本發(fā)明屬于沼氣發(fā)酵領域，具體是一種新型低溫厭氧沼氣發(fā)酵設備。

背景技術：

人類社會的能源需求正逐年增加，而化石能源燃燒造成的氣候變化問題也受到的世界各國政府的重視，目前全人類都在積極探索使用新能源及可再生能源，其中生物質能源一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，沼氣能源的使用在在整個生物質能源系統(tǒng)中占有重要地位。

全球應對氣候變化形勢嚴峻，控制和減少溫室氣體排放是抑制全球變暖的主要途徑，生物質能源替代傳統(tǒng)化石能源的實現(xiàn)溫室氣體減排的有效手段之一，我國政府及有關部門對生物質能源的利用也極為重視，目前已有一大批優(yōu)秀的科研成果問世，如戶用沼氣技術、禽畜糞便沼氣技術、生物質氣化供氣和發(fā)電技術等，并取得了較好的經濟和社會效益。沼氣是由生物質能轉換的一種可燃氣體。

沼氣是一種混合氣體，主要成分是甲烷(ch4)，可以直接燃燒，通常在農村地區(qū)可供農家燒飯、采暖，在畜禽養(yǎng)殖基地(場)可進行沼氣發(fā)電，用以解決一部分場區(qū)用電。沼氣是由人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密閉的空間內的厭氧(沒有氧氣)條件下發(fā)酵，種類繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉化，生成的一種可直接燃燒的混合氣體。沼氣發(fā)酵技術也是生物質能轉化中的重要組成部分，目前我國推廣使用的沼氣發(fā)酵裝置主要有：水壓式沼氣池、分離儲氣式沼氣池、旋流布料沼氣池、強回流沼氣池等，但通常由于沼氣出渣困難，糞渣沉積，冬季氣溫低影響沼氣產量、操作困難、使用繁瑣等原因，造成我國沼氣發(fā)酵裝置安裝后使用困難，推廣效果較差。

針對冬季低溫厭氧發(fā)酵困難，國內沼氣從業(yè)人員進行了技術創(chuàng)新，公告號cn204529848u和cn201695037u的專利通過在罐體內外加裝電能或水暖加熱器，通過熱循環(huán)加熱，使的厭氧發(fā)酵罐保持發(fā)酵的正常溫度。但是這類設計仍然存在缺陷，如發(fā)酵罐體結構設計不合理、發(fā)酵罐體內加熱裝置需要定制、罐體內加熱溫度不均勻、設備成本高、產氣量低等，并且此類厭氧發(fā)酵罐體加溫裝置設計上，并未考慮到發(fā)酵罐體的外部保溫問題，在罐體加熱環(huán)節(jié)耗能較多，在罐體設計上也未考慮沼渣清淤的問題。這樣還是沒有從根源上解決北方寒冷地區(qū)冬季低溫發(fā)酵的保溫、增溫問題，在罐體加溫過程中也無法實現(xiàn)能源高效利用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種通過保溫提高北方寒冷地區(qū)冬季低溫發(fā)酵沼氣產能，能耗低，且具備沼渣清淤功能，并能夠擴大發(fā)酵原料可用的全糞濃度(ts)的新型低溫厭氧沼氣發(fā)酵設備。

本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種新型低溫厭氧沼氣發(fā)酵設備，包括厭氧沼氣發(fā)酵罐體，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體上具有一端伸入所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的進料管和出料管，所述進料管位于所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體外的一端連接有進料泵，所述出料管位于所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體外的一端連接有出料泵，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的頂部具有連通所述儲氣室的出氣管，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體外壁上包覆有保溫層；還包括攪拌裝置，所述攪拌裝置包括驅動部和攪拌部，所述驅動部安裝于所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的外壁底部，所述攪拌部從所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的外壁底部水平伸入所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的側壁底部或所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的底壁上安裝有帶閥門且連通所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的排污管。

本發(fā)明的有益效果是：利用所述保溫層保持所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的溫度相對恒定，提高北方寒冷地區(qū)冬季低溫發(fā)酵沼氣產能，能耗低；定期啟動所述攪拌裝置運轉，所述驅動部驅動所述攪拌部攪拌所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種，將沉積的沼渣攪松，并開啟排污管上的閥門配合所述攪拌部的攪拌產生的力帶動沼渣經過所述排污管排出所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體，具備沼渣清淤功能；同時，由于所述攪拌裝置的運轉，使所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內的動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種得到疏松和充分混合，發(fā)酵活性區(qū)遍布整個所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部，使動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種得到充分發(fā)酵，進一步提高了沼氣產能的同時，由于動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種被所述攪拌裝置疏松和充分混合得到充分發(fā)酵，使得能夠進入所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部進行發(fā)酵的發(fā)酵原料的全糞濃度的范圍擴大(傳統(tǒng)沼氣發(fā)酵設備的發(fā)酵原料的全糞濃度≤8％，而本發(fā)明可用的發(fā)酵原料的全糞濃度能夠達到40％～50％)。

進一步，還包括自動控制裝置，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部安裝有加熱器，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的側壁上安裝有感應端伸入所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的溫度傳感器，所述自動控制裝置通過獲取所述溫度傳感器的溫度信號控制所述加熱器啟停。

采用上述進一步技術方案的有益效果是：保證所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的溫度相對恒定，為發(fā)酵原料的發(fā)酵提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境，提高北方寒冷地區(qū)冬季低溫發(fā)酵沼氣產能，且所述加熱器僅在通過所述溫度傳感器獲知所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部需要加熱的情況下才由所述自動控制裝置控制啟動，能耗低。

進一步，所述加熱器為水暖加熱器，所述水暖加熱器的管路彎曲盤繞在所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部，所述水暖加熱器的進水閥安裝于所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的側壁上部，所述水暖加熱器的出水閥安裝于所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的側壁下部。

采用上述進一步技術方案的有益效果是：利用所述水暖加熱器的管路在所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的分布，提高所述加熱器的加熱效率，降低能耗。

進一步，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的頂部安裝有感應端伸入所述儲氣室內的壓力傳感器，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的頂部安裝有一端伸入所述儲氣室內的泄氣管，所述泄氣管位于所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體外的一端上安裝有電磁閥，所述自動控制裝置通過獲取所述壓力傳感器的壓力信號控制所述電磁閥開合；所述出氣管位于所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體外的一端上沿該端的延伸方向依次安裝有電磁單向閥、沼氣過濾器和沼氣流量計，所述自動控制裝置通過獲取所述壓力傳感器的壓力信號控制所述電磁單向閥的開合。

采用上述進一步技術方案的有益效果是：利用所述自動控制裝置通過獲取所述壓力傳感器的壓力信號控制所述電磁閥開合，保持所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的氣壓在安全范圍內，保證本發(fā)明安全生產；同時，利用所述自動控制裝置通過獲取所述壓力傳感器的壓力信號控制所述電磁單向閥的開合，以控制沼氣進入出氣管經沼氣過濾器過濾后進行收集，自動化程度高。

進一步，所述保溫層包括保溫棉和聚氨酯保溫材料，所述保溫棉包覆所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的外壁，所述聚氨酯保溫材料填充所述保溫棉與所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體外壁之間的間隙。

采用上述進一步技術方案的有益效果是：提高所述保溫層的保溫可靠性，降低所述加熱器啟動的次數(shù)，降低能耗。

進一步，所述攪拌裝置為攪拌泵，所述驅動部為所述攪拌泵的驅動電機，所述攪拌部為所述攪拌泵的帶攪拌葉的攪拌軸。

采用上述進一步技術方案的有益效果是：實現(xiàn)所述攪拌裝置的攪拌功能，攪拌效率高。

進一步，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的側壁上部、所述儲氣室的下方安裝有帶閥門且連通所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的泄流管，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的外壁中部豎直安裝有液位計，所述液位計上下兩端分別通過管路連通所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的上部和下部。

采用上述進一步技術方案的有益效果是：通過觀察所述液位計的液位高度開合所述泄流管上的閥門以控制所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的發(fā)酵原料的液位，使發(fā)酵原料的用量得到管控，充分利用發(fā)酵原料進行沼氣發(fā)酵。

進一步，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的底壁呈圓弧狀。

采用上述進一步技術方案的有益效果是：消除所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的死角，利于發(fā)酵原料中的泥沙等易沉淀物質排出所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體。

進一步，所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體的頂部設置有連通所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的檢修口，所述檢修口處安裝有可開合所述檢修口的密封檢修門。

采用上述進一步技術方案的有益效果是：便于對所述厭氧沼氣發(fā)酵罐體內部的構件進行檢修維護。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

附圖標記：

1-厭氧沼氣發(fā)酵罐體；2-保溫層；3-攪拌裝置；4-加熱器；5-進水閥；6-出水閥；7-儲氣室；8-排污管；9-液位計；10-泄流管；11-進料管；12-出料管；13-出氣管；14-沼氣流量計；15-溫度傳感器；16-壓力傳感器；17-密封檢修門；18-電磁單向閥；19-沼氣過濾器；20-泄氣管；21-進料泵；22-出料泵

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種新型低溫厭氧沼氣發(fā)酵設備，包括厭氧沼氣發(fā)酵罐體1，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1上具有一端伸入厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的進料管11和出料管12，進料管11位于厭氧沼氣發(fā)酵罐體1外的一端連接有進料泵21，出料管12位于厭氧沼氣發(fā)酵罐體1外的一端連接有出料泵22，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的頂部具有儲氣室7，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的頂部具有連通儲氣室7的出氣管13，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1外壁上包覆有保溫層2；還包括攪拌裝置3，攪拌裝置3包括驅動部和攪拌部，驅動部安裝于厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的外壁底部，攪拌部從厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的外壁底部水平伸入厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的側壁底部或厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的底壁上安裝有帶閥門且連通厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的排污管8。

本實施例中，還包括自動控制裝置(例如：plc控制器)，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部安裝有加熱器4，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的側壁上安裝有感應端伸入厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的溫度傳感器15(例如：溫度變送器)，自動控制裝置通過獲取溫度傳感器15的溫度信號控制加熱器4啟停；加熱器4為水暖加熱器，水暖加熱器的管路彎曲盤繞在厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部，水暖加熱器的進水閥5安裝于厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的側壁上部，水暖加熱器的出水閥6安裝于厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的側壁下部；厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的頂部安裝有感應端伸入儲氣室7內的壓力傳感器16(例如：壓力變送器)，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的頂部安裝有一端伸入儲氣室7內的泄氣管20，泄氣管20位于厭氧沼氣發(fā)酵罐體1外的一端上安裝有電磁閥，自動控制裝置通過獲取壓力傳感器16的壓力信號控制電磁閥開合；出氣管13位于厭氧沼氣發(fā)酵罐體1外的一端上沿該端的延伸方向依次安裝有電磁單向閥18、沼氣過濾器19和沼氣流量計14，自動控制裝置通過獲取壓力傳感器16的壓力信號控制電磁單向閥18的開合；保溫層2包括保溫棉和聚氨酯保溫材料，保溫棉包覆厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的外壁，聚氨酯保溫材料填充保溫棉與厭氧沼氣發(fā)酵罐體1外壁之間的間隙；攪拌裝置3為攪拌泵，驅動部為攪拌泵的驅動電機，攪拌部為攪拌泵的帶攪拌葉的攪拌軸；厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的側壁上部、儲氣室7的下方安裝有帶閥門且連通厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的泄流管10，厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的外壁中部豎直安裝有液位計9，液位計9上下兩端分別通過管路連通厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的上部和下部；厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的底壁呈圓弧狀；厭氧沼氣發(fā)酵罐體1的頂部設置有連通厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的檢修口，檢修口處安裝有可開合檢修口的密封檢修門17。

工作方式：將出氣管13位于厭氧沼氣發(fā)酵罐體1外的一端端部接入沼氣袋，由進料泵21經進料管11向厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部泵入動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種，觀察液位計9的液位高度，當液位計9顯示的液位高度到達設定值時關閉進料泵21和進料管11上自帶的閥門，開始發(fā)酵，若液位計9顯示的液位高度超過發(fā)酵所需液位高度，則開啟泄流管10上的閥門，多余的動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種從泄流管10排出；利用保溫層2維持厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的溫度相對恒定，當厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的溫度降低至設置值，溫度傳感器15反饋溫度信號給自動控制裝置，自動控制裝置根據該溫度信號控制加熱器4啟動加熱，當厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的溫度提升到達發(fā)酵溫度后，溫度傳感器15反饋溫度信號給自動控制裝置，自動控制裝置根據該溫度信號控制加熱器4停止加熱；當儲氣室7內的氣壓抵達產氣壓力時，壓力傳感器16反饋壓力信號給自動控制裝置，自動控制裝置根據該壓力信號控制電磁單向閥18開啟，沼氣進入出氣管13，經過沼氣過濾器19過濾氣體中的水分及硫化氫等氣體雜質，并由沼氣流量計14記錄沼氣產生量后進入沼氣袋中收集待用，當儲氣室7內的氣壓抵達不安全氣壓值時，壓力傳感器16反饋壓力信號給自動控制裝置，自動控制裝置根據該壓力信號控制電磁閥開啟，氣壓從泄氣管20泄出，當儲氣室7內的氣壓回落到安全氣壓值時，壓力傳感器16反饋壓力信號給自動控制裝置，自動控制裝置根據該壓力信號控制電磁閥關閉，停止泄出氣壓；定期啟動攪拌泵對厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種進行攪拌，使厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內的動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種得到疏松和充分混合，同時，疏松厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部底部的沉淀物，待需要排沼渣時打開排污管8上的閥門，由攪拌泵提供的力將沼渣經過排污管8排出，之后關閉排污管8上的閥門；而厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部的動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種的活性喪失后，開啟出料管12上自帶的閥門，啟動出料泵22將厭氧沼氣發(fā)酵罐體1內部喪失活性的動物糞便等沼氣發(fā)酵原料及發(fā)酵菌種經出料管12泵出，而后關閉出料管12上的閥門。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求和說明書的范圍當中。