一种沼气发酵原料预热装置和沼气发酵系统的制作方法

本实用新型属于沼气发酵领域，尤其涉及一种沼气发酵原料预热装置和沼气发酵系统。

背景技术：

沼气的厌氧发酵是指有机物质，如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等，在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体的复杂的生物化学过程。

沼气的厌氧发酵，离不开一个适合甲烷细菌生长稳定环境，这里包括严格的厌氧条件，适合的酸碱度和温度。酸碱度和厌氧条件很容易做到，但是要维持一个比较合适温度环境，这就需要大量的能源消耗。能量消耗过大，导致系统在沼气产出方面不经济。然而传统的沼气发酵系统的出水，即沼液温度比较高，大约30℃左右。虽然沼液蕴含的热量的品位较低，但是数量是可观的，直接被排放至自然界中，造成了大量的热能浪费。尤其是在北方高寒地区，这些低品位热能，更显得弥足珍贵。因此，如何实现沼液废热的资源化利用是目前亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种沼气发酵原料预热装置和沼气发酵系统，本实用新型提供的预热装置可使用沼气发酵系统排出的高温废沼液对沼气发酵原料进行预热，降低后续原料发酵过程中的热能消耗，实现沼液废热的资源化利用。

本实用新型提供了一种沼气发酵原料预热装置，包括储料池，所述储料池内腔由可换热金属板分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体用于储存沼气发酵原料，第二腔体用于储存沼气厌氧发酵产生的沼液；第一腔体和第二腔体上均设置有进料口和出料口。

优选的，所述储料池外壁上覆盖有保温层。

优选的，所述第一腔体和第二腔体的体积比为(1～2)：(1～2)。

优选的，所述可换热金属板只与所述储料池内腔的顶面和底面相接触。

优选的，每个所述进料口和出料口均设置在对应腔体的顶部。

优选的，所述可换热金属板为碳钢板和/或不锈钢板。

优选的，所述保温层的材料为聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、岩棉或硅酸铝。

优选的，所述可换热金属板的厚度为0.5～5mm。

优选的，所述储料池的内腔为圆柱形或立方体形。

本实用新型提供了一种沼气发酵系统，包括沼气厌氧发酵罐和所述技术方案所述的预热装置；

所述沼气厌氧发酵罐的沼气发酵原料进口与所述预热装置的第一腔体相连，所述沼气厌氧发酵罐的沼液出口与所述预热装置的第二腔体相连。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种沼气发酵原料预热装置和沼气发酵系统。本实用新型提供的预热装置包括储料池，所述储料池内腔由可换热金属板分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体用于储存沼气发酵原料，第二腔体用于储存沼气厌氧发酵产生的沼液；每个所述腔体上均设置有进料口和出料口。本实用新型提供的预热装置设置有沼气发酵原料储存腔体和沼液储存腔体，两个腔体间通过换热金属板相接触，从而实现了两个腔体中储料的热交换。装置运行过程中，将沼气厌氧发酵罐中的高温沼液溢流到第二腔体中，再将预发酵的低温发酵原料打入第一腔体中，与第二腔体中的高温沼液通过金属换热板换热。本实用新型提供的装置可使用沼气发酵系统排出的高温废沼液对沼气发酵原料进行预热，降低后续原料发酵过程中的热能消耗，实现沼液废热的资源化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的沼气发酵原料预热装置侧视结构简图；

图2是本实用新型实施例提供的沼气发酵原料预热装置俯视结构简图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种沼气发酵原料预热装置，包括储料池，其特征在于，所述储料池内腔由可换热金属板分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体用于储存沼气发酵原料，第二腔体用于储存沼气厌氧发酵产生的沼液；第一腔体和第二腔体上均设置有进料口和出料口。

参见图1和图2，图1是本实用新型实施例提供的沼气发酵原料预热装置侧视结构简图，图2是本实用新型实施例提供的沼气发酵原料预热装置俯视结构简图，图1和图2中，1是储料池、2是可换热金属、3是第一腔体、4是第二腔体、5是第一腔体的进/出料口、6是第二腔体的进/出料口、7是保温层。

本实用新型提供的沼气发酵原料预热装置包括储料池1，储料池1的内腔由可换热金属板2分隔为第一腔体3和第二腔体4。在本实用新型提供的一个实施例中，储料池1的内腔为圆柱形或立方体形。在本实用新型提供的一个实施例中，储料池1的内腔为立方体形，储料池1内腔的长为5000～10000mm，优选为7000～8000mm；储料池1内腔的宽为2000～6000mm，优选为3000～4000mm；储料池1内腔的高为1000～5000mm，优选为2000～3000mm。在本实用新型提供的一个实施例中，储料池1的内腔为圆柱形，储料池1内腔的直径为4000～8000mm，优选为5000～6000mm；储料池1内腔的高为2000～5000mm，优选为3500～4500mm。在本实用新型提供的一个实施例中，可换热金属板2为碳钢板和/或不锈钢板，优选为304不锈钢板。在本实用新型提供的一个实施例中，可换热金属板2的厚度为0.5～5mm。在本实用新型中，第一腔体3和第二腔体4是两个相对独立的腔体，即两个腔体之间并没有直接连通。在本实用新型中，第一腔体用于储存沼气发酵原料，第二腔体用于储存沼气厌氧发酵产生的沼液。在本实用新型提供的一个实施例中，可换热金属板2只与储料池1内腔的顶面和底面相接触，在该实施例中，由可换热金属板2分隔形成的两个腔体中，其中一个腔体的侧壁被另一个腔体保全包覆，类似于图1和图2中第一腔体3和第二腔体4的位置关系。在本实用新型提供的一个实施例中，第一腔体3和第二腔体4的体积比为(1～2)：(1～2)。在本实用新型中，每个所述腔体上均设置有进料口和出料口，即第一腔体上设置有沼气发酵原料进料口和沼气发酵原料出料口，第二腔体上设置沼液进料口和沼液出料口。在本实用新型提供的一个实施例中，每个所述腔体上均设置的进料口和出料口为同一个口，即进/出料口。

在本实用新型提供的一个实施例中，储料池1的外壁上覆盖有保温层7。在本实用新型提供的一个实施例中，保温层7的材料为聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、岩棉或硅酸铝。在本实用新型提供的一个实施例中，保温层7的厚度为5cm～10cm。

本实用新型提供的预热装置设置有沼气发酵原料储存腔体和沼液储存腔体，两个腔体间通过换热金属板相接触，从而实现了两个腔体中储料的热交换。装置运行过程中，将沼气厌氧发酵罐中的高温沼液溢流到第二腔体中，再将预发酵的低温发酵原料打入第一腔体中，与第二腔体中的高温沼液通过金属换热板换热。本实用新型提供的装置可使用沼气发酵系统排出的高温废沼液对沼气发酵原料进行预热，降低后续原料发酵过程中的热能消耗，实现沼液废热的资源化利用。

本实用新型提供了一种沼气发酵系统，包括沼气厌氧发酵罐和上述技术方案所述预热装置，所述沼气厌氧发酵罐的沼气发酵原料进口与所述预热装置的第一腔体相连，所述沼气厌氧发酵罐的沼液处口与所述预热装置的第二腔体相连。

本实用新型提供的沼气发酵系统包括沼气厌氧发酵罐和所述预热装置。本实用新型对所述沼气厌氧发酵罐的型号、结构和尺寸没有特别限定，选择本领域技术人员熟知的用于沼气厌氧发酵的发酵罐即可。所述沼气厌氧发酵罐的沼气发酵原料进口与所述预热装置的第一腔体的出料口相连，所述沼气厌氧发酵罐的沼液出口与所述预热装置的第二腔体的进料口相连。

本实用新型提供的沼气发酵系统设置有沼气发酵原料预热装置，该装置可使用沼气发酵系统排出的高温废沼液对沼气发酵原料进行预热，从而降低后续原料发酵过程中的热能消耗，实现沼液废热的资源化利用。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

1)沼气发酵原料预热装置结构：

本实施例提供了一种如图1所示结构的沼气发酵原料预热装置，该装置包括储料池1、可换热金属板2、第一腔体3、第二腔体4、第一腔体的进/出料口5、第二腔体的进/出料口6和保温层7；

其中，储料池1的内腔为圆柱形尺寸为：φ6000mm直径×3500mm高；

可换热金属板2的材料为304不锈钢，厚度为1mm；可换热金属板2垂直设置，只与储料池1内腔的顶面和底面相接触；

可换热金属板2将储料池1的内腔分隔为两个独立的腔体，即第一腔体3和第二腔体4，第一腔体3和第二腔体4的体积比为1:1；第一腔体用于储存沼气发酵原料，其顶部设置有第一腔体的进/出料口5；第一腔体用于储存沼气厌氧发酵产生的沼液，其顶部设置有第二腔体的进/出料口6；

保温层7覆盖在储料池1的外壁上，保温层7的材料为聚氨酯泡沫，厚度为5cm。

2)使用过程：

将沼气厌氧发酵罐中的29℃的沼液通过第二腔体的进/出料口6注入到第二腔体4中，注满；再将待发酵的5℃发酵原料注入到第一腔体3池中；5℃的发酵原料通过可换热金属板2进行换热，24h后，第一腔体3中的物料和第二腔体4中物料温度相等，均为17℃。

实施例2

1)沼气发酵原料预热装置结构：

本实施例提供了一种如图1所示结构的沼气发酵原料预热装置，该装置包括储料池1、可换热金属板2、第一腔体3、第二腔体4、第一腔体的进/出料口5、第二腔体的进/出料口6和保温层7；

其中，储料池1的内腔为方形尺寸为：8000mm×4000mm×3000mm；

可换热金属板2的材料为304不锈钢，厚度为3mm；可换热金属板2垂直设置，只与储料池1内腔的顶面和底面相接触；

可换热金属板2将储料池1的内腔分隔为两个独立的腔体，即第一腔体3和第二腔体4，第一腔体3和第二腔体4的体积比为1:1；第一腔体用于储存沼气发酵原料，其顶部设置有第一腔体的进/出料口5；第一腔体用于储存沼气厌氧发酵产生的沼液，其顶部设置有第二腔体的进/出料口6；

保温层7覆盖在储料池1的外壁上，保温层7的材料为聚氨酯泡沫，厚度为6cm。

2)使用过程：

将沼气厌氧发酵罐中的35℃的沼液通过第二腔体的进/出料口6注入到第二腔体4中，注满；再将待发酵的8℃发酵原料注入到第一腔体3池中；8℃的发酵原料通过可换热金属板2进行换热，24h后，第一腔体3中的物料和第二腔体4中物料温度相等，均为21.5℃。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。