一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及其工作方法，屬于有機(jī)固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，包括發(fā)酵槽、太陽能增溫系統(tǒng)、沼液噴淋系統(tǒng)、沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)幾大部分。本發(fā)明采用陽光板溫室能夠保證太陽光盡可能多的透入溫室內(nèi)，照射在黑色柔性膜上，又不會(huì)使柔性膜暴露在大氣中以致熱量流失，可以實(shí)現(xiàn)良好的增保溫效果；槽底內(nèi)置蓄熱換熱水箱中可以在白天積蓄太陽能集熱系統(tǒng)的熱能，于夜晚環(huán)境溫度較低時(shí)將積蓄的熱能傳遞給物料，既可以用來保證發(fā)酵槽內(nèi)的物料溫度，又可以為穿過其中的水箱內(nèi)曝氣管加熱；曝氣系統(tǒng)可以很好地利用反應(yīng)器自身產(chǎn)生的沼氣來疏通料堆，提高傳熱率。
【專利說明】
_種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我省農(nóng)業(yè)有機(jī)固體廢棄物資源豐富，處理和利用現(xiàn)狀不好，污染嚴(yán)重；同時(shí)，又面臨農(nóng)村一次能源短缺的現(xiàn)狀亟待解決。研制四季平穩(wěn)產(chǎn)氣、高效低成本沼氣裝置，可以促進(jìn)畜禽糞便、秸桿等農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的無害化處理與資源化利用，消除糞便、秸桿對地表水、地下水、大氣環(huán)境污染以及微生物污染，提高農(nóng)村及城市生活和環(huán)境質(zhì)量。
[0003]現(xiàn)有的寒區(qū)大中型沼氣設(shè)施增保溫技術(shù)還很不完善，不能保證冬季穩(wěn)定、低能耗運(yùn)行。近年來，國內(nèi)開發(fā)建設(shè)的幾種大中型干法沼氣工程，雖然與濕法沼氣相比，產(chǎn)氣耗能有所降低，但在使用中仍存在諸多問題。如農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院獲得授權(quán)的發(fā)明專利“一種干式發(fā)酵的設(shè)備及其方法”，其反應(yīng)器類型為覆膜槽干式厭氧反應(yīng)器，工程實(shí)例為北京市大興區(qū)龐各莊薛營村奶牛場干法沼氣工程，因反應(yīng)器的頂面和側(cè)面都采用黑色柔性膜覆蓋，可以吸收部分太陽能，夏季使用沒有問題，但因其保溫性能很差，在寒區(qū)冬季很難運(yùn)行；又因?yàn)榉磻?yīng)器設(shè)置在高大的生產(chǎn)車間內(nèi)，車間建筑成本高，大大提高了整個(gè)工程的造價(jià)，并未很好解決反應(yīng)器冬季保溫問題;又因?yàn)榇朔N干發(fā)酵工藝屬于批次式發(fā)酵，厭氧發(fā)酵期間反應(yīng)器內(nèi)部沒有攪拌設(shè)備，所以物料傳熱效果差，溫度不均勻，影響發(fā)酵效率；因集熱水箱設(shè)置在反應(yīng)器外部，內(nèi)部沒有采取蓄熱手段，無法補(bǔ)償冬季夜間反應(yīng)器內(nèi)部能量損失。又如黑龍江龍能偉業(yè)燃?xì)夤煞萦邢薰精@得授權(quán)的實(shí)用新型專利“干法厭氧反應(yīng)器”，工程實(shí)例為賓縣車庫型干發(fā)酵垃圾處理工程，該工程全盤引進(jìn)德國干發(fā)酵沼氣技術(shù)，多個(gè)反應(yīng)器布置在一個(gè)大的生產(chǎn)車間內(nèi)，工程造價(jià)極其昂貴，雖然反應(yīng)器保溫效果良好，但冬季運(yùn)行仍需消耗較多常規(guī)能源，同時(shí)保溫措施在夏季阻礙了環(huán)境中熱能向反應(yīng)器內(nèi)部的傳遞，使其即使在夏季也需要消耗常規(guī)能源以達(dá)到中溫發(fā)酵的溫度，該工程反應(yīng)器內(nèi)部也未采取蓄熱手段。
[0004]因此，只有很好解決上述現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中存在的諸多問題，才能大大降低大中型干式沼氣工程的建筑成本，實(shí)現(xiàn)一年四季穩(wěn)定、高效、低成本運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)及其工作方法，用來解決現(xiàn)有的干法沼氣工程冬季不能低能耗穩(wěn)定運(yùn)行、發(fā)酵原料受熱不均勻、工程建筑成本高等技術(shù)問題。
[0006]—種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是，包括發(fā)酵槽、太陽能增溫系統(tǒng)、沼液噴淋系統(tǒng)、沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)，
[0007]所述的發(fā)酵槽包括:水封閥、排空管、陽光板溫室、集氣膜、通氣管、第一出氣管、鋼筋混凝土槽體、高分子密封防水層、聚氨酯保溫層、第一輸氣管、第一截止閥、液壓門，所述的鋼筋混凝土槽體為中空的長方體結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土槽體設(shè)置在水平地面上并且鋼筋混凝土槽體的一側(cè)面向正南方向，鋼筋混凝土槽體朝向正東或朝向正西的側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)車輛進(jìn)出的長方形開口，鋼筋混凝土槽體的內(nèi)部側(cè)墻和頂棚的表面噴涂有高分子密封防水層；所述的高分子密封防水層的表面噴涂有聚氨酯保溫層;所述集氣膜固定在鋼筋混凝土槽體的頂部外側(cè)，集氣膜與鋼筋混凝土槽體之間為集氣空間；所述陽光板溫室設(shè)置在鋼筋混凝土槽體的頂部外側(cè)，并且罩在集氣膜的上方;所述第一出氣管的一端與所述集氣空間連接，第一出氣管的另一端從鋼筋混凝土槽體的頂板內(nèi)部穿出后，通過第一輸氣管與沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)的羅茨風(fēng)機(jī)連接;所述的第一截止閥安裝在第一輸氣管上;所述的通氣管一端與所述集氣空間連接，通氣管的另一端與鋼筋混凝土槽體的內(nèi)部連接;所述的排空管安裝在鋼筋混凝土槽體的頂部，排空管的一端與鋼筋混凝土槽體的內(nèi)部連接，排空管的另一端穿出陽光板溫室后與大氣連通，排空管的中部設(shè)置有水封閥；所述液壓門設(shè)置在鋼筋混凝土槽體的長方形開口處；
[0008]所述的太陽能增溫系統(tǒng)包括:膨脹水箱、高密度擠塑板、蓄熱換熱水箱、水位計(jì)、輸水管、排箱出水管、排箱出水口、排氣閥、水箱出水管、注水口、過濾器、循環(huán)栗、單向閥、排箱進(jìn)水管、支架、托座、排箱、太陽能集熱管和水箱進(jìn)水管;所述膨脹水箱安裝在鋼筋混凝土槽體的上部，膨脹水箱通過管路與蓄熱換熱水箱連接;所述的蓄熱換熱水箱安裝在鋼筋混凝土槽體的內(nèi)部地面上，蓄熱換熱水箱的上表面與鋼筋混凝土槽體外部地面等高；所述的高密度擠塑板鋪設(shè)在蓄熱換熱水箱的底部;所述支架安裝在鋼筋混凝土槽體正南方向側(cè)壁的外部;所述的托座和排箱均固定安裝在支架上;所述排箱的上部與排箱出水管連接，排箱的下部與排箱進(jìn)水管連接;所述的太陽能集熱管的盲端固定安裝在托座內(nèi)，太陽能集熱管的開口端固定安裝在排箱的開口內(nèi)；所述注水口設(shè)置在水箱出水管與過濾器之間的管路上；所述的循環(huán)栗的進(jìn)水口通過過濾器與水箱出水管連接，循環(huán)栗的出水口通過單向閥與排箱進(jìn)水管連接;所述排箱出水口通過管路與水箱進(jìn)水管連接;所述排氣閥通過三通與排箱出水口連接;所述水位計(jì)安裝在排箱上方的輸水管上；
[0009]所述的沼液噴淋系統(tǒng)包括:螺旋噴頭、輸液管路、沼液池、沼液栗、排液水封、排液管和集液槽;所述的螺旋噴頭固定安裝在鋼筋混凝土槽體的內(nèi)頂部;所述沼液池設(shè)置在鋼筋混凝土槽體的外部并且位于液壓門一側(cè)的地面以下；所述沼液栗設(shè)置在沼液池的內(nèi)底部;所述輸液管路的一端與螺旋噴頭連接，輸液管路的另一端與沼液栗的出口連接;所述集液槽設(shè)置在發(fā)酵槽靠近液壓門一側(cè)的下部，集液槽通過排液管與沼液池連接;所述排液管在連接沼液池的端口處設(shè)有排液水封；
[0010]所述的沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)包括:第二截止閥、脫水罐、脫硫罐、進(jìn)氣管、雙膜儲(chǔ)氣柜、火炬、第二出氣管、第四截止閥、第三輸氣管和羅茨風(fēng)機(jī);所述的羅茨風(fēng)機(jī)的進(jìn)口通過第一輸氣管與第一出氣管連接，羅茨風(fēng)機(jī)的出口處設(shè)置有三通，其中一個(gè)出口經(jīng)過第二截止閥與脫水罐連接，所述脫硫罐的一端與脫水罐連接，脫硫罐的另一端通過進(jìn)氣管與雙膜儲(chǔ)氣柜連接;所述火炬通過第二出氣管與雙膜儲(chǔ)氣柜連接;所述第二出氣管上設(shè)置有第四截止閥;所述第三輸氣管的一端與雙膜儲(chǔ)氣柜連接，第三輸氣管的另一端連接至用戶；
[0011]所述曝氣系統(tǒng)包括:羅茨風(fēng)機(jī)、第二輸氣管、第三截止閥、水箱內(nèi)曝氣管和水箱外曝氣管;所述羅茨風(fēng)機(jī)的另一個(gè)出口通過第二輸氣管與水箱內(nèi)曝氣管連接;所述第二輸氣管上設(shè)置有第三截止閥；所述水箱內(nèi)曝氣管與水箱外曝氣管連接;所述水箱外曝氣管設(shè)置在蓄熱換熱水箱上表面的凹槽內(nèi)，水箱外曝氣管的末端設(shè)置有盲堵。
[0012]所述循環(huán)栗上設(shè)置有時(shí)控開關(guān)。
[0013]所述液壓門的內(nèi)表面噴涂有聚氨酯保溫層，液壓門的四周邊框上焊接有凹槽，凹槽內(nèi)固定安裝有氣漲管。
[0014]所述氣漲管連接有氣栗。
[0015]所述水封閥包括U形管、排液閥、排水管和注水管；所述排液閥設(shè)置在U形管的下部;所述排水管位于排液閥的下部;所述注水管的一端位于U形管的上部，注水管的另一端與U形管的內(nèi)部連通。
[0016]所述蓄熱換熱水箱通過閥門與沼氣鍋爐連接。
[0017]—種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的工作方法，利用一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是:包括以下步驟，
[0018]步驟一、太陽能系統(tǒng)注水
[0019]17:00時(shí)至5:00時(shí)，打開排氣閥和水位計(jì)的閥門，向太陽能增溫系統(tǒng)內(nèi)注水，水位計(jì)顯示水注滿后，關(guān)閉排氣閥和水位計(jì)的閥門，在太陽能集熱管的上表面全部覆蓋遮陽網(wǎng)；
[0020]步驟二、進(jìn)料、封液壓門
[0021]利用鏟車將物料裝入發(fā)酵槽內(nèi)，鏟車駛出后，關(guān)閉液壓門，手動(dòng)控制充氣栗向液壓門上的氣漲管內(nèi)注入空氣，直到氣漲管內(nèi)壓力達(dá)到25kPa，停止充氣；
[0022]步驟三、太陽能增溫系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行
[0023]撤去遮陽網(wǎng)，通過時(shí)控開關(guān)設(shè)定循環(huán)栗每運(yùn)轉(zhuǎn)I個(gè)小時(shí)停轉(zhuǎn)30分鐘，
[0024]光照強(qiáng)度為300001UX以上，蓄熱換熱水箱的水溫低于60°C，開啟時(shí)控開關(guān)，使太陽能增溫系統(tǒng)持續(xù)為物料提供熱量，
[0025]光照強(qiáng)度為300001UX以上，太陽能集熱管的水溫高于70°C或蓄熱換熱水箱的水溫高于60°C，用遮陽網(wǎng)遮住太陽能集熱管；
[0026]光照強(qiáng)度低于300001UX，蓄熱換熱水箱的水溫低于60°C，關(guān)閉排箱出水管的閥門和排箱進(jìn)水管的閥門，開啟沼氣鍋爐閥門，燃燒沼氣鍋爐，并開啟時(shí)控開關(guān)，利用沼氣鍋爐給蓄熱換熱水箱內(nèi)的水加熱，使物料溫度維持在50°C?55°C，
[0027]光照強(qiáng)度低于300001ux，蓄熱換熱水箱的水溫高于60°C，關(guān)閉排箱出水管的閥門和排箱進(jìn)水管的閥門，關(guān)閉沼氣鍋爐閥門，停止循環(huán)加熱；
[0028]步驟四、好氧預(yù)處理
[0029]開啟第一截止閥和第三截止閥，關(guān)閉第二截止閥，每隔7小時(shí)?8小時(shí)啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)對發(fā)酵物料進(jìn)行曝氣，曝氣結(jié)束后關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)，每次曝氣時(shí)間為25分鐘?30分鐘，在曝氣過程中，羅茨風(fēng)機(jī)將吸入的空氣輸出到曝氣管內(nèi)，羅茨風(fēng)機(jī)的輸出壓力為60kPa，空氣經(jīng)水箱外曝氣管通入發(fā)酵物料內(nèi)，溫度傳感器測量料層溫度，物料溫度達(dá)到50°C?55°C，進(jìn)行下一步；
[0030]步驟五、封反應(yīng)器進(jìn)行厭氧發(fā)酵
[0031]關(guān)閉排液閥，通過注水管向水封閥內(nèi)注水，直到注水管內(nèi)的水面高于注水管與U形管的連接處，水封閥內(nèi)的水完全封住排空管，停止注水，關(guān)閉第一截止閥，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。
[0032]步驟六、厭氧發(fā)酵初期排出雜氣
[0033]檢測沼氣中甲烷的體積濃度，沼氣中甲烷的體積濃度低于50%時(shí)為雜氣，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)將雜氣通過排空管排出至大氣；
[0034]步驟七、沼氣的凈化儲(chǔ)存
[0035]沼氣中甲烷的體積濃度為50%以上為合格沼氣，開啟第一截止閥和第二截止閥，關(guān)閉第三截止閥，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)將合格沼氣抽出并依次經(jīng)過脫硫罐和脫水罐的凈化，儲(chǔ)存在雙膜儲(chǔ)氣柜中，雙膜儲(chǔ)氣柜中的凈化沼氣輸送至用戶使用，余下的凈化沼氣通過火炬燃燒，產(chǎn)生的水和CO2排放至大氣中；
[0036]步驟八、厭氧發(fā)酵結(jié)束、出料
[0037]啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)將發(fā)酵槽內(nèi)的氣體抽出，直到發(fā)酵槽內(nèi)的壓強(qiáng)等于OPa，關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)，開啟排液閥，排液閥中的水通過排水管從水封閥內(nèi)排出，
[0038]再次啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)持續(xù)向發(fā)酵槽內(nèi)鼓入空氣，并利用沼氣報(bào)警儀在排空管口處測量，甲烷的體積濃度小于0.4%，啟動(dòng)液壓門，再次用沼氣報(bào)警儀測量，甲烷的體積濃度小于
0.4 %，則發(fā)酵槽內(nèi)環(huán)境安全，鏟車進(jìn)入發(fā)酵槽進(jìn)行出料。
[0039]通過上述設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果:
[0040]第一，采用上述設(shè)計(jì)的陽光板溫室能夠保證太陽光盡可能多的透入溫室內(nèi)，照射在黑色柔性膜上，又不會(huì)使柔性膜暴露在大氣中以致熱量流失，可以實(shí)現(xiàn)良好的增保溫效果O
[0041]第二，采用上述設(shè)計(jì)的槽底內(nèi)置蓄熱換熱水箱中可以在白天積蓄太陽能集熱系統(tǒng)的熱能，于夜晚環(huán)境溫度較低時(shí)將積蓄的熱能傳遞給物料，既可以用來保證發(fā)酵槽內(nèi)的物料溫度，又可以為穿過其中的水箱內(nèi)曝氣管加熱。
[0042]第三，采用上述設(shè)計(jì)的曝氣系統(tǒng)可以很好地利用反應(yīng)器自身產(chǎn)生的沼氣來疏通料堆，提高傳熱率。
【附圖說明】
[0043]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
[0044]圖1為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖2為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖3為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的發(fā)酵槽截面圖一。
[0047]圖4為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的發(fā)酵槽截面圖二。
[0048]圖5為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的太陽能換熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖6為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的沼液噴淋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050]圖7為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的沼氣凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]圖8為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的槽底內(nèi)置蓄熱換熱水箱截面示意圖。
[0052]圖9為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的液壓門局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053]圖10為本發(fā)明中一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的水封閥局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]圖中，1-發(fā)酵槽、2-太陽能換熱系統(tǒng)、3-沼液噴淋系統(tǒng)、4-沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)、5-曝氣系統(tǒng)、6-水封閥、7-排空管、8-陽光板溫室、9-膨脹水箱、10-集氣膜、11-通氣管、12-第一出氣管、13-鋼筋混凝土槽體、14-高分子密封防水層、15-聚氨酯保溫層、16-第一輸氣管、17-第一截止閥、18-高密度擠塑板、19-蓄熱換熱水箱、20-水位計(jì)、21-輸水管、22-排箱出水管、23-排箱出水口、24-排氣閥、25-水箱出水管、26-注水口、27-過濾器、28-循環(huán)栗、29-單向閥、30-排箱進(jìn)水管、31-支架、32-托座、33-排箱、34-太陽能集熱管、35-水箱進(jìn)水管、36-螺旋噴頭、37-輸液管路、38-沼液池、39-沼液栗、40-排液水封、41 -排液管、42-集液槽、43-第三截止閥、44-第二截止閥、45-脫水罐、46-脫硫罐、47-進(jìn)氣管、48-雙膜儲(chǔ)氣柜、49-火炬、50-第二出氣管、51-第四截止閥、52-第三輸氣管、53-羅茨風(fēng)機(jī)、54-第二輸氣管、55-水箱內(nèi)曝氣管、56-水箱外曝氣管、57-液壓門、58-凹槽、59-氣漲管、60-排液閥、61-排水管、62-注水管。
【具體實(shí)施方式】
[0055]如圖所示，一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是，包括發(fā)酵槽1、太陽能增溫系統(tǒng)2、沼液噴淋系統(tǒng)3、沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)4和曝氣系統(tǒng)5，
[0056]所述的發(fā)酵槽I包括:水封閥6、排空管7、陽光板溫室8、集氣膜10、通氣管11、第一出氣管12、鋼筋混凝土槽體13、高分子密封防水層14、聚氨酯保溫層15、第一輸氣管16、第一截止閥17、液壓門57，所述的發(fā)酵槽I設(shè)計(jì)成長方形槽體結(jié)構(gòu)，槽體設(shè)置在水平地面上，按東西走向布置，是發(fā)酵系統(tǒng)主體部分;所述的鋼筋混凝土槽體13為中空的長方體結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土槽體13設(shè)置在水平地面上并且鋼筋混凝土槽體13的一側(cè)面向正南方向，鋼筋混凝土槽體13朝向正東或朝向正西的側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)車輛進(jìn)出的長方形開口，鋼筋混凝土槽體13的內(nèi)部側(cè)墻和頂棚的表面噴涂有高分子密封防水層14;所述的高分子密封防水層14的表面噴涂有聚氨酯保溫層15;所述集氣膜10固定在鋼筋混凝土槽體13的頂部外側(cè)，集氣膜10與鋼筋混凝土槽體13之間為集氣空間；所述陽光板溫室8設(shè)置在鋼筋混凝土槽體13的頂部外側(cè)，并且罩在集氣膜10的上方;所述第一出氣管12的一端與所述集氣空間連接，第一出氣管12的另一端從鋼筋混凝土槽體13的頂板內(nèi)部穿出后，通過第一輸氣管16與沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)4的羅茨風(fēng)機(jī)53連接;所述的第一截止閥17安裝在第一輸氣管16上;所述的通氣管11 一端與所述集氣空間連接，通氣管11的另一端與鋼筋混凝土槽體13的內(nèi)部連接;所述的排空管7安裝在鋼筋混凝土槽體13的頂部，排空管7的一端與鋼筋混凝土槽體13的內(nèi)部連接，排空管7的另一端穿出陽光板溫室8后大氣連通，排空管7的中部設(shè)置有水封閥6;所述液壓門57設(shè)置在鋼筋混凝土槽體13的長方形開口處；
[0057]所述的太陽能增溫系統(tǒng)2包括:膨脹水箱9、高密度擠塑板18、蓄熱換熱水箱19、水位計(jì)20、輸水管21、排箱出水管22、排箱出水口 23、排氣閥24、水箱出水管25、注水口 26、過濾器27、循環(huán)栗28、單向閥29、排箱進(jìn)水管30、支架31、托座32、排箱33、太陽能集熱管34和水箱進(jìn)水管35;所述的太陽能增溫系統(tǒng)2的主要部件太陽能集熱管34、排箱33設(shè)置在發(fā)酵槽I的朝陽的外墻壁上，所述排箱33的上部與排箱出水管22連接，排箱33的下部與排箱進(jìn)水管30連接;所述膨脹水箱9安裝在鋼筋混凝土槽體13的上部，膨脹水箱9通過管路與蓄熱換熱水箱19連接;所述的蓄熱換熱水箱19安裝在鋼筋混凝土槽體13的內(nèi)部地面上，蓄熱換熱水箱19的上表面與鋼筋混凝土槽體13外部地面等高;所述的高密度擠塑板18鋪設(shè)在蓄熱換熱水箱19的底部;所述支架31安裝在鋼筋混凝土槽體13正南方向側(cè)壁的外部;所述的托座32和排箱33均固定安裝在支架31上;所述的太陽能集熱管34的盲端固定安裝在托座32內(nèi)，太陽能集熱管34的開口端固定安裝在排箱33的開口內(nèi)；所述注水口 26設(shè)置在水箱出水管25與過濾器27之間的管路上;所述的循環(huán)栗28的進(jìn)水口通過過濾器27與水箱出水管25連接，循環(huán)栗28的出水口通過單向閥29與排箱進(jìn)水管30連接;所述排箱出水口 23通過管路與水箱進(jìn)水管35連接;所述排氣閥24通過三通與排箱出水口 23連接;所述水位計(jì)20安裝在排箱33上方的輸水管21上；
[0058]所述的沼液噴淋系統(tǒng)3包括:螺旋噴頭36、輸液管路37、沼液池38、沼液栗39、排液水封40、排液管41和集液槽42;所述的螺旋噴頭36固定安裝在鋼筋混凝土槽體13的內(nèi)頂部；所述沼液池38設(shè)置在鋼筋混凝土槽體13的外部并且位于液壓門57—側(cè)的地面以下;所述沼液栗39設(shè)置在沼液池38的內(nèi)底部;所述輸液管路37的一端與螺旋噴頭36連接，輸液管路37的另一端與沼液栗39的出口連接;所述集液槽42設(shè)置在發(fā)酵槽I靠近液壓門57—側(cè)的下部，集液槽42通過排液管41與沼液池38連接;所述排液管41在連接沼液池38的端口處設(shè)有排液水封40 ；
[0059]所述的沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)4包括:第二截止閥44、脫水罐45、脫硫罐46、進(jìn)氣管47、雙膜儲(chǔ)氣柜48、火炬49、第二出氣管50、第四截止閥51、第三輸氣管52和羅茨風(fēng)機(jī)53;所述的羅茨風(fēng)機(jī)53的進(jìn)口通過第一輸氣管16與第一出氣管12連接，羅茨風(fēng)機(jī)53的出口處設(shè)置有三通，其中一個(gè)出口經(jīng)過第二截止閥44與脫水罐45連接，所述脫硫罐46的一端與脫水罐45連接，脫硫罐46的另一端通過進(jìn)氣管47與雙膜儲(chǔ)氣柜48連接;所述火炬49通過第二出氣管50與雙膜儲(chǔ)氣柜48連接;所述第二出氣管50上設(shè)置有第四截止閥51;所述第三輸氣管52的一端與雙膜儲(chǔ)氣柜48連接，第三輸氣管52的另一端連接至用戶；
[0060]所述曝氣系統(tǒng)5包括:羅茨風(fēng)機(jī)53、第二輸氣管54、第三截止閥43、水箱內(nèi)曝氣管55和水箱外曝氣管56;所述羅茨風(fēng)機(jī)53的另一個(gè)出口通過第二輸氣管54與水箱內(nèi)曝氣管55連接;所述第二輸氣管54上設(shè)置有第三截止閥43;所述水箱內(nèi)曝氣管55與水箱外曝氣管56連接;所述水箱外曝氣管56設(shè)置在蓄熱換熱水箱19上表面的凹槽內(nèi)，水箱外曝氣管56的末端設(shè)置有盲堵。
[0061 ]所述循環(huán)栗28上設(shè)置有時(shí)控開關(guān)。
[0062]所述液壓門57的內(nèi)表面噴涂有聚氨酯保溫層15，液壓門57的四周邊框上焊接有凹槽58，凹槽58內(nèi)固定安裝有氣漲管59。
[0063]所述氣漲管59連接有氣栗。
[0064I所述水封閥6包括U形管、排液閥60、排水管61和注水管62 ；所述排液閥60設(shè)置在U形管的下部;所述排水管61位于排液閥60的下部;所述注水管62的一端位于U形管的上部，注水管62的另一端與U形管的內(nèi)部連通。
[0065]所述蓄熱換熱水箱19通過閥門與沼氣鍋爐連接。
[0066]—種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的工作方法，利用一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是:包括以下步驟，
[0067]步驟一、太陽能系統(tǒng)注水
[0068]17:00時(shí)至5:00時(shí)，打開排氣閥24和水位計(jì)20的閥門，向太陽能增溫系統(tǒng)2內(nèi)注水，水位計(jì)20顯示水注滿后，關(guān)閉排氣閥24和水位計(jì)20的閥門，在太陽能集熱管34的上表面全部覆蓋遮陽網(wǎng)；[0069 ]步驟二、進(jìn)料、封液壓門
[0070]利用鏟車將物料裝入發(fā)酵槽I內(nèi)，鏟車駛出后，關(guān)閉液壓門57，手動(dòng)控制充氣栗向液壓門57上的氣漲管59內(nèi)注入空氣，直到氣漲管59內(nèi)壓力達(dá)到25kPa，停止充氣；
[0071 ]步驟三、太陽能增溫系統(tǒng)2啟動(dòng)運(yùn)行
[0072]撤去遮陽網(wǎng)，通過時(shí)控開關(guān)設(shè)定循環(huán)栗28每運(yùn)轉(zhuǎn)I個(gè)小時(shí)停轉(zhuǎn)30分鐘，
[0073]光照強(qiáng)度為300001UX以上，蓄熱換熱水箱19的水溫低于60°C，開啟時(shí)控開關(guān)，使太陽能增溫系統(tǒng)2持續(xù)為物料提供熱量，
[0074]光照強(qiáng)度為300001UX以上，太陽能集熱管34的水溫高于70°C或蓄熱換熱水箱19的水溫高于60°C，用遮陽網(wǎng)遮住太陽能集熱管34，避免發(fā)酵槽I內(nèi)的溫度過高；
[0075]光照強(qiáng)度低于300001UX，蓄熱換熱水箱19的水溫低于60°C，關(guān)閉排箱出水管22的閥門和排箱進(jìn)水管30的閥門，開啟沼氣鍋爐閥門，燃燒沼氣鍋爐，并開啟時(shí)控開關(guān)，利用沼氣鍋爐給蓄熱換熱水箱19內(nèi)的水加熱，使得物料溫度維持在50°C?55°C，
[0076]光照強(qiáng)度低于300001ux，蓄熱換熱水箱19的水溫高于60°C，關(guān)閉排箱出水管22的閥門和排箱進(jìn)水管30的閥門，關(guān)閉沼氣鍋爐閥門，停止循環(huán)加熱；
[0077]步驟四、好氧預(yù)處理
[0078]開啟第一截止閥17和第三截止閥43，關(guān)閉第二截止閥44，每隔7小時(shí)?8小時(shí)啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)53對發(fā)酵物料進(jìn)行曝氣，曝氣結(jié)束后關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)53，每次曝氣時(shí)間為25分鐘?30分鐘，在曝氣過程中，羅茨風(fēng)機(jī)53將吸入的空氣輸出到曝氣管內(nèi)，羅茨風(fēng)機(jī)53的輸出壓力為60kPa，空氣經(jīng)水箱外曝氣管56通入發(fā)酵物料內(nèi)，溫度傳感器測量料層溫度，物料溫度達(dá)到50°C?55°C，進(jìn)行下一步；
[0079]步驟五、封反應(yīng)器進(jìn)行厭氧發(fā)酵
[0080]關(guān)閉排液閥60，通過注水管62向水封閥6內(nèi)注水，直到注水管62內(nèi)的水面高于注水管62與U形管的連接處，水封閥6內(nèi)的水完全封住排空管7，停止注水，關(guān)閉第一截止閥17)，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。
[0081 ]步驟六、厭氧發(fā)酵初期排出雜氣
[0082]檢測沼氣中甲烷的體積濃度，沼氣中甲烷的體積濃度低于50%時(shí)為雜氣，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)53將雜氣通過排空管7排出至大氣；
[0083]步驟七、沼氣的凈化儲(chǔ)存
[0084]沼氣中甲烷的體積濃度為50%以上為合格沼氣，開啟第一截止閥17和第二截止閥44，關(guān)閉第三截止閥43，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)53將合格沼氣抽出并依次經(jīng)過脫硫罐46和脫水罐45的凈化，儲(chǔ)存在雙膜儲(chǔ)氣柜48中，雙膜儲(chǔ)氣柜48中的凈化沼氣輸送至用戶使用，余下的凈化沼氣通過火炬49燃燒，產(chǎn)生的水和CO2排放至大氣中；
[0085]步驟八、厭氧發(fā)酵結(jié)束、出料
[0086]啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)53將發(fā)酵槽I內(nèi)的氣體抽出，直到發(fā)酵槽I內(nèi)的壓強(qiáng)等于OPa，關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)53，開啟排液閥60，排液閥60中的水通過排水管61從水封閥6內(nèi)排出，
[0087]再次啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)53持續(xù)向發(fā)酵槽I內(nèi)鼓入空氣，并利用沼氣報(bào)警儀在排空管7口處測量，當(dāng)甲烷的體積濃度小于0.4%時(shí)為測量值達(dá)到安全值，啟動(dòng)液壓門57，再次用沼氣報(bào)警儀測量，當(dāng)甲烷的體積濃度小于0.4%時(shí)，則發(fā)酵槽I內(nèi)環(huán)境安全，鏟車進(jìn)入發(fā)酵槽I進(jìn)行出料。
[0088]在發(fā)酵槽I中，發(fā)酵槽I的主體包括鋼筋混凝土槽體13和鋼質(zhì)液壓門57，整體形成一個(gè)全封閉的剛性槽體。鋼筋混凝土槽體13內(nèi)表面進(jìn)行三灰四漿處理后，在槽內(nèi)頂棚和側(cè)墻噴涂高分子密封防水層14，在高分子密封防水層14和液壓門57內(nèi)表面噴涂有聚氨酯保溫層15，聚氨酯保溫層15采用雙組分材料一次發(fā)泡成形，防水氣密性好，硬度高;發(fā)酵槽I的頂部設(shè)有水封閥6，水封閥6由排液閥60、排水管61、注水管62和一段U形鋼管組成，注水管62從U形管的凹處垂直伸入U(xiǎn)形管，注水管62的底端距離U形管底端留有一定距離，使用時(shí)，從注水管62向水封閥6注水，通過一長條狀物體測量水面高度，直至水面高過U形彎頭與注水管62的焊合點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的密封，當(dāng)發(fā)酵初期產(chǎn)生氣體不純或發(fā)酵結(jié)束，需要對反應(yīng)器內(nèi)氣體排空時(shí)，打開水封閥6底部的排液閥60，將閥內(nèi)的水通過排水管61排出，直至水面低于U形彎頭與注水管62的焊合點(diǎn)，且高于注水管62底端，氣體即可從排空管7通過水封閥6順利排出，而且氣體不會(huì)從注水管62泄漏，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)氣體壓力過高時(shí)，氣體會(huì)從U形彎頭與注水管62的焊合點(diǎn)擊穿液面溢出至系統(tǒng)外部，以保護(hù)反應(yīng)器系統(tǒng)不受到破壞，起到安全閥的作用；陽光板溫室8建造在發(fā)酵槽I頂部，采用角鋼作為框架，框架上鋪設(shè)有陽光板，建筑成本較低，陽光板溫室8遮罩在黑色集氣膜10的外側(cè)，有利于吸收太陽能，使膜內(nèi)氣體溫度升高，通過曝氣系統(tǒng)5通至反應(yīng)器內(nèi)物料，以提高物料溫度，在發(fā)酵時(shí)期，反應(yīng)器內(nèi)氣體通過通氣管11進(jìn)入到膜內(nèi)，通過膜的鼓起狀態(tài)可以大致判斷反應(yīng)器內(nèi)是否充滿氣體，以便進(jìn)行排氣;液壓門57由工字鋼和鋼板焊合而成，設(shè)置在發(fā)酵槽I的開口處，液壓門上裝有兩條連接至液壓系統(tǒng)的懸臂，由液壓系統(tǒng)控制液壓門的起落，液壓門四周邊框焊接有凹槽58，將未充氣的氣漲管59沿著液壓門57的四周邊框套在凹槽58內(nèi)，需要關(guān)門密封時(shí)，先控制液壓系統(tǒng)將液壓門57關(guān)閉，然后用小型氣栗向氣漲管59內(nèi)注入空氣，觀察氣漲管上的壓力表，直到管內(nèi)壓力達(dá)到25kPa為止，即可完成反應(yīng)器的密封。
[0089]在太陽能換熱系統(tǒng)2中，一般根據(jù)排箱安裝空間的具體情況，將排箱分成η組，組內(nèi)排箱采用串聯(lián)方式連接，排箱組間采取并聯(lián)方式連接，管路設(shè)計(jì)應(yīng)滿足并聯(lián)總管路的過流面積為支管路的η倍，這樣可以保證各支路之間流量均衡，防止出現(xiàn)局部循環(huán)不暢，發(fā)生氣化爆管現(xiàn)象；向系統(tǒng)注水前，將注水口 26連接至水栗，開啟排氣閥24和水位計(jì)20的閥門，以便在注水過程中盡可能將系統(tǒng)內(nèi)空氣排出；系統(tǒng)運(yùn)行過程中，定期檢查過濾器27的篩網(wǎng)內(nèi)是否有雜質(zhì)，以確保系統(tǒng)內(nèi)水循環(huán)暢通;膨脹水箱9安裝在鋼筋混凝土槽體頂部，為系統(tǒng)內(nèi)部水溫升高時(shí)提供膨脹空間；太陽能換熱系統(tǒng)內(nèi)的熱能傳遞由循環(huán)栗28驅(qū)動(dòng)水循環(huán)來實(shí)現(xiàn)，在白天或晴天時(shí)，打開循環(huán)栗，熱能首先由太陽能集熱管傳遞到水箱內(nèi)，水箱具有很好的散熱作用，可以將一部分熱能傳遞給物料，另一部分儲(chǔ)存在水箱內(nèi)，在夜晚或陰天時(shí)，關(guān)閉循環(huán)栗，水箱內(nèi)積蓄的熱能可以繼續(xù)為物料提供能量補(bǔ)充，補(bǔ)償反應(yīng)器能量散失，使反應(yīng)器內(nèi)物料維持均衡穩(wěn)定的發(fā)酵溫度。
[0090]在沼液噴淋系統(tǒng)3中，將排液水封40中注入沼液直到液面沒過排液管41的出口，以封住反應(yīng)器內(nèi)的氣體，從物料中滲出的沼液匯入集液槽42，并由排液管41流入排液水封40中，排液水封40集滿后沼液流淌至沼液池38中，通過沼液栗39，沼液經(jīng)過輸液管路37輸送至螺旋噴頭36，再噴灑到料堆上，既實(shí)現(xiàn)了物料發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液的回收利用，又避免了沼液對環(huán)境的二次污染。
[0091]在沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)4中，當(dāng)系統(tǒng)中產(chǎn)生的氣體需要排出時(shí)，可采用羅茨風(fēng)機(jī)53將反應(yīng)器內(nèi)氣體抽出，經(jīng)脫硫罐46和脫水罐45凈化后儲(chǔ)存在雙膜儲(chǔ)氣柜48中，多余的氣體可通過火炬49進(jìn)行燃燒:正常工作時(shí)截止閥51常開，當(dāng)雙膜儲(chǔ)氣柜48中氣體壓力高于1.5kPa時(shí)，火炬自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)開始點(diǎn)火并控制電磁閥打開，沼氣開始燃燒，當(dāng)雙膜儲(chǔ)氣柜48中氣體壓力低于0.5kPa時(shí)，電磁閥自動(dòng)關(guān)閉，停止燃燒。
[0092]在曝氣系統(tǒng)5中，水箱內(nèi)曝氣管55從槽底內(nèi)置蓄熱換熱水箱19中穿過，以便水箱將積蓄的熱能傳給曝氣管中的氣體，羅茨風(fēng)機(jī)53可將反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的氣體通過水箱內(nèi)曝氣管55，經(jīng)過槽底內(nèi)置蓄熱換熱水箱19的加熱，傳至水箱外曝氣管56，再由下至上通至物料內(nèi)，穿透物料層，起到很好的傳質(zhì)傳熱作用。
[0093]該系統(tǒng)的操作步驟:
[0094]步驟一:太陽能系統(tǒng)的注水:將排氣閥24和水位計(jì)20的閥門打開，并向系統(tǒng)內(nèi)注水，觀察水位計(jì)20，當(dāng)水注滿后關(guān)閉排氣閥24和水位計(jì)20的閥門。為防止太陽能集熱管34內(nèi)的熱空氣與冷水相互作用導(dǎo)致炸裂，此步驟需在凌晨或傍晚環(huán)境溫度較低時(shí)進(jìn)行。加水后，應(yīng)將太陽能集熱管表面覆蓋遮陽網(wǎng)，避免不循環(huán)情況下太陽能集熱管內(nèi)水溫過高。
[0095]步驟二:進(jìn)料、封液壓門:利用鏟車將物料裝入發(fā)酵槽I內(nèi)，關(guān)閉液壓門57。將液壓門57上的氣漲管59內(nèi)注入空氣，直到氣漲管59內(nèi)壓力達(dá)到25kPa。為了保證發(fā)酵槽的密封性，定期檢查氣漲管59內(nèi)的壓力，如小于25kPa則向其注入空氣將其壓力補(bǔ)充至25kPa。
[0096]步驟三:太陽能系統(tǒng)的啟動(dòng)運(yùn)行:將與循環(huán)栗28相連的時(shí)控開關(guān)設(shè)定為循環(huán)栗28每運(yùn)轉(zhuǎn)I個(gè)小時(shí)停轉(zhuǎn)30分鐘。根據(jù)太陽能集熱管34的水溫和發(fā)酵槽I內(nèi)的物料溫度來決定是否開啟開關(guān)，如晴天狀況下槽內(nèi)物料溫度較低，則開啟時(shí)控開關(guān);如遇陰雨天氣，則關(guān)閉太陽能換熱系統(tǒng)2的閥門，開啟沼氣鍋爐閥門，燃燒沼氣鍋爐，并開啟時(shí)控開關(guān)，利用沼氣鍋爐給蓄熱換熱水箱19內(nèi)的水加熱。
[0097]步驟四:好氧預(yù)處理:打開第一截止閥17和第三截止閥43，關(guān)閉第二截止閥44，每隔7?8個(gè)小時(shí)啟動(dòng)/關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)53對發(fā)酵物料進(jìn)行曝氣，每次曝氣時(shí)間25分鐘?30分鐘，在曝氣過程中，空氣通過進(jìn)氣管吸入，經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)53輸出到曝氣管內(nèi)，輸出壓力為60kPa，空氣經(jīng)水箱外曝氣管56通入發(fā)酵物料內(nèi)，空氣穿透料層，利用溫度傳感器測量料層溫度，直到物料溫度增至50°C?55°C。
[0098]步驟五:封反應(yīng)器:將水封閥6的排液閥60關(guān)閉，向水封閥6內(nèi)注入水，直到水面高于水封閥6中部U形管的底部截面上部，以封住排空管7，將第一截止閥17關(guān)閉，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。
[0099]步驟六:厭氧發(fā)酵初期排出雜氣:利用羅茨風(fēng)機(jī)53將每天產(chǎn)生的雜氣通過排空管7排空，直到產(chǎn)生沼氣中甲烷含量達(dá)到50%以上。
[0100]步驟七:沼氣的凈化儲(chǔ)存:打開第一截止閥17和第二截止閥44，關(guān)閉第三截止閥43，利用羅茨風(fēng)機(jī)53將所述步驟六結(jié)束后產(chǎn)生的沼氣抽出，經(jīng)過脫硫罐46和脫水罐45的凈化，儲(chǔ)存在雙膜儲(chǔ)氣柜48中，雙膜儲(chǔ)氣柜48中的沼氣可以輸送至用戶使用，多余的沼氣可通過火炬49燃燒，產(chǎn)生的水和CO2排放至大氣中。
[0101]步驟八:厭氧發(fā)酵結(jié)束出料:用羅茨風(fēng)機(jī)53將發(fā)酵槽I內(nèi)的氣體抽出，直到凸起的集氣膜10變凹陷，將水封閥6內(nèi)的水排出，持續(xù)向槽內(nèi)鼓入空氣，并利用沼氣報(bào)警儀在排空管7 口處進(jìn)行測試，當(dāng)甲烷含量小于0.4 %時(shí)為測量值達(dá)到安全值，將液壓門57打開，待空氣進(jìn)入槽內(nèi)后再次用沼氣報(bào)警儀進(jìn)行測量，當(dāng)甲烷含量持續(xù)低于0.4%時(shí)，槽內(nèi)環(huán)境安全，可以用鏟車進(jìn)行出料。
[0102]社會(huì)效益:
[0103]本發(fā)明可以保證菌種冬季發(fā)酵的正常溫度，使得東北地區(qū)在寒冷的冬季也可很好地處理畜禽糞便和農(nóng)作物秸桿等農(nóng)業(yè)有機(jī)物固體廢棄物，同時(shí)生產(chǎn)沼氣和綠色有機(jī)肥。沼氣可作為生產(chǎn)和生活用能，即可節(jié)約燃煤，又可減少排入大氣污染物S02、煙塵等;綠色有機(jī)肥出售給周邊農(nóng)民，用來種菜、種糧食，既可減少病蟲害，改良土壤，又可生產(chǎn)綠色有機(jī)食品，為農(nóng)民帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益；畜禽糞便、農(nóng)作物秸桿等有機(jī)固體廢棄物經(jīng)有效處理后可大大減少其對地表水、地下水、大氣環(huán)境的污染以及微生物污染等，提高農(nóng)村及城市環(huán)境質(zhì)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是，包括發(fā)酵槽(I)、太陽能增溫系統(tǒng)(2)、沼液噴淋系統(tǒng)(3)、沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)(4)和曝氣系統(tǒng)(5)，所述的發(fā)酵槽(I)包括:水封閥(6)、排空管(7)、陽光板溫室(8)、集氣膜(10)、通氣管(11)、第一出氣管(12)、鋼筋混凝土槽體(13)、高分子密封防水層(14)、聚氨酯保溫層(15)、第一輸氣管(16)、第一截止閥(17)、液壓門(57)，所述的鋼筋混凝土槽體(13)為中空的長方體結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土槽體(13)設(shè)置在水平地面上并且鋼筋混凝土槽體(13)的一側(cè)面向正南方向，鋼筋混凝土槽體(13)朝向正東或朝向正西的側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)車輛進(jìn)出的長方形開口，鋼筋混凝土槽體(13)的內(nèi)部側(cè)墻和頂棚的表面噴涂有高分子密封防水層(14);所述的高分子密封防水層(14)的表面噴涂有聚氨酯保溫層(15);所述集氣膜(10)固定在鋼筋混凝土槽體(13)的頂部外側(cè)，集氣膜(10)與鋼筋混凝土槽體(13)之間為集氣空間；所述陽光板溫室(8)設(shè)置在鋼筋混凝土槽體(13)的頂部外側(cè)，并且罩在集氣膜(10)的上方;所述第一出氣管(12)的一端與所述集氣空間連接，第一出氣管(12)的另一端從鋼筋混凝土槽體(13)的頂板內(nèi)部穿出后，通過第一輸氣管(16)與沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)(4)的羅茨風(fēng)機(jī)(53)連接;所述的第一截止閥(17)安裝在第一輸氣管(16)上;所述的通氣管(11) 一端與所述集氣空間連接，通氣管(11)的另一端與鋼筋混凝土槽體(13)的內(nèi)部連接;所述的排空管(7)安裝在鋼筋混凝土槽體(13)的頂部，排空管(7)的一端與鋼筋混凝土槽體(13)的內(nèi)部連接，排空管(7)的另一端穿出陽光板溫室(8)后與大氣連通，排空管(7)的中部設(shè)置有水封閥(6);所述液壓門(57)設(shè)置在鋼筋混凝土槽體(13)的長方形開口處；所述的太陽能增溫系統(tǒng)(2)包括:膨脹水箱(9)、高密度擠塑板(18)、蓄熱換熱水箱(19)、水位計(jì)(20)、輸水管(21)、排箱出水管(22)、排箱出水口(23)、排氣閥(24)、水箱出水管(25)、注水口(26)、過濾器(27)、循環(huán)栗(28)、單向閥(29)、排箱進(jìn)水管(30)、支架(31)、托座(32)、排箱(33)、太陽能集熱管(34)和水箱進(jìn)水管(35);所述膨脹水箱(9)安裝在鋼筋混凝土槽體(13)的上部，膨脹水箱(9)通過管路與蓄熱換熱水箱(19)連接;所述的蓄熱換熱水箱(19)安裝在鋼筋混凝土槽體(13)的內(nèi)部地面上，蓄熱換熱水箱(19)的上表面與鋼筋混凝土槽體(13)外部地面等高;所述的高密度擠塑板(18)鋪設(shè)在蓄熱換熱水箱(19)的底部;所述支架(31)安裝在鋼筋混凝土槽體(13)正南方向側(cè)壁的外部;所述的托座(32)和排箱(33)均固定安裝在支架(31)上;所述排箱(33)的上部與排箱出水管(22)連接，排箱(33)的下部與排箱進(jìn)水管(30)連接;所述的太陽能集熱管(34)的盲端固定安裝在托座(32)內(nèi)，太陽能集熱管(34)的開口端固定安裝在排箱(33)的開口內(nèi)；所述注水口( 26)設(shè)置在水箱出水管(25)與過濾器(27)之間的管路上;所述的循環(huán)栗(28)的進(jìn)水口通過過濾器(27)與水箱出水管(25)連接，循環(huán)栗(28)的出水口通過單向閥(29)與排箱進(jìn)水管(30)連接;所述排箱出水口(23)通過管路與水箱進(jìn)水管(35)連接;所述排氣閥(24)通過三通與排箱出水口(23)連接;所述水位計(jì)(20)安裝在排箱(33)上方的輸水管(21)上；所述的沼液噴淋系統(tǒng)(3)包括:螺旋噴頭(36)、輸液管路(37)、沼液池(38)、沼液栗(39)、排液水封(40)、排液管(41)和集液槽(42);所述的螺旋噴頭(36)固定安裝在鋼筋混凝土槽體(13)的內(nèi)頂部;所述沼液池(38)設(shè)置在鋼筋混凝土槽體(13)的外部并且位于液壓門(57)—側(cè)的地面以下;所述沼液栗(39)設(shè)置在沼液池(38)的內(nèi)底部;所述輸液管路(37)的一端與螺旋噴頭(36)連接，輸液管路(37)的另一端與沼液栗(39)的出口連接;所述集液槽(42)設(shè)置在發(fā)酵槽(I)靠近液壓門(57)—側(cè)的下部，集液槽(42)通過排液管(41)與沼液池(38)連接;所述排液管(41)在連接沼液池(38)的端口處設(shè)有排液水封(40); 所述的沼氣凈化儲(chǔ)存系統(tǒng)(4)包括:第二截止閥(44)、脫水罐(45)、脫硫罐(46)、進(jìn)氣管(47)、雙膜儲(chǔ)氣柜(48)、火炬(49)、第二出氣管(50)、第四截止閥(51)、第三輸氣管(52)和羅茨風(fēng)機(jī)(53);所述的羅茨風(fēng)機(jī)(53)的進(jìn)口通過第一輸氣管(16)與第一出氣管(12)連接，羅茨風(fēng)機(jī)(53)的出口處設(shè)置有三通，其中一個(gè)出口經(jīng)過第二截止閥(44)與脫水罐(45)連接，所述脫硫罐(46)的一端與脫水罐(45)連接，脫硫罐(46)的另一端通過進(jìn)氣管(47)與雙膜儲(chǔ)氣柜(48)連接;所述火炬(49)通過第二出氣管(50)與雙膜儲(chǔ)氣柜(48)連接;所述第二出氣管(50)上設(shè)置有第四截止閥(51);所述第三輸氣管(52)的一端與雙膜儲(chǔ)氣柜(48)連接，第三輸氣管(52)的另一端連接至用戶； 所述曝氣系統(tǒng)(5)包括:羅茨風(fēng)機(jī)(53)、第二輸氣管(54)、第三截止閥(43)、水箱內(nèi)曝氣管(55)和水箱外曝氣管(56);所述羅茨風(fēng)機(jī)(53)的另一個(gè)出口通過第二輸氣管(54)與水箱內(nèi)曝氣管(55)連接;所述第二輸氣管(54)上設(shè)置有第三截止閥(43);所述水箱內(nèi)曝氣管(55)與水箱外曝氣管(56)連接;所述水箱外曝氣管(56)設(shè)置在蓄熱換熱水箱(19)上表面的凹槽內(nèi)，水箱外曝氣管(56)的末端設(shè)置有盲堵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是:所述循環(huán)栗(28)上設(shè)置有時(shí)控開關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是:所述液壓門(57)的內(nèi)表面噴涂有聚氨酯保溫層(15)，液壓門(57)的四周邊框上焊接有凹槽(58)，凹槽(58)內(nèi)固定安裝有氣漲管(59)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是:所述氣漲管(59)連接有氣栗。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是:所述水封閥(6)包括U形管、排液閥(60)、排水管(61)和注水管(62);所述排液閥(60)設(shè)置在U形管的下部;所述排水管(61)位于排液閥(60)的下部;所述注水管(62)的一端位于U形管的上部，注水管(62)的另一端與U形管的內(nèi)部連通。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是:所述蓄熱換熱水箱(19)通過閥門與沼氣鍋爐連接。7.—種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的工作方法，利用如權(quán)利要求1所述的一種寒區(qū)車庫式干式沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，其特征是:包括以下步驟， 步驟一、太陽能系統(tǒng)注水 17:00時(shí)至5:00時(shí)，打開排氣閥(24)和水位計(jì)(20)的閥門，向太陽能增溫系統(tǒng)(2)內(nèi)注水，水位計(jì)(20)顯示水注滿后，關(guān)閉排氣閥(24)和水位計(jì)(20)的閥門，在太陽能集熱管(34)的上表面全部覆蓋遮陽網(wǎng)； 步驟二、進(jìn)料、封液壓門 利用鏟車將物料裝入發(fā)酵槽(I)內(nèi)，鏟車駛出后，關(guān)閉液壓門(57)，手動(dòng)控制充氣栗向液壓門(57)上的氣漲管(59)內(nèi)注入空氣，直到氣漲管(59)內(nèi)壓力達(dá)到25kPa，停止充氣；步驟三、太陽能增溫系統(tǒng)(2)啟動(dòng)運(yùn)行 撤去遮陽網(wǎng)，通過時(shí)控開關(guān)設(shè)定循環(huán)栗(28)每運(yùn)轉(zhuǎn)I個(gè)小時(shí)停轉(zhuǎn)30分鐘， 光照強(qiáng)度為30000Iux以上，蓄熱換熱水箱(19)的水溫低于60 V，開啟時(shí)控開關(guān)，使太陽能增溫系統(tǒng)(2)持續(xù)為物料提供熱量， 光照強(qiáng)度為300001UX以上，太陽能集熱管(34)的水溫高于70°C或蓄熱換熱水箱(19)的水溫高于60°C，用遮陽網(wǎng)遮住太陽能集熱管(34); 光照強(qiáng)度低于300001UX，蓄熱換熱水箱(19)的水溫低于60°C，關(guān)閉排箱出水管(22)的閥門和排箱進(jìn)水管(30)的閥門，開啟沼氣鍋爐閥門，燃燒沼氣鍋爐，并開啟時(shí)控開關(guān)，利用沼氣鍋爐給蓄熱換熱水箱(19)內(nèi)的水加熱，使物料溫度維持在50°C?55°C， 光照強(qiáng)度低于300001ux，蓄熱換熱水箱(19)的水溫高于60°C，關(guān)閉排箱出水管(22)的閥門和排箱進(jìn)水管(30)的閥門，關(guān)閉沼氣鍋爐閥門，停止循環(huán)加熱； 步驟四、好氧預(yù)處理 開啟第一截止閥(I 7)和第三截止閥(43 )，關(guān)閉第二截止閥(44 )，每隔7小時(shí)?8小時(shí)啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)(5 3)對發(fā)酵物料進(jìn)行曝氣，曝氣結(jié)束后關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)(5 3 )，每次曝氣時(shí)間為2 5分鐘?30分鐘，在曝氣過程中，羅茨風(fēng)機(jī)(53)將吸入的空氣輸出到曝氣管內(nèi)，羅茨風(fēng)機(jī)(53)的輸出壓力為60kPa，空氣經(jīng)水箱外曝氣管(56)通入發(fā)酵物料內(nèi)，溫度傳感器測量料層溫度，物料溫度達(dá)到50°C?55°C，進(jìn)行下一步； 步驟五、封反應(yīng)器進(jìn)行厭氧發(fā)酵 關(guān)閉排液閥(60)，通過注水管(62)向水封閥(6)內(nèi)注水，直到注水管(62)內(nèi)的水面高于注水管(62)與U形管的連接處，水封閥(6)內(nèi)的水完全封住排空管(7)，停止注水，關(guān)閉第一截止閥(17)，進(jìn)行厭氧發(fā)酵。 步驟六、厭氧發(fā)酵初期排出雜氣 檢測沼氣中甲烷的體積濃度，沼氣中甲烷的體積濃度低于50%時(shí)為雜氣，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)(53)將雜氣通過排空管(7)排出至大氣； 步驟七、沼氣的凈化儲(chǔ)存 沼氣中甲烷的體積濃度為50%以上為合格沼氣，開啟第一截止閥(17)和第二截止閥(44)，關(guān)閉第三截止閥(43)，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)(53)將合格沼氣抽出并依次經(jīng)過脫硫罐(46)和脫水罐(45)的凈化，儲(chǔ)存在雙膜儲(chǔ)氣柜(48)中，雙膜儲(chǔ)氣柜(48)中的凈化沼氣輸送至用戶使用，余下的凈化沼氣通過火炬(49)燃燒，產(chǎn)生的水和CO2排放至大氣中； 步驟八、厭氧發(fā)酵結(jié)束、出料啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)(53)將發(fā)酵槽(I)內(nèi)的氣體抽出，直到發(fā)酵槽(I)內(nèi)的壓強(qiáng)等于OPa，關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)(53)，開啟排液閥(60)，排液閥(60)中的水通過排水管(61)從水封閥(6)內(nèi)排出，再次啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)(53)持續(xù)向發(fā)酵槽(I)內(nèi)鼓入空氣，并利用沼氣報(bào)警儀在排空管(7)口處測量，甲烷的體積濃度小于0.4%，啟動(dòng)液壓門(57)，再次用沼氣報(bào)警儀測量，甲烷的體積濃度小于0.4%，則發(fā)酵槽(I)內(nèi)環(huán)境安全，鏟車進(jìn)入發(fā)酵槽(I)進(jìn)行出料。
【文檔編號(hào)】C12M1/16GK106010946SQ201610601177
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發(fā)明人】趙國明, 矯云學(xué), 袁存亮, 張重, 張蕾蕾, 丁偉, 裴海林, 邢向欣, 張?zhí)K, 陳濤, 王聰, 王微, 李愛芹
【申請人】吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院