基本信息
- 项目名称：
- 太阳能沼气釜的设计与研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 目前中国的沼气的发酵技术和装备仅停留在户用规模，存在产气率低、使用率低、原料分解率低、沼气使用综合效益差、难以在农村广泛推广等难题。针对沼气制备因环境改变而体现的季节性、间歇式、低效率的生产现状，本设计以影响沼气在发酵过程中的温度、压力、PH值等工艺参数为主要研究对象，设计了能够保障沼气在各反应阶段所需最佳发酵环境的自动控制式发酵装置。该设备具有连续、稳定、高效、环保的生产特点。
- 详细介绍：
- 目前中国的沼气的发酵技术和装备仅停留在户用规模，未见规模化沼气工程的生产性运行，且存在受季节温度变化影响非常大，存在产气率低、使用率低、原料分解率低、沼气使用综合效益差、难以在农村广泛推广等难题。针对沼气制备因环境改变而体现的季节性、间歇式、低效率的生产现状，本设计以影响沼气在发酵过程中的温度、压力、PH值等工艺参数为主要研究对象，设计了能够保障沼气在各反应阶段所需最佳发酵环境的自动控制式发酵装置。该设备具有连续、稳定、高效、环保的生产特点。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 创新点： 1、 解决了北方地区冬季低温不产气，夏季高温难产气的现状，实现了沼气可以四季使用的目的。 2、 有效地利用了农村废弃秸秆、粪便等有机物质能源，改善农村环境的同时，节约了生产成本。 3、 以太阳能为主要热源的恒温水浴加热装置，具有绿色、环保、低碳的等特点。 4、 本反应釜可以替代现有农村的地坑式沼气池，进行沼气的连续生产。 具有产气量高、反应速率快、自动化程度高等特点，适合沼气的工业化生产。 5、 设计的恒温恒压控制系统、间歇式恒PH调控系统，具有简捷、方便、有效的特点。 技术关键： 为了实现沼气的连续、稳定、高效生产，采用了以下技术实现恒温、恒压、恒PH值等制气的要求： 1、沼气发酵工艺的设计与优化，其关键是如何把自然界可再生资源所含的纤维素最大程度的转化为糖类； 2、水循环恒温恒压装置（太阳能沼气釜）的设备和控制系统设计； 3、探索北方（宁夏）地区四季温度与发酵工艺、太阳能沼气釜相互之间的影响规律。
科学性、先进性
- 基于发酵制备沼气的反应机理，设计并提出科学合理高效的沼气生产新工艺。然后根据工艺的需求对富集纤维素、氮、碳的原料进行物性分析，筛选出几种最佳的基料，对筛选出的原料做合理化的预处理，并将这几种原料进行科学的配比。在反应罐中按预先制定的配比混合基料，加热去氧，接种，密封，恒温恒压发酵，对反应产物沼气进行收集、检测、分析，并使反应废物沼液综合再利用。 因此该设备具有环保、节能、低投入高产出的特点。采用自动控制系统，保证了沼气发酵所需要的适宜环境，保障了其运行的安全可靠，实现了“无人化”的工作模式。与传统坑式发酵制备沼气相比，该设备更贴近现实生活，解决了广大农村沼气用户冬季产气难的问题，易于日常管理与维护，实现了沼气连续、稳定、高效生产，为今后沼气工业化生产奠定基础。
获奖情况及鉴定结果
- 获得校级评审的肯定，荣幸参加挑战杯比赛。
作品所处阶段
- 完善。
技术转让方式
- 在谈。
作品可展示的形式
- 实物现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 我国从20世纪初研究推广沼气技术，经过波浪式前进的发展历程，至今已逐步走上稳步发展的阶段。沼气技术应用推广和实现农民小康、农村现代化的目标是密切相关的，它合理地利用农业自然资料，解决燃料，增加优质有机肥，改善生态条件，净化环境，即实现了经济、生态和环境三者紧密结构的综合效益。 太阳能沼气釜具有连续、稳定、高效、环保的特点同时兼有产气量高、反应速率快、自动化程度高的优点。有效地利用了农村废弃秸秆、粪便等有机物质能源，改善农村环境的同时，节约了生产成本，解决了北方地区冬季低温不产气，夏季高温难产气的现状，实现了沼气可以四季使用的目的。同时其节能、环保的工作模式迎合了现今提倡低碳的设计理念，与传统坑式发酵制备沼气相比，该设备更贴近现实生活，易于日常管理与维护，实现了沼气连续、稳定、高效生产。 农村户用沼气建设是一种集环保和能源生产于一体的能源综合利用新技术，符合国家产业结构调整要求，能够创造经济效益，所以在广大农村市场有比较广阔的产业化应用前景。
同类课题研究水平概述
- 国外的规模化沼气干法发酵系统主要有车库型、气袋型、渗出液存储桶型、干湿联合型和储罐型等，其中车库型干法沼气工程比较成熟。车库型干法沼气工程采用混凝土车库型反应器结构，高精度的液压驱动密封门和高灵敏度的自动监控装置保证其安全运行，供热装置使厌氧发酵物料温度保持在38℃左右。该工程还配置有与厌氧发酵室面积相当的好氧发酵预处理车间和好氧发酵后处理车间。车库型干法沼气工程在解决大规模快速进出料与反应器厌氧密封状态之间的矛盾、工艺条件的工程调控等方面带来了新的思路，但仍然存在设施装备结构复杂、投资偏高，操作复杂（刚性的反应器结构决定了在厌氧产气期结束时，必须用二氧化碳置换反应器中的沼气）等问题。 我们在宁夏农村调查时发现许多沼气工程在使用一段时间后就被闲置了，究其原因，主要有两方面： 一方面，由于宁夏地区四季温度和昼夜温度变化大，导致现有沼气发酵技术和设备在一年中仅仅能使用半年左右的时间，这大大限制了沼气在宁夏农村地区的推广应用。 另一方面，农民在沼气系统运转过程中要付出填料，掏渣等一系列工作，但是沼气除了做饭照明外并不能产生明显的经济效益，还要付出维修费用。农民在使用保养上存在经济剪刀差，从而导致农户使用沼气缺乏动力，大量政府补贴的沼气工程被闲置。农民宁可将秸秆就地烧掉也不愿去制取沼气，这一系列问题的关键就是沼气不能为农民带来直接的经济效益，农民没有生产积极性。如何让农民生产的沼气产生经济效益就成为解决这一系列问题的关键。 针对目前沼气制备的季节性、间歇式、低效率等生产弊端，特别是冬季受温度的影响，沼气的利用几乎处于“休眠”状态，提出了新的沼气生产工艺方法，并研制配套的发酵设备，使其具有稳定、连续、高效、环保、节能的生产的特点。该研究项目有效地利用了农村废弃秸秆、粪便等有机物质能源，改善农村环境的同时，节约了生产成本。以太阳能为主要热源的恒温水浴加热装置，具有绿色、环保、低碳的等特点。
