本发明涉及生物质能源利用和环境保护技术领域，特别是涉及一种适应寒冷地区的推流式沼气生产及增保温系统。
背景技术：
厌氧发酵技术作为一项环境友好型生物处理技术，已被广泛应用于处理畜禽粪便、秸秆等农业废弃物，农业废弃物的资源化在得到利用的同时还可产生清洁能源甲烷。厌氧发酵过程容易受多种因素的影响，其中温度是非常重要的一个影响因素。甲烷菌对温度变化非常敏感，温度对其活性有很大的影响，并最终影响甲烷的产量。在厌氧发酵的过程中，通常在两个温度下甲烷菌的活性较高，即中温37℃和高温55℃，在这两个温度下易于获得高产量甲烷，而在温度低于30℃和高于60℃的条件下，甲烷菌就只产生少量的甲烷气体，如果在温度低于10℃的情况下，沼气生产则会停止。因此，保持适当而恒定的温度对厌氧发酵至关重要。
我国北方地区的气候通常比较寒冷，尤其是在冬季，沼气工程存在着“三低”、“一短”和“一高”的问题，即产气率低、原料利用率低、使用率低、使用时间短和保温成本高。但北方地区又是我国的农业主产区，每年产生大量的畜禽粪便和农作物秸秆，因此，在利用厌氧发酵技术处理农业废弃物的同时，降低能耗和提高发酵效率成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种适应寒冷地区的推流式沼气生产及增保温系统，以解决现有技术中在利用厌氧发酵技术处理农业废弃物的同时，降低能耗和提高发酵效率的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种适应寒冷地区的推流式沼气生产及增保温系统，包括：推流式沼气池，在所述推流式沼气池的内部沿所述推流式沼气池的长度方向依次构造有相互连通的水压间、发酵间以及进料间，其中，所述进料间的底部所在的水平面高于所述水压间的底部所在的水平面；以及燃池，所述燃池设置在所述推流式沼气池的一侧长池壁的外侧。
其中，在所述燃池的上端构造有开口，在所述燃池开口的上边沿沿所述燃池的长度方向呈间隔式构造有多个燃池盖板；在相邻的两个所述燃池盖板之间构造有一个燃池进料口，在所述燃池盖板上构造有排烟口。
其中，所述推流式沼气池的池壁包括第一长边池壁和与所述第一长边池壁呈相对式设置的第二长边池壁，其中，所述燃池设置在所述推流式沼气池的第一长边池壁的外侧，在所述推流式沼气池的第二长边池壁的外侧设有保温墙体。
其中，在所述推流式沼气池的上方覆盖有能够给所述发酵间保温的阳光板温室。
其中，在所述推流式沼气池的上部设有沼液回流喷淋结构，所述沼液回流喷淋结构包括设置在所述水压间内的沼液回流泵、设置在所述发酵间上方的沼液回流管以及沿所述沼液回流管的长度方向呈间隔式设置的多个沼液喷淋部件，其中，所述沼液回流管的第一端与所述沼液回流泵相连通，所述沼液回流管的第二端伸入到所述进料间内。
其中，各个所述沼液喷淋部件均包括喷淋支管和分别设置在所述喷淋支管的两端的喷淋头，其中，所述喷淋头与所述喷淋支管呈垂直式设置。
其中，各个所述喷淋支管伸入到所述发酵间内的长度沿所述进料间到所述水压间的方向逐渐增长。
其中，所述推流式沼气生产系统还包括设置在所述水压间外侧的清灰池，其中，所述清灰池构造成半地下式结构，所述清灰池通过清灰洞与所述燃池相连通。
其中，在所述发酵间的侧壁上呈间隔式构造有能够检测所述发酵间内的温度的测温套管。
其中，在所述发酵间上部构造有人孔，在所述人孔的盖板上分别构造有输气管和安全阀。
(三)有益效果
本发明提供的推流式沼气生产及增保温系统，与现有技术相比，具有如下优点：
利用小空间的燃池对推流式沼气池进行加热，通过测温套管对整个推流式沼气池的发酵温度进行监测，并根据监测的结果对温度进行相应的调控，即，通过控制向燃池内添加燃料的多少，以及配合阳光板温室和保温墙体的使用，便可以实现对推流式沼气池的增保温功能，保证发酵间内的发酵温度为最适宜发酵的温度。在推流式沼气池正常启动进料的过程中，待发酵物料通过进料间进入到推流式沼气池的内部，通过自重力作用进入到发酵间内进行发酵，随着发酵天数的增加，待发酵物料会向水压间方向推进。待发酵物料在发酵过程中产生的气体会通过输气管进行收集，产生的沼液30％以上通过水压间中的沼液回流泵泵入到进料间和发酵间内进行接种、压浮破渣和搅拌。同时，每天完成出料，以此，反复进行发酵工序。根据燃池加热所需的燃料量来确定清灰的时间间隔，通过清灰池可方便清灰。由此，本申请的推流式沼气生产系统具有采用自重力推料和沼液回流喷淋压浮搅拌的方式，提高传热传质效率和产气效率，减少机械投入，同时结合小空间的燃池、清灰池、保温墙体和具有阳光板温室的覆盖温室构造成增保温系统，则可实现推流式沼气池在寒冷地区的低能耗、低成本以及高效率的运行，进一步地，有效提高了系统的实用性。
附图说明
图1为本申请的实施例的适应寒冷地区的推流式沼气生产及增保温系统的整体结构示意图。
图中，1：推流式沼气池；1a：容纳空间；11：水压间；12：人孔；13：发酵间；14：进料间；2：燃池；21：燃池盖板；211：排烟口；22：燃池进料口；3：保温墙体；4：阳光板温室；5：沼液回流喷淋结构；51：沼液回流泵；52：沼液回流管；53：沼液喷淋部件；6：清灰池；7：测温套管；8：输气管；9：安全阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如图1所示，图中示意性地显示了该推流式沼气生产及增保温系统包括推流式沼气池1和燃池2。
在本申请的实施例中，在该推流式沼气池1的内部构造有容纳空间1a，其中，在该容纳空间1a内沿推流式沼气池1的长度方向依次构造有相互连通的水压间11、发酵间13以及进料间14，其中，该进料间14的底部所在的水平面高于水压间11的底部所在的水平面。这样，通过使得该进料间14的底部所在的水平面高于水压间11的底部所在的水平面，从而使得该推流式沼气池1的底部整体构造具有一定坡度的结构，从而有利于发酵物料利用自身的重力沿该推流式沼气池1的长度方向进行推进。
燃池2设置在该推流式沼气池1的一侧长边池壁的外侧。需要说明的是，该水压间11用于存储发酵后产生的液体，人孔12用于观察发酵间13内的发酵情况，同时可用于沼气池进行检修，进料间14用于收集待发酵物料，并将待发酵物料经进料间14与发酵间13之间的孔洞输送到该发酵间13内，以用于促使该待发酵物料进行发酵。具体地，当需要对待发酵物料进行发酵时，先将待发酵物料送入到进料间14内，然后，使得该待发酵物料输送到发酵间13内进行发酵，在此过程中，由于该推流式沼气池1的底部构造具有的一定坡度结构，因而，在无需其它机械助力的情况下，通过利用自身的重力就可以使物料朝水压间11的方向推进。为了确保该发酵间13内的温度能够满足待发酵物料发酵的最适宜的温度，可通过向该燃池2内填放可燃物，从而达到加热和保温的目的，进一步地，省去了为了保温而要额外地增设供热系统管道的情况。这样，也就大大地节省了能耗、提高了待发酵物料的发酵效率。
需要说明的是，待发酵物料可为畜禽粪便或农作物秸秆等农业废弃物。
在一个具体的实施例中，向该燃池2中放入的可燃物可为农作物秸秆或成型燃料、固体压块等。
如图1所示，图中还示意性地显示了在该燃池2的上端构造有开口，在该燃池2开口的上边沿沿该燃池2的长度方向呈间隔式构造有多个燃池盖板21。在相邻的两个该燃池盖板21之间构造有一个燃池进料口22，在该燃池盖板21上构造有排烟口211。具体地，燃池2借鉴东北冬季取暖火炕的原理和户用沼气燃池的特点，在推流式沼气池1的池壁外侧设置有小空间的燃池2，该燃池2采用耐火砖砌筑，用于加热和保温所需的发酵温度，省去了供热系统管道的埋设。需要说明的是，上述排烟口211和燃池盖板21的设置，可以起到调节和控制热量的产生与交换的作用。根据推流式沼气池1的长度，确定燃池2的长度。同时，还可根据燃池2的长度分别确定燃池进料口22和燃池盖板21的数量以及尺寸。另外，通过增设多个燃池盖板21，并使得各个燃池盖板21呈间隔式布置，从而可以构造出多个燃池进料口22，以方便向该燃池2内进行及时地增添物料，确保发酵间13中的温度始终处于适合待发酵物料进行发酵的温度。
需要说明的是，燃池盖板21通常采用水泥混凝土预制板搭接，在该燃池盖板21上预制有拉手，以便起放该燃池盖板21。
如图1所示，在本申请的一个比较优选的技术方案中，该推流式沼气池1的池壁分别包括第一长边池壁和与该第一长边池壁呈相对式设置的第二长边池壁，其中，该燃池2设置在该推流式沼气池1的第一长边池壁的外侧，在该推流式沼气池1的第二长边池壁的外侧设有保温墙体3。具体地，该保温墙体3的设置，能够起到减慢发酵间13内的空气与外界环境的热交换，进一步地，可以达到给发酵间13进行保温的目的。
在一个优选的实施例中，在该推流式沼气池1的上方覆盖有能够给该发酵间13保温的阳光板温室4。其中，该阳光板温室4可为pc阳光板(聚碳酸酯板)。具体地，通过将该pc阳光板设置在该推流式沼气池1的上方，从而便可以构造成覆盖温室。由于该覆盖温室采用pc阳光板作为维护结构，pc阳光板具有韧性强、重量轻、便于安装、透光性能好、传热系数低以及隔热性能好等的特点，因而，利用pc阳光板可使覆盖温室内的白天温度保持在20℃以上，晚上温度能保持在0℃以上。这样，该覆盖温室配合燃池2和保温墙体3，便可克服冬季因温度低导致的运行不利影响，从而起到提高待发酵物料的发酵效率和减少能耗的作用。
在一个优选的实施例中，在该推流式沼气池1的上部设有沼液回流喷淋结构5，该沼液回流喷淋结构5包括设置在该水压间11内的沼液回流泵51、设置在该发酵间13上方的沼液回流管52以及沿该沼液回流管52的长度方向呈间隔式设置的多个沼液喷淋部件53，其中，该沼液回流管52的第一端与该沼液回流泵51相连通，该沼液回流管52的第二端伸入到该进料间14内。
在另一个实施例中，各个该沼液喷淋部件53均包括喷淋支管(图中未示出)和分别设置在该喷淋支管的两端的喷淋头(图中未示出)，其中，该喷淋头与该喷淋支管呈垂直式设置。具体地，待发酵物料发酵后产生的沼液一部分通过沼液回流管52进入到进料间14内，以起到接种的作用，另一部分通过沼液回流管52输送到喷淋支管和喷淋头，通过伸入到发酵间13内的喷淋支管和喷淋头进行沼液的回流和喷淋，其中，沼液会与产生的沼气形成上下交错的高效气、液、固接触面，可实现待发酵物料的充分混合与搅拌，使待发酵物料的活性区域遍布整个发酵间13。农业废弃物(牛粪、农作物秸秆等)在发酵过程中很容易产生浮渣，影响传热传质及发酵效率，通过纵向均布的喷淋管以及横向分布的喷淋头，可实现整个反应区的破渣、提高发酵效率。同时，还可实现30％以上的沼液回流，减少沼液的排出、回收沼液中的热量、减少能耗损失。
在一个实施例中，各个该喷淋支管伸入到该发酵间13内的长度沿该进料间14到该水压间11的方向逐渐增长。这样，为了适应推流式沼气池1的底部具有一定的坡度的缘故。进一步地，确保喷淋支管结合喷淋头能够起到较好的破渣、搅拌和提高发酵效率的作用。
如图1所示，图中还示意性地显示了该推流式沼气生产系统还包括设置在该水压间11外侧的清灰池6，其中，该清灰池6构造成半地下式结构，该清灰池6通过清灰洞与该燃池2相连通。具体地，为了保证燃池2的正常运行，配套设置半地下式结构的清灰池6，并使得该清灰池6设置在推流式沼气池1的水压间11的一侧，通过在清灰池6内设置台阶，从而方便工作人员清灰。在不需要进行清灰时，通常采用轨道式滑动木制盖板来对清灰池6的上开口进行封闭。另外，通过使得清灰池6与燃池2通过预留孔洞(图中未示出)相连，从而可以达到给燃池2进行清灰和清渣的目的。
如图1所示，在本申请的一个比较优选的技术方案中，在该发酵间13的侧壁上呈间隔式构造有能够检测该发酵间13内的温度的测温套管7。需要说明的是，该测温套管7的设置，可实现对推流式沼气池1在纵向方向上的温度监测，进一步地，方便对发酵间13内的温度进行调控，以使其能够更加地适合发酵间13内的待发酵物料的高效、快速地发酵。
如图1所示，图中还示意性地显示了在该发酵间13上部构造有人孔12，在该人孔12的盖板上分别构造有输气管8和安全阀9。具体地，该输气管8和安全阀9的设置，可保证产生的沼气出口顺畅，以便进行快速收集。同时人孔12的设置可便于沼气池检修。
综上所述，利用小空间的燃池2对推流式沼气池1进行加热，通过测温套管对整个推流式沼气池1的发酵温度进行监测，并根据监测的结果对温度进行相应的调控，即，通过控制向燃池2内添加的燃料的多少，以及配合阳光板温室4和保温墙体3的使用，便可以实现对推流式沼气池1的增保温功能，保证发酵间13内的待发酵物料的发酵温度为最适宜发酵的温度。在推流式沼气池1正常启动进料的过程中，待发酵物料通过进料间进入到推流式沼气池1的内部，通过自重力作用进入到发酵间13内进行发酵，随着发酵天数的增加，待发酵物料会向水压间11方向推进。待发酵物料在发酵过程中产生的气体会通过输气管8进行收集，产生的沼液30％以上通过水压间11中的沼液回流泵51泵入到进料间14和发酵间13内进行接种、压浮破渣和搅拌。同时，每天完成出料，以此，反复进行发酵工序。根据燃池2加热所需的燃料量来确定清灰的时间间隔，通过清灰池6可方便清灰。由此，本申请的推流式沼气生产系统具有采用自重力推料和沼液回流喷淋压浮搅拌的方式，提高传热传质效率和产气效率，减少机械投入，同时结合小空间的燃池2、清灰池6、保温墙体3和具有阳光板温室的覆盖温室构造成增保温系统，则可实现推流式沼气池1在寒冷地区的低能耗、低成本以及高效率的运行，进一步地，有效提高了系统的实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。