[發明專利]用振蕩熱管強化穩定沼氣產量的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310267840.X
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103290063A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 黃福川;覃克;盧朝霞;莫宇飛;梁景;粟滿榮;唐興中;藍明新;肖友程;李勝;梁慧;唐彩珍;田宗義;李宏君;趙鐘興;唐丹葵;劉琨;黃孝平
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12M1/107;C12M1/02
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 翁建華

技術領域

本發明屬于沼氣厭氧發酵強化、尤其是一種用振蕩熱管強化穩定沼氣產量的方法及裝置。

背景技術

溫度是影響沼氣厭氧發酵產氣率的關鍵因素之一，發酵最適溫度為35～40℃。如果要使高濃度物料沼氣發酵工程常年穩定運行，保持恒定、高效的產氣量，需要對沼氣發酵料液的溫度進行嚴格控制，采取適當的加熱保溫措施，使發酵溫度不隨環境溫度變化而變化。故選擇經濟高效的加熱方式成為發展大中型沼氣工程必須解決的問題。

目前，國內外規模化大中型沼氣工程中較廣泛應用的加熱方式有：沼氣鍋爐加熱、太陽能加熱、地熱能加熱和沼氣發電余熱利用加熱，除沼氣鍋爐加熱外，其它幾種加熱方式都屬于利用低焓能源。雖然我國低焓能源（有效利用溫度45～70℃）十分豐富，但受低溫差傳熱技術的制約，大部分不能得到合理利用。低焓能源熱水間接加熱沼液的傳熱溫差一般只有10～25℃，這就涉及到熱水與沼液的低溫差傳熱效率問題。也就是說，若能改善熱水與沼液的傳熱效率，就能合理利用低焓能源加熱沼液，節約能源消耗，提高沼氣工程的經濟性。

振蕩熱管，又稱為脈動熱管，它依靠內部介質進行傳熱，從而使振蕩熱管的傳熱系數大幅升高（為普通熱管的十幾倍甚至幾十倍）。因此利用振蕩熱管作為傳熱元件的換熱器傳熱系數很大，尤其在較低的溫度內換熱器仍然能夠保證足夠的傳熱系數，這一優點使振蕩熱管在低溫差傳熱方面優勢明顯；而且振蕩熱管換熱器制造和安裝成本也比普通熱管換熱器低廉。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用低焓能源及振蕩熱管改善現有沼氣厭氧發酵技術、穩定冬春季沼氣產氣量的用振蕩熱管技術強化穩定沼氣產量的方法及裝置。

本發明以如下技術方案解決上述技術問題：

一種用振蕩熱管強化穩定沼氣產量的方法，由低焓能源系統供給的熱水輸入固定在沼氣發酵罐內壁上的換熱儲箱，振蕩熱管中的工質在穿入換熱儲箱時與換熱儲箱內的熱水進行熱交換，被加熱后的工質穿出換熱儲箱后再加熱沼氣發酵罐內的沼液；由于發酵罐內有多條振蕩熱管，汽液柱塞交錯分布，因而在管內產生強烈的往復振蕩運動，把熱水的熱量高效傳遞給沼氣發酵罐內的沼液，以高效率的熱量傳遞提升了沼液的發酵溫度。

一種用振蕩熱管強化穩定沼氣產量的設備，包括沼氣發酵罐、換熱儲箱、振蕩熱管、溫控閥、溫度傳感器、和其他附屬設備；換熱儲箱安裝在沼氣發酵罐內壁上；振蕩熱管在換熱儲箱內的部分按U型繞制，在換熱儲箱外的部分沿沼氣發酵罐內壁圓周設制，并固定在發酵罐內壁上，每根振蕩熱管自形成封閉循環；整個發酵罐系統設置有數個換熱儲箱和多條振蕩熱管；換熱儲箱的熱水進水口和出水口均設置在沼氣發酵罐外；由設置在發酵罐內的溫度傳感器將沼氣發酵罐內部的溫度傳送給罐外的溫控閥，調節由低焓熱源加熱的熱水進入罐內的流量。

溫控閥為自力式溫控閥。

換熱儲箱熱水進水溫度為45℃～65℃。

振蕩熱管材質為雙相不銹鋼毛細管；其內徑為2mm～5mm。

振蕩熱管內工質為去離子水，充液率為20%～85%，管內需抽真空處理。

使用本發明的用振蕩熱管強化穩定沼氣產量的方法及裝置，熱量傳遞效率高，裝置結構簡單，能較好的利用低焓能源解決沼氣發酵料液冬春季溫度低導致沼氣產氣量大幅下降的難題。是一種節約能源、提高經濟效益的有效方法。

附圖說明

圖1為帶振蕩熱管系統的沼氣發酵罐的結構示意圖。本圖中的沼氣發酵罐內設有4個換熱儲罐（剖視后只能看見3個）。

圖2為沼氣發酵罐中的單根振蕩熱管繞制形狀示意圖。圖中的單根振蕩熱管是只進兩個換熱儲箱的結構示意圖。

圖中：1—沼氣發酵罐，2—溫度傳感器，3—溫控閥，4—振蕩熱管，5—換熱儲箱，6—熱水進水口，7—熱水出水口

具體實施方式