專利名稱：強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬?gòu)?qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢裝置。
背景技術(shù)：
沼氣是一種性能優(yōu)良的清潔燃料，不僅原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉，而且具有燃燒熱效率高、成本低、綠色、低排放、可再生、抗爆性能好的特點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)能源。但生產(chǎn)沼氣的傳統(tǒng)沼氣發(fā)酵池的發(fā)酵速度和沼氣產(chǎn)量受環(huán)境溫度影響很大，系統(tǒng)產(chǎn)氣運(yùn)行不穩(wěn)定，冬季和夏季產(chǎn)量差別明顯，嚴(yán)寒時(shí)甚至不能產(chǎn)氣。由于多方面的原因，在傳統(tǒng)的沼氣池中，大多數(shù)沒(méi)有配套加熱設(shè)施，導(dǎo)致在溫度較低的環(huán)境下沼氣產(chǎn)量嚴(yán)重下降，甚至停產(chǎn)。即使一些沼氣池采用了一定的加熱措施，例如，將一些換熱管設(shè)置在沼氣池發(fā)酵液中，較好地解決了低溫時(shí)對(duì)發(fā)酵液加熱的問(wèn)題，但在發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的過(guò)程中，很多微生物的厭氧活動(dòng)非?；钴S，微生物附著并結(jié)垢于換熱管上，在清垢技術(shù)手段不完善的情況下，嚴(yán)重影響了換熱管的傳熱效率和效果，導(dǎo)致沼氣池產(chǎn)氣不能高效和正常地進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種既能給沼液提供熱量、又能自動(dòng)為換熱管外表面除垢、強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案:本發(fā)明的強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢裝置，包括沼氣加熱裝置、換熱裝置、除垢裝置和驅(qū)動(dòng)裝置 。換熱裝置由多根換熱管、給換熱管兩端定位和分配熱水的橫向總管組成，換熱裝置的進(jìn)水口和出水口分別連接熱水的出水口和進(jìn)水口 ；除垢裝置包括曲柄機(jī)構(gòu)和除垢組合件，曲柄機(jī)構(gòu)與除垢組合件通過(guò)鉸接連接；除垢組合件包括:一組平行安裝的數(shù)塊除垢環(huán)板，除垢環(huán)板下方設(shè)置若干除垢環(huán)；每塊除垢環(huán)板上除垢環(huán)的數(shù)量與換熱裝置中的換熱管數(shù)量相同，軸線與換熱管相重合，每?jī)蓚€(gè)除垢環(huán)中心的間距與換熱管中心的間距相等，同一根換熱管上的除垢環(huán)的數(shù)量根據(jù)換熱管的長(zhǎng)度來(lái)確定。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，再推動(dòng)與曲柄連桿機(jī)構(gòu)鉸接的除垢環(huán)板做循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到定期去除換熱管上的污垢的目的。沼氣加熱裝置加熱水的能源可以是煤、電、燃?xì)?、柴草、秸桿，或是太陽(yáng)能、空氣能、地?zé)崮埽蚴嵌喾N熱能的聯(lián)合運(yùn)用。各換熱管和除垢組合件均采用奧氏體不銹鋼管；傳動(dòng)軸采用16Mn低合金鋼。減速機(jī)的減速比40-70 ;采用變頻控制6極3Kw_5Kw的BJ02_6 (KB)隔爆型防爆電機(jī)，閥門采用DF1-Tod防爆電磁閥，傳動(dòng)軸與沼氣池的連接密封采用2Gy結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封，溫度傳感器采用光纖溫度傳感器，流量測(cè)量采用光纖流量傳感器。本發(fā)明的強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢裝置，熱水可以通過(guò)設(shè)在沼氣池發(fā)酵層中的換熱裝置，將熱量傳遞給沼液，從而提高沼液中的發(fā)酵溫度，使沼氣的產(chǎn)出趨于高產(chǎn)及穩(wěn)定。同時(shí)，通過(guò)在除垢裝置上設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)定相隔一定時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)除垢裝置，清除吸附并結(jié)垢于換熱管上的積垢，確保換熱管具有良好的傳熱效率。使用本發(fā)明的裝置，較未使用本發(fā)明的加熱及除垢裝置的沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)，換熱效率提高了 38.0% 47.0%。


圖1是本發(fā)明的強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的除垢裝置的結(jié)構(gòu)局部示意圖。圖3是連桿和除垢裝置的連接示意圖。本圖是圖1中的加熱及除垢裝置的左視圖。圖中:I 一曲柄2—換熱管3—沼氣池4 一防爆電磁閥門5—光纖溫度傳感器6一臥式減速機(jī) 7—傳動(dòng)軸 8一防爆電機(jī)9一除垢環(huán)板 10—連桿 11一光纖流量傳感器
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢裝置，包括沼氣加熱裝置、換熱裝置、除垢裝置、驅(qū)動(dòng)裝置以及相應(yīng)的配套設(shè)施。換熱裝置由多根平行的換熱管2和給換熱管兩端定位與分配熱水的橫向總管組成，換熱裝置的進(jìn)水口和出水口分別連接熱水的出水口和進(jìn)水口。 除垢裝置的主要部件為曲柄機(jī)構(gòu)I和除垢組合件，曲柄機(jī)構(gòu)的主要部件為鉸接的連桿10和曲柄1，連桿10的另一端與除垢環(huán)板9絞接，曲柄短軸I的另一端通過(guò)鍵與傳動(dòng)軸7連接。除垢環(huán)板9與套在相對(duì)應(yīng)的換熱管外表面上的除垢環(huán)固定連接。當(dāng)本發(fā)明的強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢的裝置工作時(shí)，熱水經(jīng)過(guò)閥門4進(jìn)入沼氣池3內(nèi)的換熱管2中，將熱量傳遞到沼液；提高了沼液的溫度后，降溫的熱水回流到熱水供應(yīng)系統(tǒng)重新加熱。當(dāng)換熱裝置需要清垢時(shí)，除垢裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)8，動(dòng)力經(jīng)減速機(jī)6、傳動(dòng)軸7、曲柄I傳給除垢裝置中的除垢環(huán)板9，沿著換熱管2做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而刮除換熱管外表面上的結(jié)垢，確保換熱管干凈，具有良好的傳熱效率。沼液溫度由光纖溫度傳感器5測(cè)量控制。加熱水的能源可以是煤、電、燃?xì)狻⒉癫?，也可以是太?yáng)能、空氣能、或地?zé)崮艿龋€可以是多種熱能的聯(lián)合運(yùn)用。實(shí)施例:試驗(yàn)地的氣溫為5-10°C。本實(shí)施例從平板型太陽(yáng)能和西班牙-愛握樂(lè)A.0L-KFXRS52 II空氣能熱泵聯(lián)合熱水機(jī)組系統(tǒng)出來(lái)的溫度為50°C _60°C去離子熱水，通過(guò)管徑為Dg50的PPR管道進(jìn)入熱水換熱循環(huán)系統(tǒng)，熱水流量為70L/min，壓強(qiáng)為0.16MPa,送至設(shè)置有本發(fā)明的機(jī)械除垢裝置的沼氣池發(fā)酵沼液中的橫向換熱總管中。總管管徑為Φ59Χ4.5、長(zhǎng)度2m，材質(zhì)為PPR管，流量70L/min，被固定于沼氣池中。去離子熱水通過(guò)橫向換熱總管和11根支管徑Dg25、長(zhǎng)度3m、管壁厚度2mm的冷拔不銹鋼換熱管。換熱管與沼氣池發(fā)酵層沼液進(jìn)行換熱，使沼氣池發(fā)酵沼液的溫度得以提高，發(fā)酵沼液溫度由光纖溫度控制器控制，穩(wěn)定在最適宜厭氧發(fā)酵的溫度范圍內(nèi)，保證厭氧發(fā)酵處于較為適宜狀態(tài)下發(fā)酵分解，從而達(dá)到強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的目的。經(jīng)過(guò)換熱管、支管到總管，出來(lái)的水溫度在20°C_35°C左右，循環(huán)進(jìn)入太陽(yáng)能和空氣能熱泵系統(tǒng)重新加熱。被加熱后的熱水又被用來(lái)加熱沼氣池發(fā)酵層沼液，循環(huán)給沼氣池加熱。同時(shí)，通過(guò)光纖溫度傳感器和電磁閥控制裝置，控制熱水循環(huán)流量和壓強(qiáng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱系統(tǒng)，來(lái)穩(wěn)定供熱強(qiáng)度和熱水流量，以確保沼氣池發(fā)酵沼液溫度被精確維持在±2°C的范圍內(nèi)，來(lái)保持沼氣產(chǎn)量的穩(wěn)定。為了使熱水的熱能更好地傳遞給沼氣池中的發(fā)酵沼液，定期自動(dòng)啟動(dòng)除垢裝置，除去沉積在換熱管上生物吸附物的積垢，確保換熱管干凈，具有穩(wěn)定的傳熱效率。換熱效率比未使用本發(fā)明的加熱及除垢裝置的沼氣生產(chǎn)系統(tǒng)提高 了 41.50%。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢裝置，其特征是包括沼氣加熱裝置、換熱裝置、除垢裝置和驅(qū)動(dòng)裝置；換熱裝置由多根換熱管、給換熱管兩端定位和分配熱水的橫向總管組成，換熱裝置的進(jìn)水口和出水口分別連接熱水的出水口和進(jìn)水口 ；除垢裝置包括曲柄機(jī)構(gòu)和除垢組合件，曲柄機(jī)構(gòu)與除垢組合件通過(guò)鉸接連接；除垢組合件包括:一組平行安裝的數(shù)塊除垢環(huán)板，除垢環(huán)板下方設(shè)置若干除垢環(huán)；每塊除垢環(huán)板上除垢環(huán)的數(shù)量與換熱裝置中的換熱管數(shù)量相同，軸線與換熱管相重合，每?jī)蓚€(gè)除垢環(huán)中心的間距與換熱管中心的間距相等，同一根換熱管上的除垢環(huán)的數(shù)量根據(jù)換熱管的長(zhǎng)度來(lái)確定；電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，再推動(dòng)與曲柄連桿機(jī)構(gòu)鉸接的除垢環(huán)板做循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到定期去除換熱管上的污垢的目的。
2.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢的裝置，其特征是沼氣加熱裝置加熱水的能源是煤、電、燃?xì)?、柴草、秸桿，或是太陽(yáng)能、空氣能、地?zé)崮?，或是多種熱能的聯(lián)合運(yùn)用。
3.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢的裝置，其特征是各換熱管和除垢組合件均采用奧氏體不銹鋼管；傳動(dòng)軸采用16Mn低合金鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢的裝置，其特征是減 速機(jī)減速比40-70 ;采用變頻控制6極3Kw-5Kw的BJ02_6KB隔爆型防爆電機(jī)，閥門采用DF1-Tod防爆電磁閥，傳動(dòng)軸與沼氣池的連接密封采用2Gy結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封，溫度傳感器采用光纖溫度傳感器，流量測(cè)量采用光纖流量傳感器。
全文摘要
一種強(qiáng)化穩(wěn)定沼氣產(chǎn)量的加熱及除垢裝置，包括沼氣加熱裝置、換熱裝置、除垢裝置和驅(qū)動(dòng)裝置。換熱裝置由多根換熱管和定位的橫向總管組成，除垢裝置包括鉸接的曲柄機(jī)構(gòu)和除垢組合件；除垢組合件包括平行安裝的除垢環(huán)板，除垢環(huán)板下方有除垢環(huán)；除垢環(huán)板上除垢環(huán)的數(shù)量與換熱管數(shù)量相同，軸線與換熱管重合，每?jī)蓚€(gè)除垢環(huán)中心的間距與換熱管中心的間距相等。使用本發(fā)明的裝置，可提高沼液中的反應(yīng)溫度，使沼氣的產(chǎn)出趨于高產(chǎn)及穩(wěn)定。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)除垢裝置，自動(dòng)除去沉積在換熱管上的積垢，確保換熱管干凈，具有良好的傳熱效率，實(shí)現(xiàn)整個(gè)換熱效率提高38.0%～47.0%。
文檔編號(hào)C12M1/107GK103194376SQ20131007271
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者盧朝霞, 黃福川, 莫宇飛, 梁景, 李勝, 朱晨曦, 經(jīng)建芳, 肖友程, 唐彩珍, 廖丹葵, 趙鐘興, 毛漢領(lǐng) 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)