积变化影响忽略不计，也就不会改变内部的气压值。当内部压强持续升高，会将蓄水池4中的水不断转移到罐体5中，当蓄水池4中的水面降低到足够低时会使第二保护管2的底端露出，解除水的密封，使罐体内部与外界空气连通，内部的气体会经第二保护管2和大气连通管3排出到外部，保持罐体5内部的气压始终低于正压预设值。
经过一次正压排气保护后，只需通过大气连通管3向蓄水池4中注入一定量的水即可恢复正常工作。由于罐体5内部在发酵的过程中出释放热量，在冬季的温度也不会低于零度，一般维持在适于发酵的15℃左右，因此不会出现结冰造成失效，一年四季都能正常工作。通过发酵液面和蓄水池4保持气密封，内部的始终维持在高湿度环境下，时刻进行水汽的凝结过程，不会因为夏季气温过高使蓄水池4中的水损失。冷凝水不断地对蓄水池4补水，多余的水自动向外流出到下方的发酵液中，正负压保护始终保持在恒定状态，可长时间免于维护。
本发明通过第一保护管1、第二保护管2、大气连通管3和蓄水池4之间的相互配合，使整个罐体5内部的气压维持在所能承受的最高和最低气压之间，不会超出预设值，对发酵罐起到了有效的保护作用。
具体地，本申请在此提供一种具体的结构，第一保护管1、第二保护管2和大气连通管3均呈竖直设置，大气连通管3固定在罐体5的顶部。第一保护管1与第二保护管2之间的连接段呈水平设置，使第二保护管2中的水可以顺利地流向第一保护管1，当然，也可将两者连接的部分设置为向第一保护管1倾斜的结构。
如图1所示，第二保护管2设置在第一保护管1与大气连通管3之间，当然，也可以将大气连通管3设置在中间，第二保护管2设置在第一保护管1分别设置在大气连通管3的两侧，只要保持相互连通的结构都是可以的。
更具体地，第一保护管1与大气连通管3为一根平滑过渡的折管，其中包括水平段。第一保护管1与大气连通管3均为独立的直管，两者呈竖直设置，第一保护管1的顶端通过弯头与水平段固定连接，保持平滑过渡，大气连通管3的底端通过弯头与水平段固定连接，保持平滑过渡，通过弯头结构使第一保护管1与大气连通管3形成一个整体的弯折管。第二保护管2的顶端连接在水平段上，在水平段的底部设置开孔，直接将第二保护管2与水平段进行固定。
为了使装置的整体性更强，方便安装，本发明将第一保护管1、第二保护管2和蓄水池4相互固定，三者连同大气连通管3形成一个整体，并通过大气连通管3与罐体5顶部的连接处实现固定。
优选地，可将第一保护管1贯穿蓄水池4的底部，在蓄水池4的底部设置通孔，将第一保护管1向下穿过并保持密封固定。第二保护管2固定在蓄水池4的顶部，在顶部水平设置连接板，固定在蓄水池4的侧壁上。
在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，第一保护管1、第二保护管2和大气连通管3均为钢管，各个部件之间的连接均采用焊接固定。
此外，本发明还提供了一种沼气发酵罐，包括上述正负压保护装置，可实现相同的技术效果。该发酵罐的其他部分请参考现有技术，本发明在此不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。