專利名稱：天然動能沼氣生產合成庫的制作方法
技術領域：
本發明設計一種天然動能沼氣生產合成庫。
背景技術：
根據中原農民出版社的金陽光工程-農業綜合技術系列《沼氣建設與利用300問》，參考河南科學技術出版社出版的新能源書系列《沼氣實用技術指南》，經長期的研究和探索，對該能源的生產技術進行改革與創新。在現有生產技術基礎上，提高技術含量，促使沼氣產量和質量大大提高。不僅如此，還可減少溫室氣體排放，凈化空氣，改善和保護環境。三、內容 該發明的目的本發明的目的，在于提供一種天然動能沼氣生產合成庫，以達到充分發揮菌群生長繁殖所需的有利條件。機械化，自動化生產流程，大大提高了沼氣產量及生產效率。可規模化生產。從而推動社會生產力的快速發展，增加社會財富。而且該能源環保，價廉，可再生，也可防止核電危機給人類帶來的災難。該發明提供的天然動能沼氣生產合成庫的技術方案本發明提供的天然動能沼氣生產合成庫，其特征在于，庫體采取正六棱柱形狀，可設若干層。每層分為6個等體積的梯形立方體消化厭氧器。庫體內部，是正六棱柱空間，是安裝電梯的上下通道。消化厭氧器外部，每個消化厭氧器都有一個耳室。整個庫體，凡裸露部分，和空氣及地面接觸處，都設置保溫材料保溫。該庫不僅可設計成正六棱柱形狀，也可設計成圓柱，其他棱柱，棱臺，圓臺，棱錐，圓錐，球體，橢球體等以及由這些幾何體的相互組合等造型、結構方式，并用相同或相似的方法、原理生產沼氣，發揮相同或相似的功效。每個消化厭氧器都設計有保溫，增溫結構。該保溫增溫結構是在每個消化厭氧器的底部，頂部和四壁，都設計一個相對封閉的空間層。該空間上、下兩個面的中間，有許多墻體相連接。除最上層的消化厭氧器外，此消化厭氧器頂部即是其上一個消化厭氧器的底部，熾熱氣體直接通入該空間層。六個耳室中，相對的兩個耳室具備相同功能。分別是安裝供料管道系統，排泄管道系統，供暖管道系統。并且在每個耳室的消化厭氧器壁上，設計有螺旋推進裝置，協助推動消化厭氧器內沼液環流。每個消化厭氧器的雙層底面都設計成漏斗狀凹陷形，以利自然排泄。中心設計漏斗出口，外接排泄管道系統排泄。每個消化厭氧器的雙層器頂的下層面，都向下設計有封閉的環形、直線型走廊，懸連在其頂壁上。該密閉走廊的外墻壁一側面，附著設計密封室，安裝動力設備，攪動下面的沼液循環運動。另一側面的墻壁上，開設密封孔，以便打開向下觀察沼液，也可另作他用。弓形排料管道可降低下泄時所產生的動能，下泄的沖擊力減弱。以免造成破壞。圖示的供料管道系統可減少對料液的阻力，增加供料的流速。
整個庫身內外，凡裸露部分，和空氣及地面相接觸處，都要設置保溫材料保溫。天然動能沼氣生產合成庫的內容簡介I.庫體采取正六棱柱形狀。庫身，用鋼筋混凝土澆筑而成。可設置若干層，每層高約3. 5米至20米左右。每層有六個梯形狀立方體組成，稱消化厭氧器。每個消化厭氧器都是一個獨立封閉的單位。生產出的氣體由采氣管道采集后流經提純塔提純。庫體內部，是個正六棱柱空間，邊長2米。該空間設置采氣管道系統，并安裝電梯上下貫通。庫的最底層，置深入地下部分的最底層的空間，高2至3米。該層一方面作為庫內工作人員上下電梯時，與外界的出入通道，空閑處做為儲備室，也可它用。其余深入地下部分仍為消化厭氧器直接生產沼氣的組成部分。庫體也可采用其他空間立體幾何結構，以及由這些單個幾何體相互組合而成的空 間立體造型。每層也可設計成一個消化厭氧器，也可合并設計成2個、或3個、或其他形狀。庫體除正六棱柱外，其結構可采用圓柱，圓錐，圓臺，棱柱，棱錐，棱臺，球體，橢球體等，以及由這些幾何體相互組合而形成的空間造型。其內外部構造，形狀，原理，功能，效果，設施，生產方法等與正六棱柱相同或相似。2.合成庫外部，每個消化厭氧器都有一個陽臺狀的耳室，面積跟據實踐需要確定。內安裝電梯上下。該陽臺稱為耳室。每個耳室的功能不同，也有相同之處。他們的作用主要是采樣檢驗，設置觀察空，安裝運輸管道，高壓泵，并設置密封門。密封門生產時封閉，需人員進入內部檢修，清理廢渣時打開。高壓泵是消化厭氧器內沼液供應的動力源泉。高壓泵泵殼、泵管、葉輪、葉片一般用銅制造最好，也可用鐵制品。與沼液接觸的層面用耐酸堿塑料封裹最佳，使用時應不斷進行檢查，損毀后予以重新更換。在耳室內透過墻體在每個消化厭氧器內安裝螺旋推進器備用，數量和位置根據具體需要確定。不需要時將墻壁圓孔封閉。推動池內沼液的環流，提高產量。3.每個消化厭氧器靠內六棱空間處的墻面，上部設有觀察孔，采樣檢驗孔，采氣孔等。每個采沼孔都安裝有支管和該層的環狀采氣管道相連。該支管安裝有閥門。該墻面也設置密封門，生產時關閉，清理器內殘渣，或維修、安裝等工作時打開。該門稱消化厭氧器后門，相對的一面墻有一封閉前門。前后兩門同時打開，空氣流通，透光，方便作業。透過該墻面，根據需要，在消化厭氧器內也可安裝螺旋推進器備用，數量位置根據具體需要而定。不需要時，將墻壁圓孔封閉。和對面耳室內的螺旋推進器的使用相呼應，增強沼液環流，提高產量。4.若需要對單個消化厭氧器進行維修等工作，先由排料管道將池內沼液排盡。然后打開消化厭氧器前后門，讓余沼散盡。人進入后，用手推式吸泥機將余渣送入排泄管道口處，由排泄系統排出庫外。對池內進行沖洗清理后，即可進行作業。排渣時，人員可身負氧氣瓶作業。5.為增加庫內體溫，在每個消化厭氧器底部和上部有一個空間層，層內凈高0.2至0.3米。為消化厭氧器內的沼液補充溫度，將池內溫度保持在46°C至60°C范圍內。為了使池內升溫快，該空間的上下兩個層面盡量薄。為增加承載力，上下兩個層面的中間均勻分布多個連接梁體，使上下兩面成為一體，共同均勻承受荷載。該保溫層設置為全封閉空間層，內有許多梁體縱橫交錯，將上下兩個層面連成一體，從而增強了底部承受上部液體的壓力。該內部空間被縱橫交錯的梁體分成若干個小空間。該梁體底部與下層面接觸處，預留一些圓孔，使各空間的氣流，冷卻液相互連通，流動。使用時將暖氣直接通入該空間層，為沼液增溫。消化厭氧器外安裝放液孔，與內空間暖氣相連通。由于底面是凹陷形，底面的放液孔另在最底部設置。這樣不需安裝散熱器，既降低生產成本，而且增溫效果更好，更快。按照此種方式，在消化厭氧器的四壁，也可用混凝土澆筑成夾空間層狀，夾空間層中間以縱橫交錯的梁體連接兩壁，以增強抗壓性能。各梁體設置諸多圓孔，使其隔離的諸多空間相連通，以便暖氣通入，迅速提高沼液的溫度。該夾層和底部的空間夾層設置諸多連通孔，以便暖氣相互串通，同時，冷卻液也可通過底部夾層的排液孔定時排出。厭氧器的相對兩面外墻壁，里面一層較薄，外面一層較厚。其好處是能迅速增加庫內溫度，易加熱；且增加庫體的堅固。里面相對兩雙層墻壁，可薄厚均勻。因為兩邊都有液體壓強，盡量薄一些。
由于甲烷分子直徑比一般混凝圖構建沙灰之間的縫隙還小，在進行庫體設計建造，氣體收集，儲存時密封非常重要。6.每個消化厭氧器的池頂面，和頂面相連向下，設置I至I. 8米高，0. 5至I米寬的封閉的鋼筋混凝土人行通道，并通過外墻與耳室相連通，即成為懸掛著的環形封閉走廊。并且根據需要，附設在封閉走廊墻外，與池內頂部相連處，在不同部位設置一些安裝電機或液壓裝置的密封室，以僅能安放機械為宜，用于安裝攪動器，攪動池內沼液環流，增加沼氣產量。該通道和各個安放攪動器的密封室相連通，以便維修。在頂面中間最低處的排泄孔處，有一個相對較大的密封室，內安裝排泄管道，開關閥門，以及安裝攪動該池液的攪動器。并在頂部開一小圓孔，用于釋放池底保溫層冷卻液，并在其上安裝開關控制。人行通道也和該室相連。當消化厭氧器內廢沼液通過排泄管道，自然排泄不暢時，可通過地面出口處的抽吸機排除障礙。人行通道，有多個出口與外界相通，以便室內氣流暢通。必要時，向人行通道鼓風稀釋道內泄露的一些沼氣，以便共作人員作業安全。7.各管道系統內外壁以及各管件的金屬制品，凡和沼液接觸處，皆要封裹耐酸堿塑料。進料管道系統設計和排泄管道系統設計不同，進料管道設計是為減小阻力，增強料液流速；排泄管道系統設計，為了增加阻力，降低向下排泄的動能，減緩下泄沖擊力。8.為了保持合成庫的體溫，整個庫身內外，凡裸露部分，和空氣觸處，都要設置保溫材料保溫，防止庫體內熱量過分散失，降低消化厭氧器內沼液溫度，造成減產。庫深入地下的部分，外層無法包裹保溫，只有從內部安裝保溫層，然后設置防水層密封，不能使沼液滲入保溫層。9.該庫體內，可設置沼液溫度監測系統，紅外成像監測系統。該發明有益效果天然動能沼氣生產合成庫，是適用空間立體幾何結構，加之一些輔助條件，充分發揮產沼菌群生長繁殖所需的有利條件，以及機械化，自動化生產流程，大大提高了沼氣產量及效率，排除傳統的沼氣生產對客觀環境的依賴，并可大規模無限制生產。
為提高沼氣利用率，減少環境污染，可利用沼氣發電，生產熱能。并且可防止核電危機給人類帶來的災難。該能源可再生，高效，高產，節能，清潔，環保，低成本。和其他能源相比核電有危險,廢物為重污染源,成本高；太陽能功能小，占地多,局限性強,壽命短,成本高；風能有地域局限性，占用空間大，易傷飛鳥，功能低；煤、石油污染嚴重，且不可再生。開采煤碳危險性強，成本高，且破壞地殼結構和耕地。將其放在地下，安全可靠，以防將來有更大的用處而枯竭。該庫能為北部、中西部地區持續提供足夠的清潔能源。為淡化海水，東水西送，改造沙漠，提高工農業生產提供清潔能源。
四.


I.圖1，合成庫外觀圖。其中③代表消化厭氧器部位。②代表合成庫六個面，上下連接的耳室部位。①安裝電梯等工作室。 2.圖2，合成庫的內部構造示意圖。其中④庫體內部空間通道。3.圖3，合成庫的供料系統示意圖。其中⑤耳室內的安全通道供料液支管道；⑦主供料管道；②耳室。4.圖4，排泄圖。其中②是耳室；⑤耳室內的安全通道；⑥排泄支管道排泄主管道；⑧排泄口。5.圖5，消化厭氧器的保溫、增溫結構示意圖。其中⑥是供熱支管道；⑦代表每層安放在耳室的供暖主管道；⑨代表加熱部位。6.圖6、圖7，供料管道系統構造示意圖。其中⑥是供料支管路，⑦、(Q)是供料主管道；⑩是開關閥門。7.圖8排泄管道示意圖。其中⑥支管丨⑩開關閥；(Q)主管道。8.圖9，開關閥門。9.圖10，消化厭氧器立體構造示意圖。其中@封閉外門；@保溫，增溫層； 備用孔；@采樣、觀察、投放活性物孔； 安裝管道系統孔；(Q備用孔。10.圖11，消化厭氧器立體構造示意圖。其中@保溫層放液孔；@采樣觀察孔；@采沼氣孔； 封閉門； 池壁。11.圖12，采氣管道系統構造示意圖。其中@環形采氣管道與消化厭氧器相連
接的采沼管道；⑩管道與沼氣池連通閥； 主采氣管道；@環形采氣管道； 環形采氣管道與主采氣管道連通處。12.圖13，消化厭氧器頂部結構示意圖。其中@是排泄孔；@保溫層冷卻液釋放孔；@密封室；@封閉走廊； 雙層保溫器頂；@消化厭氧器雙層室壁。13.圖14，消化厭氧器室內封閉走廊平面示意圖。其中@室內封閉走廊通向室外通道。五具體實施例方式天然動能沼氣生產合成庫生產流程I.將農作物秸桿等纖維原料，進行粉碎。將粉碎的原料進行堆慪預處理。粉碎后的原料堆慪預處理，北方氣溫低，宜采用坑堆的方式堆慪。具體方法首先將秸桿鍘成長3厘米左右，踩緊堆成30厘米厚左右，潑2%石灰水澄清液并加10%糞水。照此方法鋪3至4層，堆好后用塑料薄膜覆蓋，堆慪15天左右，便可做發酵原料。南方氣溫高，用上述方法直接將秸桿堆慪在地上即可。將堆慪預處理后的秸桿，添加一定量的純凈的馬、牛、羊等糞便，進一步的堆慪。夏天堆慪3至5天；春秋堆慪I周左右，冬天參照上述條件室內加溫堆慪。使堆慪原料溫度升高到40至50度，顏色變成深褐色后，加入一定沼液和水，制成液狀物，通過管道系統送入消化厭氧器中消化。 料液通過每個消化厭氧器自頂部下垂的管道，輸入消化厭氧器內。池內安裝的是耐酸堿的塑膠管，該管上頂部與外部進料管道相通連，底端流進料液。該進料管以接近耳室一邊為宜，方便人員進池清理余渣。在每個消化厭氧器的底部建成漏斗狀，其凹陷深度約I至2. 5米。建筑承重梁可用曲梁，縱橫交錯承重，或用直斜梁縱橫交錯承重。最低處開排泄圓孔，孔下外接排泄管道。在底面圓孔和排泄管道接觸處，安裝一自動關閉閥，控制該系統，可將料液從該消化厭氧器內自動排出。②是代表耳室，里面放置不同管道系統。其中兩室安置供料液系統管道，兩室安裝排泄系統管道，兩室安放供熱系統管道。同時也安放其他機械設備。在每個消化厭氧器底部，有一個空間層，相對封閉，內凈高為0. 2至0. 3米左右。該空間上下兩個面的中間，有許多墻體相連接，共同承受底部的壓力。供熱系統安置在每層其中的兩個耳室中。需要說明，圖5不僅是供料，排泄的管路系統示意圖，也是圖4的供暖管路示意圖。耳室內消化厭氧器的墻面上，開有安裝螺旋推進器孔，進、排料液孔，封閉外門等。圓孔大小和多少根據實際需要而定。@分別發揮供料，排泄，供暖等功能的圓孔標志。墻面設有封閉內門，采樣觀察孔，采氣孔等。其大小和多少個可根據實際需要設定。采氣孔用管道和采氣管道系統相連通，并設置有開關閥門。管道系統置于合成庫的內部六棱柱空間，環形管和消化厭氧器接觸處有開關閥開啟，該圖為上下兩層消化厭氧器的。消化厭氧器內所產生的沼氣通過該管道被收集利用。每個消化厭氧器都要進行嚴格密封，以防沼氣、沼液外泄。關于安裝螺旋器，其密封原理可參照潛艇螺旋槳密封方法進行。排泄管等與消化厭氧器接觸部位的密封，也要嚴格。否則沼氣、沼液會外泄。2.啟動生產一個月左右，每5至10天，都要向庫內補充新鮮原料。補充原則一般是出多少補多少，始終保持消化厭氧器內的有效容積。一般情況下，進出量占池總有效容積的5%。3.投放接種物。投放一般按接種物原料水=I : 2 : 5。此是消化厭氧器剛啟動時的比例。
沼氣發酵微生物都是來自自然界。而沼氣發酵的核心微生物菌落是甲烷菌群，一切具備厭氧條件和含有有機物的地方都可找到。主要有沼氣池，湖泊，沼澤，池塘底部，積水坑之中；動物糞便及其腸道之中；屠宰場，釀造廠，豆制品場，副食加工廠等陰溝污泥之中以及人工厭氧消化裝置之中。4.原料進入消化厭氧器內，封閉各通氣孔。然后將消化厭氧器內殘留的多余空氣用抽氣機排出，使每個消化厭氧器處于無氧狀態。有利菌群繁殖，提高沼氣產量。因為產甲烷菌是一種厭氧性細菌，他們的生長、發育、繁殖、代謝等生命活動中，都不需要氧氣。空氣中的氧氣會使其生命活動受到抑制，甚至死亡。5.合成庫內一般沼氣發酵液濃度為6%至8%為宜。消化厭氧器內發酵溫度可進行調解。一般采取高溫發酵，，溫度可調至46°C至60°C范圍內。在10°C至60°C范圍內，一般溫度越高，微生物活動越旺盛，產沼量越高。6.庫中每個消化厭氧器內，要有適宜的酸堿度。沼氣微生物群的生長，繁殖，要求發酵原料的酸堿度保持中性，或微生物偏堿性。過酸過堿都會影響產沼量。測定表明，PH值 為6至8時均可產氣，pH值為6. 5至7. 5時產沼量最高。如果出現有機酸大量積累，發酵料液過于偏酸的現象。此時，可抽出部分料液，力口入等量接種物，將有機酸轉化為甲烷。或者通過管道添加適量的草木灰澄清液或石灰澄清液，中和有機酸，使酸堿度恢復正常。日常工作中測試酸堿度，可通過厭氧器內外墻壁設置的取液孔，將器內沼液取出檢驗。7.合成庫中的每個消化厭氧器內，可加速發酵過程，促進有機物質分解并提高產量的物質統稱為添加劑，或稱催化劑。添加劑的種類較多，包括一些酶類、無機鹽類，有機物和其他無機物等。例如，加入一定量的纖維素酶，蛋白酶，黑曲霉等，可以起到加速物質分解的作用。加入微量的鉀、鈉、鈣、鎂元素，可增加活性酶的活性，增強酶促反應。加入少量活性碳末，尿素可以提高碳、氮含量，或通入氫氣可以提高甲烷含量等。具體方法之一將兩個耐酸堿塑料半球通過螺旋擰緊而成一個乒乓球狀的圓球，其大小根據實際情況決定。將尿素裝入球內。塑球面開三十多個大頭針粗細的小孔，以利緩慢釋放。8.為了消化厭氧器內沼液的定時循環流動，該庫用兩種方法相互配合使用。其一，通過頂部封閉室內機器的攪動，促使器內的沼液大規模環流；其二，通過耳室螺旋推進器攪動，可增強沼液環流。是單用還是并用，根據實際需要確定。實踐證明，適當的攪動方法和強度，可以使發酵原料分布均勻，增強微生物與原料的接觸，使之獲取營養物質的機會增加，活性增強，生長繁殖旺盛，從而提高產沼量。攪動又可打碎結殼，提高原料的利用率及能量轉換效率，并有利氣泡釋放。采用攪動措施后，平均廣量可提聞30%以上。9.根據現實生活中沼氣池器表流量推算，采用消化厭氧器的產量應在I. 5至3立方米/立方米 天左右。10.以上只是制作沼液的一種方式，還可用其他方式、原料制作。沼渣的用處沼渣有多種用處，主要可用于養殖各種水產品，蚯蚓、泥鰍、鱔魚和其他，也可用于制取綠色有機肥料，供蔬菜瓜果及其他農作物的生長使用。
權利要求
1.天然動能沼氣生產合成庫，其特征在于庫體采取正六棱柱形狀，可設若干層。每層分為6個等體積的梯形立方體消化厭氧器。庫體內部，是正六棱柱空間，是安裝電梯的上下通道。消化厭氧器外部，每個消化厭氧器都有一個耳室。整個庫體，凡裸露部分，和空氣及地面接觸處，都設置保溫材料保溫。
該庫不僅可設計成正六棱柱形狀，也可設計成圓柱，其他棱柱，棱臺，圓臺，棱錐，圓錐，球體，橢球體等以及由這些幾何體的相互組合等造型、結構方式，并用相同或相似的方法，原理生產沼氣，發揮相同或相似的功效。
2.根據權利要求I所述的天然動能沼氣生產合成庫，其特征在于每個消化厭氧器都設計有保溫，增溫結構。該保溫增溫結構是在每個消化厭氧器的底部，頂部和四壁，都設計一個相對封閉的空間層。該空間上、下兩個面中間，有許多墻體相連。除最上層的消化厭氧器外，此消化厭氧器頂部即是其上一個消化厭氧器的底部，熾熱氣體直接通入該空間層。
3.根據權利要求I所述的天然動能沼氣生產合成庫，其特征在于六個耳室中，相對的兩個耳室具備相同功能。分別是安裝供料管道系統，排泄管道系統，供暖管道系統。并且在每個耳室的消化厭氧器壁上，設計有螺旋推進裝置，協助推動消化厭氧器內沼液環流。
4.根據權利要求2所述的消化厭氧器，每個消化厭氧器的雙層底面都設計成漏斗狀凹陷形，以利自然排泄。中心設計漏斗出口，外接排泄管道系統排泄。
5.根據權利要求2所述的消化厭氧器，每個消化厭氧器的雙層器頂的下層面，都向下設計有封閉的環形、直線型走廊，懸連在其頂壁上。該密閉走廊的外墻壁一側面，附著設計密封室，安裝動力設備，攪動下面的沼液循環運動。另一側面的墻壁上，開設密封孔，以便打開向下觀察沼液，也可另作他用。
6.根據權利要求3所述的消化厭氧器，弓形排料管道可降低下泄時所產生的動能，下泄的沖擊力減弱。以免造成破壞。
7.根據權利要求3所述的消化厭氧器，圖示的供料管道系統可減少對料液的阻力，增加供料的流速。
8.根據權利要求1-7任一所述，其特征在于整個庫身內外，凡裸露部分，和空氣及地面相接觸處，都要設置保溫材料保溫。
全文摘要
本發明提供了一種天然動能沼氣生產合成庫，其特征在于庫體采取正六棱柱形狀，可設若干層。每層分為6個等體積的消化厭氧器。庫體中間部位，是正六棱柱空間，作為電梯上下通道。每個消化厭氧器都有一個耳室。每個消化厭氧器都設計有保溫、增溫結構，該結構是在每個消化厭氧器底部及四壁，是封閉的空間層，該空間上下兩個面，有墻體相連接。整個庫體，凡和空氣接觸處，都設有保溫結構。耳室中設計管道系統，用于進料，出料，供熱，螺旋推進裝置。本庫，利用空間立體幾何結構，充分發揮菌群生長繁殖所需的有利條件。機械化，自動化生產流程，大大提高了沼氣產量及生產效率。可規模化生產。該能源環保，價廉，可再生，也可防止核電危機給人類帶來的災難。
文檔編號C02F11/04GK102766569SQ20111012044
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月4日 優先權日2011年5月4日
發明者朱永彪 申請人:朱永彪