| 上部回流沼气池以邱凌教授发明的 “旋流布料自动循环高效沼气池”为 基础，进行技术革新，增设了底部 沼液自动撒在主池顶部发酵料上的装 置，即上部回流装置，使水压间与主 池分离。为分析主池内发酵料液和贮 气间内气体运动变化过程，我们将沼 气池的工作过程分成产气储存、用 气、进料冲厕、出料、强制上部回流 旋流布料五个阶段。 【关键词】上部回流户用； 沼气池；工作原理； 注意事项 1 产气储存阶段 1.1 主池储存沼气的工作原理 随着沼气的不断产生，主池上部贮气间 的沼气量不断增加，密闭的贮气间内气体压 力逐渐升高，气压的压力推动主池内发酵料 液液面水平向下移动，迫使沼液沿出料管向 上移动，出料管液面逐渐升高，当主池的气 压升至8个水柱压时，出料管的沼液从回流 孔中溢出，流到贮粪间流入水压间内。随着 主池内气压的上升，水压间内的沼液越流越 多。水压间通过U型管道与主池顶部相连。在 U形管道的回流内口处同时也有与主池贮气 间相等的气压压力，这个压力推着U型管道 内的液体不得流入主池。形成水压压力与气 压压力平衡状态。在平衡状态下，随着气体 压力升高，主池内的沼液流到水压间越来越 多，当压力升至12个水柱压时，液面升到最 高位。运用气体压力使主池内沼液转移，为 主池内能更多的存贮沼气提供空间。 1.2 池安全排气工作原理 气压在12个水柱压时若不用气，随着气 压的上升，沼液从水压间外排出。这时水压间 的水位不变，水压间通过U型管道给回流内口 的液体压力是一个不变值，而主池给回流内口 处的气压压力越来越大。此时主池内气体是靠 封气保险系数来完成的，气压上升，封气保险 系数越来越小，当主池内气压上升到22个水柱 压时，气压的推力将克服U型管道和水压间的 水压压力，沼气便沿着U型管道从水压间内喷 出，自动排气。排气后主池内剩余压力为1～3 个水柱压。安全排气消除了沼气池冲顶、炸罐 等不安全隐患，保护了主池。 1.3 主池内发酵料液的运行原理 产气阶段，由于主池内的沼液在气压推 力作用下，不断从出料管被排出，在重力作 用下，出料管周围的发酵料液不断地补充被 排出沼液的空间，带动主池内发酵料液沿旋 流通道移动；在旋流布料齿形墙的作用下， 沿旋流通道移动、翻动，这个运动过程极为 缓慢。 2 用气阶段 使用沼气时，主池内气压下降，同时作 用在U型管道回流内口处的推力下降，使U型 管道内液体压力高于气压推力，在重力作用 下，沼液从U型管道回流内口流入主池，滴 在旋流齿形墙的上端，溅洒在主池发酵料液 的上部，不断流入主池的沼液使主池液面上 升，推动沼气排出。当主池内的气压为零， 水压间的液面高度为零，水压间内沼液全部 流入主池发酵料液的上部。这时主池内发酵 料液的水平面处在最高位置状态。 3 进料、冲厕阶段 3.1自然进料的工作过程 自然进料也是日常进料，日常进料主要 以畜禽粪便或伴有经粉碎的秸秆等混合物， 要有较好的流动性，将这种混合物送入进料 口内，混合物在重力的作用下沿进料管道从 进料管内口流入主池内的旋流通道最高处， 也是旋流的起点。由于旋流起点发酵料的增 加，在重力作用下发酵料液从进料内口处向 出料内口方向流动，在旋流通道作用下发酵 料液被迫进行旋流布料。 冲厕时沼气池的工作过程与自然进料时 沼气池的工作过程一样，冲厕就是一次量较 少的进料。从贮粪间内抽取沼液，冲洗蹲便 器内的粪便，流入进料管而进入主池内。 3.2 协助进料的工作过程 自然进料慢，易发生堵塞。若采用协助 进料，问题可圆满解决。用抽渣器从抽渣管 中抽出沼液经冲圈孔流入圈内至进料口，新 料与沼液混合流入进料管内。有两个力使进 料快速流入，一是进料自身的重力；二是主 池内因被抽出部分沼液而产生的负压，产生 的吸力。这样还能新料接种，促使新料更好 地发酵。协助进料使主池内发酵料液产生更 大的搅拌活动，可提高产气率。发酵料液的 运动路线同上。 4 出料阶段 出料是在主池内发酵料液过多，占据了 主池储气间的空间，需将最底层已经完全发 酵的料液抽出。用抽渣器从抽渣管将主池底 层发酵的料液抽出，经出渣孔排出。出料时 主池内发酵料液的运动路线同产气阶段，但 活动程度远高于产气阶段。 5 强制上部回流与强制旋流破壳自动循 环布料 沼气池在运行过程中，因上部的一、二 层发酵料液中仄氧菌含量较少、或主池发酵料 液活动量太小导致产气弱，为使沼气池改变这 种病态，用强制上部回流和强制旋流破壳自动 循环布料的方法，能有效地解决这些问题。 5.1 强制上部回流的工作过程 人为地从出料管中抽出主池内的沼液， 使之从回流孔流入贮粪间再流入水压间，因 主池内气压低于水压间中水的压力，大量抽 出的沼液不断地流进主池发酵料液的上部， 相当于将主池内第三层沼液与第一层发酵料 液在进行搅拌，促使漂浮的发酵料液湿润而 下沉，结壳被软化消除，使含有丰富的厌氧 菌沼液与上部发酵料液进行混合。在强制上 部回流过程中主池内的发酵料液也同时进行 旋流布料自动循环运动。运动路线和发酵料 液活动程度同出料过程。 5.2 强制旋流破壳自动循环布料 人为地从出料管中抽出沼液经冲圈孔流 入圈内，再由圈内流入进料口，经进料管进入 主池内旋流布料的起始点；这时推动主池内发 酵料进行旋流破壳自动布料的力有两个:一是 旋流通道的终点抽渣管内口处，因料液迅速减 少的空间而形成的高度差产生的重力，带动旋 流通道中出料内口周围的发酵料液首先向出料 口周围移动。二是进料内口处旋流通道的起始 点料液迅速增加，增加的料液产生的重力推动 旋流通道中的发酵料沿旋流通道向抽渣内口方 向移动。在这两个力的作用下强迫发酵料在旋 流通道中移动，活动中齿形墙不断在不同方位 产生阻滞，迫使发酵料进行错位移动，达到了 破壳和一定量的厌氧菌搅拌，使主池内的发酵 料进行新的组合提高产气量。 上部回流沼气池圈舍、厕、沼气池“三 位一体”占地面积小，运用气体、液体、重 力力学原理和建筑定位控制，实现了沼气生 产自动循环、搅拌。用沼液冲洗圈厕杀虫杀 菌、进出料管理操作简单，进多少料、出多 少料新陈代谢无需大换料，进料发酵充分、 产气率高，是非常高效的沼气生产模式。 参考文献 [1]黄其彬，岳崇勤，周从钜.小型农用汽油机燃用 沼气的技术措施[J].广西农业机械化, 2006(05) [2]李民，章雪强，王邓钢.小型沼气—柴油双燃料 发电技术探讨[J].可再生能源,2006(04) [3]冉国伟，张汝坤，冯爱国.沼气发电技术现状分 析及发展方向的探讨[J].农机化研究,2006(03) [4]张全国，范振山，杨群发.辅热集箱式畜禽粪便 沼气系统研究[J].农业工程学报,2005(09) [5] 倪慎军.政策支持 法律保障 德国沼气工程发电 成气候——关于德国沼气发电技术应用的考察报告 [J]. 河南农业,2005(02) [6]颜丽.沼气发电产业化可行性分析[J] . 太阳 能,2004(05) 作者单位 建水县李浩寨乡林业站 云南红河 654304 |
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