[发明专利]用振荡热管强化稳定沼气产量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于沼气厌氧发酵强化、尤其是一种用振荡热管强化稳定沼气产量的方法及装置。

背景技术

温度是影响沼气厌氧发酵产气率的关键因素之一，发酵最适温度为35～40℃。如果要使高浓度物料沼气发酵工程常年稳定运行，保持恒定、高效的产气量，需要对沼气发酵料液的温度进行严格控制，采取适当的加热保温措施，使发酵温度不随环境温度变化而变化。故选择经济高效的加热方式成为发展大中型沼气工程必须解决的问题。

目前，国内外规模化大中型沼气工程中较广泛应用的加热方式有：沼气锅炉加热、太阳能加热、地热能加热和沼气发电余热利用加热，除沼气锅炉加热外，其它几种加热方式都属于利用低焓能源。虽然我国低焓能源（有效利用温度45～70℃）十分丰富，但受低温差传热技术的制约，大部分不能得到合理利用。低焓能源热水间接加热沼液的传热温差一般只有10～25℃，这就涉及到热水与沼液的低温差传热效率问题。也就是说，若能改善热水与沼液的传热效率，就能合理利用低焓能源加热沼液，节约能源消耗，提高沼气工程的经济性。

振荡热管，又称为脉动热管，它依靠内部介质进行传热，从而使振荡热管的传热系数大幅升高（为普通热管的十几倍甚至几十倍）。因此利用振荡热管作为传热元件的换热器传热系数很大，尤其在较低的温度内换热器仍然能够保证足够的传热系数，这一优点使振荡热管在低温差传热方面优势明显；而且振荡热管换热器制造和安装成本也比普通热管换热器低廉。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用低焓能源及振荡热管改善现有沼气厌氧发酵技术、稳定冬春季沼气产气量的用振荡热管技术强化稳定沼气产量的方法及装置。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

一种用振荡热管强化稳定沼气产量的方法，由低焓能源系统供给的热水输入固定在沼气发酵罐内壁上的换热储箱，振荡热管中的工质在穿入换热储箱时与换热储箱内的热水进行热交换，被加热后的工质穿出换热储箱后再加热沼气发酵罐内的沼液；由于发酵罐内有多条振荡热管，汽液柱塞交错分布，因而在管内产生强烈的往复振荡运动，把热水的热量高效传递给沼气发酵罐内的沼液，以高效率的热量传递提升了沼液的发酵温度。

一种用振荡热管强化稳定沼气产量的设备，包括沼气发酵罐、换热储箱、振荡热管、温控阀、温度传感器、和其他附属设备；换热储箱安装在沼气发酵罐内壁上；振荡热管在换热储箱内的部分按U型绕制，在换热储箱外的部分沿沼气发酵罐内壁圆周设制，并固定在发酵罐内壁上，每根振荡热管自形成封闭循环；整个发酵罐系统设置有数个换热储箱和多条振荡热管；换热储箱的热水进水口和出水口均设置在沼气发酵罐外；由设置在发酵罐内的温度传感器将沼气发酵罐内部的温度传送给罐外的温控阀，调节由低焓热源加热的热水进入罐内的流量。

温控阀为自力式温控阀。

换热储箱热水进水温度为45℃～65℃。

振荡热管材质为双相不锈钢毛细管；其内径为2mm～5mm。

振荡热管内工质为去离子水，充液率为20%～85%，管内需抽真空处理。

使用本发明的用振荡热管强化稳定沼气产量的方法及装置，热量传递效率高，装置结构简单，能较好的利用低焓能源解决沼气发酵料液冬春季温度低导致沼气产气量大幅下降的难题。是一种节约能源、提高经济效益的有效方法。

附图说明

图1为带振荡热管系统的沼气发酵罐的结构示意图。本图中的沼气发酵罐内设有4个换热储罐（剖视后只能看见3个）。

图2为沼气发酵罐中的单根振荡热管绕制形状示意图。图中的单根振荡热管是只进两个换热储箱的结构示意图。

图中：1—沼气发酵罐，2—温度传感器，3—温控阀，4—振荡热管，5—换热储箱，6—热水进水口，7—热水出水口

具体实施方式