沼气生产连续化制备系统及制备工艺的制作方法

本发明涉及沼气生产技术领域，具体的说，是涉及一种沼气生产连续化制备系统，及其制备工艺。

背景技术：

近年来，我国畜禽粪便的沼气工程建设发展迅速。节能减排和新农村建设的需要，以及政府的大力推动和支持 , 促使沼气工程建设迅速发展。但是，大家都忙于新工程的建设，而对生产工程的跟踪研究则很少关心，尤其是对大中型沼气工程专用设备的研究开发不足，非专用设备体积大，能耗高，效率低。

沼气生产工艺中，收集来的原料如牛和猪粪便通过破碎捞草机，经过破碎、去草的预处理后，进入储料池中并在一定的温度、湿度、酸碱度条件下，通过微生物发酵作用而成。但对于现有的沼气生产制备系统来说，常常存在着结构设计上的缺陷，在连续化制备上存在问题，并且造成一定的环境污染，大大影响了沼气工程建设的推进。

正是基于上述考虑，本发明设计了一种沼气生产连续化制备系统。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术的不足，适应现实需要，设计了一种沼气生产连续化制备系统及其制备工艺。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

一种沼气生产连续化制备系统，包括前处理池、储料池、进料池、出料池、储液池、厌氧发酵车间、有机肥加工间，物料在前处理池中经自动破碎捞草机、自动格栅除污机除污，进入储料池中经原料搅拌系统搅拌后通过进料管送入进料池后再经原料搅拌系统二次搅拌，所述进料池通过进料管和动力泵与厌氧发酵车间的发酵罐连通，所述发酵罐通过沼气输送系统与用气端连通；所述发酵罐还经由出料管与出料池连通，所述进料池、出料池经进料管、动力泵、出料管与厌氧发酵车间的发酵罐形成回路；所述发酵罐中的余料还通过搅拌管送入进料池再次搅拌后通过进料管、动力泵、出料管与储液池连通，在储液池的连通管路上设有固液分离机，分离出的固态物经由沼渣管送入有机肥加工车间，液态物经由沼液管送入储液池备用或送入进料池循环使用。

所述沼气输送系统包括净化间，所述净化间包括与发酵罐连通的集气箱，集气箱后依次连通有气水分离器、第一脱硫塔、第二脱硫塔，所述集气箱顶部通过管道直接与气水分离器连通脱水，脱水后通过分歧管与第一脱硫塔连通，所述分歧管设有上、下支管，分别为进气管与进水管，所述第一脱硫塔与第二脱硫塔的下部通过管道与阀门连通，上端通过管道接有沼气流量计，沼气从第一、或第二脱硫塔脱硫后经沼气流量计后流向储气柜，储气柜通过管道与阀门与各用户端连通。

所述发酵罐为并排设置的若干个卧式贮罐，各发酵罐均设有出气管与补气管，各出气管接出后，经管道与集气箱连通，各补气管接出后，经管道与储气柜连通。

所述出气管和补气管分设于罐体顶部的两端；出料管设置于罐体一端的下部；进料管、搅拌管均位于位于罐体的一端，在同一端还设有连接至出料池的溢流管；在罐体上部设有超声波液位传感器和温度传感器；所述各出气管上设有止逆阀，所述各补气管上设有电磁阀，所述出气管均通过一根检测管与甲烷含量检测仪连接。

所述储气柜为水密封式储气柜，包括顶部开口的储水池、倒扣切套装于在储水池内的恒压罐，所述恒压罐的内壁与储水池的水面之间为储气区，所述储气区的进气管与沼气流量计连通，出气管通过输气总管与各用户端连通，输气总管连通的输气管网为环状管网，各用户端通过支管和阀门环状管网连通。

所述恒压罐的外壁与储水池之间通过滑轨与滑轮匹配滑动，所述恒压罐的顶部设有配重块，所述恒压罐设有两个以上且通过阀门并联。

还包括增温间，所述增温间设有锅炉，所述锅炉经由加温管与发酵罐连通形成加温回路，所述锅炉与进料池之间也设有加温管。

所述储料池的物料通过原料搅拌系统进行搅拌，所述原料搅拌系统包括位于储料池上方的电机、传动装置以及搅拌装置，所述传动装置包括与电机输出端连接的主动齿轮，所述主动齿轮的齿面至少同时与两个从动齿轮啮合，所述从动齿轮分别通过各自的齿轮轴带动从动齿轮组从而驱动搅拌轴搅拌。

所述从动齿轮通过齿轮轴与第二从动齿轮连接，第二从动齿轮与搅拌轴齿轮啮合转动，所述搅拌轴齿轮带动搅拌轴及其桨叶转动。

一种沼气生产连续化制备工艺，包括如下步骤：

第一步，原料粉碎、除杂；

第二步，将经过粉碎和除杂后的原料进行两次搅拌，第一次搅拌捞出杂草、木屑等杂质，第二次搅拌后通过筛子或格栅过滤；

第三步，将经过两次搅拌、过滤后的原料在进料池中通过池壁上的加热盘管进行一次加热；

第四步，经过加热后的原料送入厌氧发酵车间的发酵罐进行发酵，发酵期为18——20天，发酵过程中有增温系统增温配合发酵；

第五步，发酵后经过清洗、脱硫后送入用户端,发酵后的渣液经过固液分离机分离，干渣加工成有机肥，液体回流至进料池继续用于发酵，避免造成二次污染。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的沼气生产连续化制备系统及其制备工艺，能够实现无污染、连续化生产，采用卧式罐，活性层面积增大，池容产气率得到的极大的提升，使用灵活方便，既可以做反应罐，也可以做储气罐；能够实现沼气的无污染、连续化生产，对于农村沼气化工程建设的推进具有积极的现实意义；

2.整个系统连贯性好，通过加装传感器和自动化装置，能够实现生产过程的全自动化；

3.产气率高，生产成本低，居民使用成本低。

附图说明

图1为本发明沼气生产连续化制备系统的整体结构示意图；

图2为净化间内部结构示意图；

图3为发酵罐出气补气管道平面布置图；

图4位发酵罐罐体的剖视放大图；

图5为储气柜与环状管网连接结构示意图；

图6为搅拌系统的外部结构示意图；

图7为搅拌系统的内部结构示意图。

1为前处理池，2为储料池，3为进料池，301为进料管，4为出料池，401为出料管，5为储液池，501为固液分离机，502为沼渣管，503为沼液管， 6为厌氧发酵车间，601为发酵罐，602为搅拌管，603为出气管，604为补气管，605为溢流管，606为超声波液位传感器，607位温度传感器，7为有机肥加工间，8为净化间，801为集气箱，802为气水分离器，803为第一脱硫塔，804为第二脱硫塔，805为分歧管，806位沼气流量计，9为储气柜，901为储水池，902为恒压罐，903为储气区，904为进气管，905为出气管，906为输气总管，907为环状管网，908为滑轨，909为滑轮，910为配重块，10为加温间，1001为锅炉，1002为加温管，11为原料搅拌系统，1101为电机，1102为传动装置，1103为搅拌装置，1104为主动齿轮，1105为从动齿轮，1106为齿轮轴，1107为第二从动齿轮，1108为搅拌轴齿轮，1109为搅拌轴, 1110为桨叶，12为动力泵， 13为沼气用户， 14为发电机房。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例：参见图1——图6。

本发明公开了一种沼气生产连续化制备系统，包括前处理池1、储料池2、进料池3、出料池4、储液池5、厌氧发酵车间6、有机肥加工间7，物料在前处理池1中经自动破碎捞草机、自动格栅除污机除污（沼气工程前处理用自动破碎捞草机201420390113.2，沼气工程前处理用自动格栅除污机201420390114.7两项实用新型专利已获得实用新型专利权，其具体结构在此不赘述），进入储料池2中经原料搅拌系统11搅拌后通过进料管301送入进料池3后再经原料搅拌系统11二次搅拌，所述进料池3通过进料管301和动力泵12与厌氧发酵车间6的发酵罐601连通，所述发酵罐601通过沼气输送系统与用气端连通；所述发酵罐601还经由出料管401与出料池4连通，所述进料池3、出料池4经进料管301、动力泵12、出料管401与厌氧发酵车间的发酵罐601形成回路，反应剩余的物料经由出料管202送入出料池203后，经由动力泵可重新泵入发酵罐201循环利用；所述发酵罐601中的余料还通过搅拌管602送入进料池3再次搅拌后通过进料管301、动力泵12、出料管401与储液池5连通，在储液池5的连通管路上设有固液分离机501，分离出的固态物经由沼渣管502送入有机肥加工车间7加工成有机肥，液态物经由沼液管503送入储液池5备用或送入进料池3循环使用。

所述沼气输送系统包括净化间8，沼气在发酵罐601中发酵后进入净化间净化，所述净化间8包括与发酵罐601连通的集气箱801，集气箱后依次连通有气水分离器802、第一脱硫塔803、第二脱硫塔804，所述集气箱顶部通过管道直接与气水分离器802连通脱水，脱水后通过分歧管805与第一脱硫塔803连通，所述分歧管805设有上、下支管，分别为进气管与进水管，所述第一脱硫塔803与第二脱硫塔804的下部通过管道与阀门连通，上端通过管道接有沼气流量计806，沼气从第一、或第二脱硫塔脱硫后经沼气流量计806后流向储气柜9，储气柜9通过管道与阀门与各用户端连通。沼气进入集气箱801后通过气水分离器脱水后进入脱硫塔，两个脱硫塔采用一备一用，以便在不停气情况下更换脱硫剂。

所述发酵罐601为并排设置的若干个卧式贮罐，各发酵罐均设有出气管603与补气管604，所述出气管603和补气管604分设于罐体顶部的两端；各出气管603接出后，经管道与集气箱801连通，各补气管604接出后，经管道与储气柜9连通。出料管401设置于罐体一端的下部；进料管301、搅拌管602均位于位于罐体的一端，在同一端还设有连接至出料池3的溢流管605；在罐体上部设有超声波液位传感器606和温度传感器607；所述各出气管603上设有止逆阀，所述各补气管604上设有电磁阀，所述出气管均通过一根检测管与甲烷含量检测仪连接。出气管位于罐体顶部，各个罐体出气管独立连接至净化间集气箱701，发酵罐内气压为6Kpa，集气箱输出气压为4Kpa,各发酵罐输气管分一根检测管至甲烷含量检测仪，未达标气体外排，合格气体输入集气箱。补气管位于罐体顶部后端，当罐体排料形成负压时，补气电磁阀自动启动，对发酵罐进行补气，以免造成负压挤扁发酵罐。这样，罐与罐之间可用阀门进行连通，各自独立，可一一互通，也可多个互通，便于维护维修不间断供气。

所述储气柜9为水密封式储气柜，包括顶部开口的储水池901、倒扣切套装于在储水池内的恒压罐902，所述恒压罐902的内壁与储水池901的水面之间为储气区903，所述储气区903的进气管904与沼气流量计806连通，出气管905通过输气总管906与各用户端连通，输气总管906连通的输气管网为环状管网907，各用户端通过支管和阀门环状管网907连通。本案通过输气管道与储气罐形成环状循环线路，使得与输气管道连通的沼气用户能够保证其供气管道内沼气气压恒定，能够正常的使用沼气。

所述恒压罐902的外壁与储水池之间通过滑轨908与滑轮909匹配滑动，所述恒压罐902的顶部设有配重块910，配重块910可设置为多个，根据实际预设的储气区903压力灵活增减，所述恒压罐902设有两个以上且通过阀门并联。

还包括增温间10，所述增温间设有锅炉1001，所述锅炉6经由加温管1002与发酵罐601连通形成加温回路，所述锅炉1001与进料池3之间也设有加温管1002。对进料池的物料进行预加温处理，可以加快后续的反应速率，缩短反应时间。同时对发酵罐可根据实际使用需要进行直接加温，并调整加温温度至理想温度值。

所述储料池2的物料通过原料搅拌系统11进行搅拌，所述原料搅拌系统包括位于储料池2上方的电机1101、传动装置1102以及搅拌装置1103，所述传动装置1102包括与电机1101输出端连接的主动齿轮1104，所述主动齿轮1104的齿面至少同时与两个从动齿轮1105啮合，所述从动齿轮分别通过各自的齿轮轴1106带动从动齿轮组从而驱动搅拌轴搅拌。

所述从动齿轮1105通过齿轮轴1106与第二从动齿轮1107连接，第二从动齿轮1107与搅拌轴齿轮1108啮合转动，所述搅拌轴齿轮1108带动搅拌轴1109及其桨叶1110转动。

原料搅拌系统的工作原理：打开电机，通过电机输出端转动带动主动锥齿轮转动，从而带动与其啮合的从动锥齿轮转动，从动锥齿轮转动带动与之连接的传动轴以及第二从动锥齿轮转动，第二从动锥齿轮转动带动与其啮合的搅拌轴锥齿轮转动以及与之连接的搅拌轴转动，从而实现设置在搅拌轴上的搅拌桨叶对储料罐内的原料进行搅拌，优选的，电机与主动锥齿轮之间还设有摆线单轴减速器，从而使得减低转速，增加转矩，提升搅拌装置的搅拌效率，提高沼气的产气率。

本发明的搅拌系统，采用的是射流搅拌，即搅拌轴在下部，进料管在中上部，搅拌充分，产气率高。

本案中优选的，三个搅拌装置呈正三角形分布于储料罐内，对储料罐内物料进行彻底的搅拌、搅拌更为均匀、搅拌的范围更大，进而大大提升了搅拌效果，并提高了沼气的产气率。

本发明还公开了一种沼气生产连续化制备工艺，包括如下步骤：

第一步，原料粉碎、除杂；

第二步，将经过粉碎和除杂后的原料进行两次搅拌，第一次搅拌捞出杂草、木屑等杂质，第二次搅拌后通过筛子或格栅过滤；

第三步，将经过两次搅拌、过滤后的原料在进料池中通过池壁上的加热盘管进行一次加热；也可采用板式换热器进行加热。

第四步，经过加热后的原料送入厌氧发酵车间的发酵罐进行发酵，发酵期为18——20天，发酵过程中有增温系统增温配合发酵；增温发酵采用增温间的锅炉，所述锅炉6经由加温管1002与发酵罐601连通形成加温回路，所述锅炉1001与进料池3之间也设有加温管1002。对进料池的物料进行预加温处理，可以加快后续的反应速率，缩短反应时间。同时对发酵罐可根据实际使用需要进行直接加温，并调整加温温度至理想温度值。

第五步，发酵后经过清洗、脱硫后送入用户端,发酵后的渣液经过固液分离机分离，干渣加工成有机肥，液体回流至进料池继续用于发酵，避免造成二次污染。

本发明的沼气生产连续化制备系统及其制备工艺，能够实现无污染、连续化生产，采用卧式罐，活性层面积增大，池容产气率得到的极大的提升，使用灵活方便，既可以做反应罐，也可以做储气罐。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。