[实用新型]一种节能沼气发酵罐

说明书

技术领域

本实用新型属于发酵设备技术领域，具体涉及一种节能沼气发酵罐，特别是以畜禽粪便、农作物秸秆为原料的规模化沼气工程厌氧发酵处理装置。

背景技术

我国是农业大国，人口众多，每年所产生的农业废弃物资源数目可观，包括大量的农作物秸秆、农产品废弃物、禽畜粪便等。近年来，由于畜牧养殖业从分散的农户养殖转向集约化、工厂化的养殖，饲养方式、养殖规模和分布区域随着我国经济建设的快速发展都发生了巨大的变化，导致畜牧养殖业的环境污染总量、污染程度和分布区域也随之发生很大变化。这些资源如不能加以回收再利用或是得到正确的处理会对环境造成很大的压力。同时，在全球不可再生资源日益短缺的严峻挑战下，世界各国都在不断地进行可再生资源（太阳能、生物质能、地热能、潮汐能、风能等）的开发和利用。我国作为农业大国，生物质资源非常丰富，特别是一些废弃物（畜禽粪便、林业及其加工剩余物、农作物秸秆、农产品废弃物及城镇生活垃圾等），具有巨大的开发和利用潜能。

畜禽粪便厌氧发酵是生物质能资源化利用的一种方式。沼气作为发酵的最终产物之一，具有矿物燃料的属性，可用于日常的取暖、做饭、烧水或发电，也可用于制造CNG气体，具有很高的开发利用价值。沼气发酵通常是在厌氧消化器中进行的。农村使用的厌氧消化器多建于地下，亦称沼气池。沼气池不漏水、不透气、并能保温防冻，这是沼气发酵的基本条件。虽然，小规模的户用沼气在农村已经较为普遍，但户用沼气仍存在许多问题：如规模化程度低、产气率低、产气不连续、使用率低、发酵罐温度难以控制等。从长远来看，建立规模化的沼气发酵系统，改变农村沼气的生产和利用方式，是可持续发展的必由之路。

现有的大中型沼气发酵系统大都面临一些共性的问题：①排除发酵技术本身的限制，对于大型的发酵罐，现有搅拌机构无法将物料充分搅拌，进而影响发酵效率，但提高搅拌效率又会导致机械能耗过高；②沼气发酵过程中，产甲烷菌的生长环境苛刻，对环境的温度、pH值等要求很高，所以在大中型沼气发酵罐内很难实现高精度地环境控制；③在温度控制方面，难以保持长时间的恒温状态，秋冬季天气寒冷，沼气产量显著降低或是不产气常有发生。这些因素都会阻碍甲烷菌的正常代谢过程而导致产气质量不高、浓度过低、系统持续性和可靠性不高。

现阶段如何有效解决上述问题，利用较低的能耗实现更加充分均匀的搅拌、保持罐体内部各处温度恒定、提高对发酵环境的精确控制以及提高所产沼气的质量和浓度，成为目前本领域亟待解决的关键技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有大型沼气发酵罐能耗高、供热不均匀等缺点，提供一种四季通用、可兼用太阳能与常规能源的恒温大型沼气发酵罐，该发酵罐生产成本低、经济效益高、机械化程度高、原料利用率高、操作简便。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种节能沼气发酵罐，包括一个由内层罐体和外层罐体构成的发酵罐体，所述内层罐体由中部为圆柱形罐体、顶部为半球体罐顶和底部为锥形罐底构成密闭罐体，内层半球体罐顶上旋转连接有一折叠式旋转罐盖；自内层半球体罐顶延伸至内层罐体底部有一三级机械搅拌机构；所述内层罐体和外层罐体之间分别设有保温材料层和多级恒温供热管；所述内层罐体锥形罐底与外层罐体下部所构成的空间设有循环射流辅助搅拌装置，循环射流辅助搅拌装置与沼气循环机构相连通；所述发酵罐体的底部设有淤泥排出口，发酵罐体的侧壁分别设有沼渣沼液排出口和沼气出口。

进一步地，所述内层半球体罐顶顶部表面为太阳能集热材料层。

进一步地，所述折叠式旋转罐盖为两块呈相对布置的可折叠半球面，折叠式旋转罐盖通过设在外层罐体上的滑轨以及设在内层罐体顶部的轴承与内层罐体半球体罐顶部连接。

进一步地，所述相对布置的可折叠半球面敷设有保温隔热材料层。

进一步地，所述锥形罐底均布有若干小孔，循环射流辅助搅拌装置的射流喷嘴与所述小孔相对应。

进一步地，所述沼气循环机构包括与沼气出口依次相连通的气体压缩机、调压装置和气力输送泵，气力输送泵与设置于外层罐体底部的循环射流辅助搅拌装置相连通；所述气体压缩机与调压装置之间设有储气罐。

进一步地，所述循环射流辅助搅拌装置在外层罐体底部设有1～4台。

进一步地，所述循环射流辅助搅拌装置为一中空变径管状结构，变径管的大口径管底部设有与沼气循环机构的高压射流器相连通的沼气进口，变径管的小口径管侧壁设有物料进口；所述射流喷嘴为锥形口。