CN107937269A - 一种环保型高温沼气发酵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沼气发酵技术领域，具体的说是一种环保型高温沼气发酵系统。包括箱体、温度传感器、盖板、橡胶密封圈、转动模块、发电模块、连接模块和发酵模块；所述箱体内部设置温度传感器，箱体顶部设置橡胶密封圈和盖板；盖板上方设置转动模块和发电模块，箱体内部设置连接模块和发酵模块；风力较小时，装置通过转动模块和连接模块带动发酵模块对箱体内部的发酵物进行发酵，风力较大时，对箱体内部发酵物进行发酵的同时还可以通过带动转动模块中的一号齿轮和二号齿轮转动从而带动发电模块中的电机轴进行转动进行发电，该装置结构简单，充分利用外界风力让发酵系统进行工作，节约资源，利用率高。

Description

一种环保型高温沼气发酵系统

技术领域

本发明涉及沼气发酵技术领域，具体的说是一种环保型高温沼气发酵系统。

背景技术

沼气可以变废为宝，解决农村燃料问题；可以保护森林资源，沼气作为一种优质能源，可以解决农民的生活用能，缓解农村能源紧缺局面，减少农民对森林的砍伐和植被的破坏，有利于森林资源的保护和恢复；可以增强农业发展后劲，沼气肥料比一般粪坑的氮、磷、钾元素含量高，作物吸收利用率和增产率均可提高，可以减少农业生产的农药和化肥使用量，还具有增加土壤有机质和疏松土壤的作用；有利于保护生态环境，兴建沼气池在短期内以低投入而改变农村的环境卫生状况，解决养殖业带来的环境污染问题，改变村容村貌，改善人居环境，提高水资源质量，阻断疫病传染源，保障农民的身体健康，增强生态环境保护能力。

农作物的秸秆是沼气发酵的主要原料之一，据农业部统计，中国粮食产量于2007年首次超过5亿吨，2010年粮食总产量达到10928亿斤，在粮食产量实现连续七年 增长的同时，农作物秸秆的产出也同步增加，据估算我国农作物秸秆年可收集资源量 为6.87亿吨，每年约有三成以上的农作物秸秆被闲置。虽然各地均出台了许多配套 措施，但仍然无法解决大量农作物秸秆被闲置、抛弃的现状，造成的资源浪费的同时 也对环境产生了严重的污染，要解决闲置农作物秸秆这一问题，必须广泛寻找秸秆的 利用途径，秸秆沼气生产就是解决秸秆闲置资源的最佳途径之一，正逐步成为发展生 态农业循环经济的关键环节。秸秆沼气是采用秸秆厌氧菌发酵原理,以秸秆为主要沼 气发酵原料,基本不需改变户用畜禽粪便沼气池的结构。目前,秸秆沼气生产具有代 表性的技术工艺流程为：农作物秸秆粉碎→加水润湿→加秸秆发酵处理菌剂、碳酸氢 铵、水→堆沤发酵预处理→观察菌丝生长情况→装袋→入池→加接种物(产甲烷菌液 或沼气渣液,各种污泥,碳酸氢铵)→加水混合→封池盖启动(放气)→使用。与传 统畜禽粪便为发酵原理的沼气技术相比,秸秆沼气具有产气率高、产气持续时间长 (秸秆沼气池一次投料持续产气长达180天)、燃烧热值大、操作方便的优势,保 护环境、生产优质肥的特点,突破了畜禽粪便为沼气发酵原理的限制,开辟了秸秆综 合利用的一条最佳途径。但在实际使用过程中由于秸秆含有大量的纤维素,发酵过程中难以彻底分解,现有技术中多使用预切断粉碎工艺，不仅需要配置专门的粉碎设备， 增加了成本，而且，即使粉碎后的秸秆在发酵使用后的沼渣中仍会残留短纤维，这些 纤维会聚积缠绕，上浮产生结块，导致沼气聚集受阻，原料利用率低下；还有一个重 要的问题，传统的畜禽粪便沼气池所用沼渣出料车为强力抽吸式，如果将其用于秸秆 沼气池除渣极易出现堵塞现象，难以适应秸秆沼气池的出换料工作需要。

针对上述问题，申请号为201410037298.3的一项中国专利公开了一种秸秆沼气发酵系统，其主要结构包括发酵池，以及发酵池的顶部设有的进料管和沼气管，发酵池 底部设有排渣口，发酵池的池体为双层三段式的圆柱体结构，由于设置了送料压料装 置，能够有效防止沼渣上浮结块，因此可直接将秸秆等原料投入发酵池中进行发酵， 解决了现有沼气池或沼气系统中存在的秸秆需要配置专门的粉碎设备，且粉碎后秸秆 中残留的短纤维在发酵后会聚积缠绕，上浮产生结块，导致沼气聚集受阻，原料利用 率低下等问题，但是该系统装置结构复杂，使用能耗较大，无法进行大面积推广，具 有一定的局限性。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明所述的一种环保型高温沼气发酵系统，其主要用于高温条件下沼气发酵，实现资源充分利用，其能够简化装置，通过外界的自然风 带动风扇转动，风扇通过带动转轴从而带动加热板和微生物附着板在箱体内部转动， 提高微生物的附着效率，同时本发明通过加热板和微生物附着板的相互配合，通过使 箱体内部温度提高来促进微生物附着板上的微生物进行发酵，提高发酵效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环保型高温沼气发酵系统包括箱体、温度传感器、盖板、橡胶密封圈、转动模块、发电模块、连接模块和发酵模块， 所述箱体为圆筒型，箱体内壁安装温度传感器，有利于人为控制箱体内部的环境温度 使发酵过程处于适宜的温度；所述箱体顶部水平设置盖板，盖板为圆盘形，盖板上设 置出气口；所述盖板与箱体接触的地方设置橡胶密封圈，橡胶密封圈可以防止空气进 入箱体内部影响发酵效果；所述转动模块位于出气口的左侧；所述转动模块的右边设 置发电模块，发电模块为整个发酵系统提供电能；所述盖板下方设置连接模块；所述 连接模块下方设置发酵模块，发酵模块用于对箱体内的沼气进行发酵。

所述的转动模块包括一号转轴、支座、三号转轴、一号电磁联轴器、横杆、风扇、 一号齿轮和二号齿轮，所述盖板上方竖直设置一号转轴和支座，支座为圆柱体，支座 位于一号转轴的右侧；所述一号转轴的底部竖直设置三号转轴，三号转轴通过一号电 磁联轴器与一号转轴的底部相连接；所述一号转轴的顶端水平安装横杆，横杆的中心 在一号转轴上，横杆的左右两端安装风扇；所述一号转轴的中部水平安装一号齿轮； 所述支座上方水平安装二号齿轮，二号齿轮位于一号齿轮的右边，二号齿轮和一号齿 轮相互啮合。

所述的发电模块包括发电机、二号转轴、二号电磁联轴器、蓄电池和太阳能电池板，所述二号齿轮的上方设置发电机，发电机包括电机轴，二号齿轮下方竖直设置二 号转轴，二号转轴为圆柱体，二号转轴的顶端穿过二号齿轮通过二号电磁联轴器与电 机轴连接；所述盖板的顶部设置蓄电池，当风力较大时，蓄电池可以收集风扇转动带 动发电机所产生的电能；所述箱体的右侧设置太阳能电池板，太阳能电池板位于地面 上，太阳能电池板通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者化学效应直接或 间接地转换成电能存储起来。

所述连接模块包括凸轮、推杆、送气气缸、压缩弹簧和软管，所述一号转轴的下 半部分水平安装凸轮，凸轮的右侧水平设置推杆，推杆的左端与凸轮接触；所述推杆 的右侧设置送气气缸，送气气缸安装在盖板的下表面，推杆上套有压缩弹簧，推杆固 定在送气气缸的活塞杆的端部；所述送气气缸右端通过软管与出气口连接；当凸轮的 最远点靠近推杆时推杆推动活塞杆和活塞在送气气缸里向右运动，压缩弹簧被压缩， 送气气缸将沼气通过软管从出气口排出；当凸轮的最近点远离推杆时，压缩弹簧复位， 推杆带动活塞杆和活塞向左运动，当风力较小时，风速带动风扇转动，风扇带动一号 转轴转动，一号转轴通过带动二号转轴从而带动凸轮转动，凸轮带动发酵模块进行转 动对箱体中的微生物进行充分混合以便于发酵；风力较大时，发酵模块工作的同时发 电模块也将太阳辐射能转换成电能存储起来。

所述的发酵模块包括连杆、摆杆、加热板、弹簧、连接板和微生物附着板，所述 推杆的中心竖直向下连接连杆；所述连杆的底端水平连接摆杆，摆杆下方等间距竖直 设置加热板，加热板顶部与摆杆铰接，加热板底部通过弹簧安装在箱体的内层底部； 所述加热板左右两侧分别对称水平设置连接板；所述连接板上竖直安装微生物附着板， 微生物附着板用于箱体内部微生物的附着。

本发明的有益效果是：

1.本发明结构简单，成本较低，通过转动模块、发电模块、连接模块和发酵模块 的相互配合，能对箱体内的原料进行充分混合和发酵，提高微生物发酵的效率。

2.本发明通过设置温度传感器可对箱体内部的发酵环境温度进行检测，使箱体内部的温度处在最适宜发酵的温度，可以缩短微生物发酵的时间。

3.本发明通过加热板和微生物附着层，加热板通过摆杆与送气气缸的伸缩杆连接， 可实现加热板的来回摆动，提高微生物发酵的速度。

4.本发明通过设置发电模块将风能转换成电能加以利用，环保高效，有利于节约能源。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图中：箱体1、温度传感器2、盖板3、橡胶密封圈4、转动模块5、发电模块6、 连接模块7、发酵模块8、出气口31、一号转轴51、三号转轴57、一号电磁联轴器58、 支座52、横杆53、风扇54、一号齿轮55、二号齿轮56、发电机61、二号转轴62、 二号电磁联轴器63、蓄电池64、太阳能电池板65、电机轴611、凸轮71、推杆72、 送气气缸73、压缩弹簧75、软管74、连杆81、摆杆82、加热板83、弹簧84、连接 板85、微生物附着板86。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和图2所示，一种环保型高温沼气发酵系统包括箱体1、温度传感器2、盖 板3、橡胶密封圈4、转动模块5、发电模块6、连接模块7和发酵模块8，所述箱体1 为圆筒型，箱体1内壁安装温度传感器2，有利于人为控制箱体1内部的环境温度使 发酵过程处于适宜的温度；所述箱体1顶部水平设置盖板3，盖板3为圆盘形，盖板3 上设置出气口31；所述盖板3与箱体1接触的地方设置橡胶密封圈4，橡胶密封圈4 可以防止空气进入箱体1内部影响发酵效果；所述转动模块5位于出气口31的左侧； 所述转动模块5的右边设置发电模块6，发电模块6为整个发酵系统提供电能；所述 盖板3下方设置连接模块7；所述连接模块7下方设置发酵模块8，发酵模块8用于对 箱体1内的沼气进行发酵。

所述的转动模块5包括一号转轴51、三号转轴57、一号电磁联轴器58、支座52、 横杆53、风扇54、一号齿轮55和二号齿轮56，所述盖板3上方竖直设置一号转轴51 和支座52，支座52为圆柱体，支座52位于一号转轴51的右侧；所述一号转轴51的 底部竖直设置三号转轴57，三号转轴57通过一号电磁联轴器58与一号转轴51的底 部相连接；所述一号转轴51的顶端水平安装横杆53，横杆53的中心在一号转轴51 上，横杆53的左右两端分别安装风扇54；所述一号转轴51的中部水平安装一号齿轮 55；所述支座52上方水平设安装二号齿轮56，二号齿轮56位于一号齿轮55的右边， 二号齿轮56和一号齿轮55相互啮合。

所述的发电模块6包括发电机61、二号转轴62、二号电磁联轴器63、蓄电池64 和太阳能电池板65，所述二号齿轮56的上方设置发电机61，发电机61包括电机轴 611，二号齿轮56下方竖直设置二号转轴62，二号转轴62为圆柱体，二号转轴62的 顶端穿过二号齿轮56通过二号电磁联轴器63与电机轴611连接；所述盖板3的顶部 设置蓄电池64，当风力较大时，蓄电池64可以收集风扇54转动带动发电机61所产 生的电能；所述箱体1的右侧设置太阳能电池板65，太阳能电池板65位于地面上， 太阳能电池板65通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者化学效应直接或间 接地转换成电能存储起来。

所述连接模块7包括凸轮71、推杆72、送气气缸73、压缩弹簧75和软管74，所 述一号转轴51的下半部分水平安装凸轮71；所述凸轮71的右侧水平设置推杆72，推 杆72的左端与凸轮71接触；所述推杆72的右侧设置送气气缸73，送气气缸73安装 在盖板3的下表面，推杆72上套有压缩弹簧75，推杆72固定在送气气缸73的活塞 杆的端部；送气气缸73右端通过软管74与出气口31连接；当凸轮71的最远点靠近 推杆72时推杆72推动活塞杆和活塞在送气气缸73里向右运动，压缩弹簧75被压缩， 送气气缸将沼气通过软管74从出气口31排出；当凸轮71的最近点远离推杆72时， 压缩弹簧75复位，推杆72带动活塞杆和活塞向左运动，当风力较小时，风速带动风 扇54转动，风扇54带动一号转轴51转动，一号转轴51通过带动二号转轴62从而带 动凸轮71转动，凸轮71带动发酵模块8进行转动对箱体1中的微生物进行充分混合 以便于发酵；风力较大时，发酵模块8工作的同时发电模块6也将太阳辐射能转换成 电能存储起来。

所述的发酵模块8包括连杆81、摆杆82、加热板83、弹簧84、连接板85和微生 物附着板86，所述推杆72的中心竖直向下连接连杆81；所述连杆81的底端水平连接 摆杆82；所述摆杆82下方等间距竖直设置加热板83；所述加热板83顶部与摆杆82 铰接，加热板83底部通过弹簧84安装在箱体1的内层底部，加热板83左右两侧分别 对称水平设置连接板85；所述连接板85上竖直安装微生物附着板86，微生物附着板 86用于箱体1内部微生物的附着。

工作过程：

先将装置放置在地坑里，将发酵物放入箱体1内部，盖上盖板3。

当风力较小时，开启一号电磁联轴器58，关闭二号电磁联轴器63，风速带动风扇54转动，风扇54带动一号转轴51转动，一号转轴51通过带动二号转轴62从而带动 凸轮71转动，凸轮71带动发酵模块8进行转动对箱体1中的微生物进行充分混合， 箱体1中的微生物会附着到微生物附着板86上进行发酵；当凸轮71的最近点远离推 杆72时，压缩弹簧75复位，推杆72带动活塞杆和活塞向左运动；当凸轮71的最远 点靠近推杆72时推杆72推动活塞杆和活塞在送气气缸73里向右运动，压缩弹簧75 被压缩，送气气缸将沼气通过软管74从出气口31排出。

当风力较大时，开启一号电磁联轴器58和二号电磁联轴器63，风速带动风扇54 转动，风扇54带动一号转轴51转动，一号转轴51通过带动二号转轴62从而带动凸 轮71转动，凸轮71带动发酵模块8进行转动对箱体1中的微生物进行充分混合，箱 体1中的微生物会附着到微生物附着板86上进行发酵；当凸轮71的最近点远离推杆 72时，压缩弹簧75复位，推杆72带动活塞杆和活塞向左运动；当凸轮71的最远点 靠近推杆72时推杆72推动活塞杆和活塞在送气气缸73里向右运动，压缩弹簧75被 压缩，送气气缸将沼气通过软管74从出气口31排出；同时风力让一号转轴51带动一 号齿轮55转动，一号齿轮55带动二号齿轮56转动，二号齿轮56通过带动二号转轴 62从而带动二号电磁联轴器63和电机轴611转动，电机轴611转动可进行发电以便 于利用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些 变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求 书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种环保型高温沼气发酵系统，其特征在于：包括箱体(1)、温度传感器(2)、盖板(3)、橡胶密封圈(4)、转动模块(5)、发电模块(6)、连接模块(7)和发酵模块(8)，所述箱体(1)为圆筒型，箱体(1)内壁安装温度传感器(2)，温度传感器(2)有利于人为控制箱体(1)内部的环境温度使发酵过程处于适宜的温度；所述箱体(1)顶部水平设置盖板(3)，盖板(3)为圆盘形，盖板(3)上设置出气口(31)；所述盖板(3)与箱体(1)接触的地方设置橡胶密封圈(4)，橡胶密封圈(4)防止空气进入箱体(1)内部影响发酵效果；所述转动模块(5)位于出气口(31)的左侧；所述转动模块(5)的右边设置发电模块(6)，发电模块(6)为整个发酵系统提供电能；所述盖板(3)下方设置连接模块(7)；所述连接模块(7)下方设置发酵模块(8)，发酵模块(8)用于对箱体(1)内的沼气进行发酵。

2.根据权利要求1所述的一种环保型高温沼气发酵系统，其特征在于：所述的转动模块(5)包括一号转轴(51)、支座(52)、三号转轴(57)、一号电磁联轴器(58)、横杆(53)、风扇(54)、一号齿轮(55)和二号齿轮(56)，所述盖板(3)上方竖直设置一号转轴(51)和支座(52)，支座(52)为圆柱体，支座(52)位于一号转轴(51)的右侧；所述一号转轴(51)的底部竖直设置三号转轴(57)，三号转轴(57)通过一号电磁联轴器(58)与一号转轴(51)的底部相连接；所述一号转轴(51)的顶端水平安装横杆(53)，横杆(53)的中心在一号转轴(51)上，横杆(53)的左右两端安装风扇(54)；所述一号转轴(51)的中部水平安装一号齿轮(55)；所述支座(52)上方水平安装二号齿轮(56)，二号齿轮(56)位于一号齿轮(55)的右边，二号齿轮(56)和一号齿轮(55)相互啮合。

3.根据权利要求2所述的一种环保型高温沼气发酵系统，其特征在于：所述的发电模块(6)包括发电机(61)、二号转轴(62)、二号电磁联轴器(63)、蓄电池(64)和太阳能电池板(65)，所述二号齿轮(56)上表面设置发电机(61)，发电机(61)包括电机轴(611)，二号齿轮(56)下方竖直设置二号转轴(62)，二号转轴(62)为圆柱体，二号转轴(62)的顶端穿过二号齿轮(56)通过二号电磁联轴器(63)与电机轴(611)连接；所述盖板(3)的顶部设置蓄电池(64)，蓄电池(64)可以收集风扇(54)转动带动发电机(61)所产生的电能；所述箱体(1)的右侧设置太阳能电池板(65)，太阳能电池板(65)位于地面上，太阳能电池板(65)通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者化学效应直接或间接地转换成电能存储起来。

4.根据权利要求2所述的一种环保型高温沼气发酵系统，其特征在于：所述的连接模块(7)包括凸轮(71)、推杆(72)、送气气缸(73)、压缩弹簧(75)和软管(74)，所述一号转轴(51)的下半部分水平安装凸轮(71)；所述凸轮(71)的右侧水平设置推杆(72)，推杆(72)的左端与凸轮(71)接触；所述推杆(72)的右侧设置送气气缸(73)，送气气缸(73)安装在盖板(3)的下表面，推杆(72)上套有压缩弹簧(75)，推杆(72)固定在送气气缸(73)的活塞杆的端部；所述送气气缸(73)右端通过软管(74)与出气口(31)连接。

5.根据权利要求4所述的一种环保型高温沼气发酵系统，其特征在于：所述的发酵模块(8)包括连杆(81)、摆杆(82)、加热板(83)、弹簧(84)、连接板(85)和微生物附着板(86)，所述推杆(72)的中心竖直向下连接连杆(81)，连杆(81)的底端水平连接摆杆(82)；所述摆杆(82)下方等间距竖直设置加热板(83)；所述加热板(83)顶部与摆杆(82)铰接，加热板(83)底部通过弹簧(84)安装在箱体(1)的内层底部，加热板(83)左右两侧分别对称水平设置连接板(85)；所述连接板(85)上竖直安装微生物附着板(86)，微生物附着板(86)用于箱体(1)内部微生物的附着。