基本信息
- 項目名稱：
- 太陽能沼氣釜的設計與研制
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 目前中國的沼氣的發(fā)酵技術和裝備僅停留在戶用規(guī)模，存在產(chǎn)氣率低、使用率低、原料分解率低、沼氣使用綜合效益差、難以在農(nóng)村廣泛推廣等難題。針對沼氣制備因環(huán)境改變而體現(xiàn)的季節(jié)性、間歇式、低效率的生產(chǎn)現(xiàn)狀，本設計以影響沼氣在發(fā)酵過程中的溫度、壓力、PH值等工藝參數(shù)為主要研究對象，設計了能夠保障沼氣在各反應階段所需最佳發(fā)酵環(huán)境的自動控制式發(fā)酵裝置。該設備具有連續(xù)、穩(wěn)定、高效、環(huán)保的生產(chǎn)特點。
- 詳細介紹：
- 目前中國的沼氣的發(fā)酵技術和裝備僅停留在戶用規(guī)模，未見規(guī)?；託夤こ痰纳a(chǎn)性運行，且存在受季節(jié)溫度變化影響非常大，存在產(chǎn)氣率低、使用率低、原料分解率低、沼氣使用綜合效益差、難以在農(nóng)村廣泛推廣等難題。針對沼氣制備因環(huán)境改變而體現(xiàn)的季節(jié)性、間歇式、低效率的生產(chǎn)現(xiàn)狀，本設計以影響沼氣在發(fā)酵過程中的溫度、壓力、PH值等工藝參數(shù)為主要研究對象，設計了能夠保障沼氣在各反應階段所需最佳發(fā)酵環(huán)境的自動控制式發(fā)酵裝置。該設備具有連續(xù)、穩(wěn)定、高效、環(huán)保的生產(chǎn)特點。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 創(chuàng)新點： 1、 解決了北方地區(qū)冬季低溫不產(chǎn)氣，夏季高溫難產(chǎn)氣的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了沼氣可以四季使用的目的。 2、 有效地利用了農(nóng)村廢棄秸稈、糞便等有機物質(zhì)能源，改善農(nóng)村環(huán)境的同時，節(jié)約了生產(chǎn)成本。 3、 以太陽能為主要熱源的恒溫水浴加熱裝置，具有綠色、環(huán)保、低碳的等特點。 4、 本反應釜可以替代現(xiàn)有農(nóng)村的地坑式沼氣池，進行沼氣的連續(xù)生產(chǎn)。 具有產(chǎn)氣量高、反應速率快、自動化程度高等特點，適合沼氣的工業(yè)化生產(chǎn)。 5、 設計的恒溫恒壓控制系統(tǒng)、間歇式恒PH調(diào)控系統(tǒng)，具有簡捷、方便、有效的特點。 技術關鍵： 為了實現(xiàn)沼氣的連續(xù)、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)，采用了以下技術實現(xiàn)恒溫、恒壓、恒PH值等制氣的要求： 1、沼氣發(fā)酵工藝的設計與優(yōu)化，其關鍵是如何把自然界可再生資源所含的纖維素最大程度的轉化為糖類； 2、水循環(huán)恒溫恒壓裝置（太陽能沼氣釜）的設備和控制系統(tǒng)設計； 3、探索北方（寧夏）地區(qū)四季溫度與發(fā)酵工藝、太陽能沼氣釜相互之間的影響規(guī)律。
科學性、先進性
- 基于發(fā)酵制備沼氣的反應機理，設計并提出科學合理高效的沼氣生產(chǎn)新工藝。然后根據(jù)工藝的需求對富集纖維素、氮、碳的原料進行物性分析，篩選出幾種最佳的基料，對篩選出的原料做合理化的預處理，并將這幾種原料進行科學的配比。在反應罐中按預先制定的配比混合基料，加熱去氧，接種，密封，恒溫恒壓發(fā)酵，對反應產(chǎn)物沼氣進行收集、檢測、分析，并使反應廢物沼液綜合再利用。 因此該設備具有環(huán)保、節(jié)能、低投入高產(chǎn)出的特點。采用自動控制系統(tǒng)，保證了沼氣發(fā)酵所需要的適宜環(huán)境，保障了其運行的安全可靠，實現(xiàn)了“無人化”的工作模式。與傳統(tǒng)坑式發(fā)酵制備沼氣相比，該設備更貼近現(xiàn)實生活，解決了廣大農(nóng)村沼氣用戶冬季產(chǎn)氣難的問題，易于日常管理與維護，實現(xiàn)了沼氣連續(xù)、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)，為今后沼氣工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎。
獲獎情況及鑒定結果
- 獲得校級評審的肯定，榮幸參加挑戰(zhàn)杯比賽。
作品所處階段
- 完善。
技術轉讓方式
- 在談。
作品可展示的形式
- 實物現(xiàn)場演示。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 我國從20世紀初研究推廣沼氣技術，經(jīng)過波浪式前進的發(fā)展歷程，至今已逐步走上穩(wěn)步發(fā)展的階段。沼氣技術應用推廣和實現(xiàn)農(nóng)民小康、農(nóng)村現(xiàn)代化的目標是密切相關的，它合理地利用農(nóng)業(yè)自然資料，解決燃料，增加優(yōu)質(zhì)有機肥，改善生態(tài)條件，凈化環(huán)境，即實現(xiàn)了經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境三者緊密結構的綜合效益。 太陽能沼氣釜具有連續(xù)、穩(wěn)定、高效、環(huán)保的特點同時兼有產(chǎn)氣量高、反應速率快、自動化程度高的優(yōu)點。有效地利用了農(nóng)村廢棄秸稈、糞便等有機物質(zhì)能源，改善農(nóng)村環(huán)境的同時，節(jié)約了生產(chǎn)成本，解決了北方地區(qū)冬季低溫不產(chǎn)氣，夏季高溫難產(chǎn)氣的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了沼氣可以四季使用的目的。同時其節(jié)能、環(huán)保的工作模式迎合了現(xiàn)今提倡低碳的設計理念，與傳統(tǒng)坑式發(fā)酵制備沼氣相比，該設備更貼近現(xiàn)實生活，易于日常管理與維護，實現(xiàn)了沼氣連續(xù)、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)。 農(nóng)村戶用沼氣建設是一種集環(huán)保和能源生產(chǎn)于一體的能源綜合利用新技術，符合國家產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整要求，能夠創(chuàng)造經(jīng)濟效益，所以在廣大農(nóng)村市場有比較廣闊的產(chǎn)業(yè)化應用前景。
同類課題研究水平概述
- 國外的規(guī)?；託飧煞òl(fā)酵系統(tǒng)主要有車庫型、氣袋型、滲出液存儲桶型、干濕聯(lián)合型和儲罐型等，其中車庫型干法沼氣工程比較成熟。車庫型干法沼氣工程采用混凝土車庫型反應器結構，高精度的液壓驅(qū)動密封門和高靈敏度的自動監(jiān)控裝置保證其安全運行，供熱裝置使厭氧發(fā)酵物料溫度保持在38℃左右。該工程還配置有與厭氧發(fā)酵室面積相當?shù)暮醚醢l(fā)酵預處理車間和好氧發(fā)酵后處理車間。車庫型干法沼氣工程在解決大規(guī)模快速進出料與反應器厭氧密封狀態(tài)之間的矛盾、工藝條件的工程調(diào)控等方面帶來了新的思路，但仍然存在設施裝備結構復雜、投資偏高，操作復雜（剛性的反應器結構決定了在厭氧產(chǎn)氣期結束時，必須用二氧化碳置換反應器中的沼氣）等問題。 我們在寧夏農(nóng)村調(diào)查時發(fā)現(xiàn)許多沼氣工程在使用一段時間后就被閑置了，究其原因，主要有兩方面： 一方面，由于寧夏地區(qū)四季溫度和晝夜溫度變化大，導致現(xiàn)有沼氣發(fā)酵技術和設備在一年中僅僅能使用半年左右的時間，這大大限制了沼氣在寧夏農(nóng)村地區(qū)的推廣應用。 另一方面，農(nóng)民在沼氣系統(tǒng)運轉過程中要付出填料，掏渣等一系列工作，但是沼氣除了做飯照明外并不能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益，還要付出維修費用。農(nóng)民在使用保養(yǎng)上存在經(jīng)濟剪刀差，從而導致農(nóng)戶使用沼氣缺乏動力，大量政府補貼的沼氣工程被閑置。農(nóng)民寧可將秸稈就地燒掉也不愿去制取沼氣，這一系列問題的關鍵就是沼氣不能為農(nóng)民帶來直接的經(jīng)濟效益，農(nóng)民沒有生產(chǎn)積極性。如何讓農(nóng)民生產(chǎn)的沼氣產(chǎn)生經(jīng)濟效益就成為解決這一系列問題的關鍵。 針對目前沼氣制備的季節(jié)性、間歇式、低效率等生產(chǎn)弊端，特別是冬季受溫度的影響，沼氣的利用幾乎處于“休眠”狀態(tài)，提出了新的沼氣生產(chǎn)工藝方法，并研制配套的發(fā)酵設備，使其具有穩(wěn)定、連續(xù)、高效、環(huán)保、節(jié)能的生產(chǎn)的特點。該研究項目有效地利用了農(nóng)村廢棄秸稈、糞便等有機物質(zhì)能源，改善農(nóng)村環(huán)境的同時，節(jié)約了生產(chǎn)成本。以太陽能為主要熱源的恒溫水浴加熱裝置，具有綠色、環(huán)保、低碳的等特點。
