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一、農(nóng)村家用沼氣池,一般可按照以下四種方式進行分類
(一)按儲氣方式可分為:水壓式、浮罩式和氣袋式,在實際應(yīng)用中,水壓式普遍,浮罩式次之;
(二)按發(fā)酵池的幾何形狀分為:圓筒形池、球形池、長方形池、方池、拱形池、圓管形池、橢球形池、紡錘形池、扁球形狀池等,其中,圓筒形池和球形池應(yīng)用普遍;(三)安建池材料分為:磚結(jié)構(gòu)池、塑料(或橡膠)結(jié)構(gòu)池、抗堿玻璃纖維水泥結(jié)構(gòu)池、鋼結(jié)構(gòu)等,在實際應(yīng)用中,普遍的是混凝土結(jié)構(gòu)池;
(四)按沼氣池埋設(shè)位置分為:地上式、半埋式和地下式,在實際應(yīng)用中,以地下式為主。除此以外,也有按照發(fā)醇工藝進行分類的。
實際應(yīng)用的水壓式沼氣池,是指地下埋設(shè)、混凝土結(jié)構(gòu)、圓筒形(或球形)的水壓式沼氣池。水壓式沼氣池具有構(gòu)造合理、施工簡單、造價較低、管理使用方便等優(yōu)點,但是氣壓不穩(wěn)定,對產(chǎn)氣不利,對燃燒器具的設(shè)計也帶來困難,同時,對防漏要求很高。
二、組成與功能
小型高效沼氣池的類型很多,但構(gòu)造基本相同。它主要是由發(fā)酵間、儲氣間、進料管、出料管(出料口)、水壓間、活動蓋、蓄水圈、導氣管等部件組成,下面具體介紹:
1、發(fā)酵間和儲氣間
發(fā)酵間是堆放發(fā)酵料液進行沼氣發(fā)酵的主體部件,通稱主池。在主池內(nèi),以發(fā)酵液的液面為界,下面是發(fā)酵間,上部是儲氣間(又稱氣箱、儲氣箱),它的容積大小在主池內(nèi)是經(jīng)常變化的,隨著產(chǎn)氣的多少而增大或縮小。發(fā)酵間主要接受進料管送來的原料,在此儲存發(fā)酵,產(chǎn)生沼氣,沼氣再上升到氣箱。發(fā)酵間兩側(cè)為進、出料管,頂部是活動蓋和導氣管。
2、進料管
進料管是向沼氣池發(fā)酵間添加原料的通道。進料口一般為半漏斗形的直管從池蓋支座附近斜插入料液中,以方便進料和攪拌。進料管上口與豬欄排糞溝和廁所連通,人畜糞尿可自動流入發(fā)酵間內(nèi)。一般進料管內(nèi)徑為250~350毫米。
3、出料口
出料口是經(jīng)沼氣池發(fā)酵間發(fā)酵后的沉渣和沼液的出料通道。出料口設(shè)在進料管對面池墻1/2處至池底連通。改出料管為出料口,能更方便出料。為減少發(fā)酵原料壓入水壓間,一般在出料口設(shè)置活動擋板。
4、水壓間
水壓間(又稱水壓箱、水壓池、出料間)設(shè)置在主池旁拱腳以上的出料口處,通過出料口與發(fā)酵間連通。
水壓間的作用有三個:
(1)儲存產(chǎn)氣后排出發(fā)酵間的發(fā)酵液;
(2)增加池內(nèi)沼氣壓力;
(3)兼做出料和攪拌的通道。
水壓間的形狀有圓形、橢圓形、長方形三種。水壓間的容積大小根據(jù)沼氣池的產(chǎn)氣率大小確定,水壓間的底一般與主池的“零壓水位線”(即初始液面)相平或稍高一點,低于零壓水位線的部分稱為無效容積。
5、活動蓋
活動蓋是一個裝配式的部件,蓋在氣箱拱頂蓄水圈池墻內(nèi)口的活動蓋口上,根據(jù)需要打開或封閉,所以有人把活動蓋蓋口叫“天窗”。活動蓋蓋口一般為圓形,直徑為550~700毫米,活動蓋有瓶塞式和平板式兩種,目前一般采用平板式正反蓋。
沼氣池安裝活動蓋有下列好處:
(1)在進行沼氣池的維修和清除沉渣時,打開活動蓋以排除池內(nèi)有害氣體,并便于通風、采光,使操作安全;
(2)在沼氣池大換料時,活動蓋口可起到吞吐的作用;
(3)當采用土模法施工時,可作為挖取芯土的入口;
(4)當遇到導氣管堵塞、氣壓表失靈等特殊情況,造成池內(nèi)氣壓過大時,活動蓋即被沖開,從而降低池內(nèi)氣壓,使池體得到保護;
(5)另外,當?shù)貎?nèi)發(fā)醇表面嚴重結(jié)殼,影響產(chǎn)氣時,可以打開活動蓋,破碎浮渣層,攪動料液。
近年來,隨著小型高效沼氣池技術(shù)的發(fā)展,有些采取底層出料且設(shè)有較大出料口的沼氣池,施工簡單,便于出料,因而不再設(shè)置活動蓋,其出料口已基本取代了池蓋的功能。
6、蓄水圈
蓄水圈(又稱儲水圈)設(shè)在氣箱拱頂活動蓋蓋口的上沿部分,與池蓋拱頂連成一個整體。蓄水圈為圓形,蓄水圈池墻高150~300毫米,上口略小,下口略大。活動蓋外圍設(shè)蓄水圈池墻,既保持活動蓋與池口粘合用粘土經(jīng)常濕潤,起密封作用,又能及時發(fā)現(xiàn)活動蓋蓋口漏氣情況,即一旦有漏氣現(xiàn)象,水中就會冒出氣泡,便于及時發(fā)現(xiàn)和處理。7、導氣管
導氣管是儲氣箱與輸氣管道的連接裝置,安裝在池蓋拱頂蓄水圈池墻外的處,上口連接輸氣管,下口與儲氣箱相通,以便將池內(nèi)沼氣輸送出來至燃燒燈具或爐具。導氣管一般采用銅管、硬塑管或陶瓷管,有的將導氣管改為導氣孔。
三、工作原理
在水壓式朝氣池中,當發(fā)醇產(chǎn)生沼氣逐步增多時,氣壓隨之增高(沼氣氣壓的大小可由安裝于輸氣管線路上的壓力表或壓力計顯示),出料間液面和池內(nèi)液面形成壓力差,因而將發(fā)醇間內(nèi)的料液壓到出料間,直至內(nèi)外壓力平衡為止。當用戶使用沼氣時,池內(nèi)氣壓下降,出料間中的料液便壓回發(fā)醇間內(nèi),一維持內(nèi)外壓力新的平衡。這樣,不斷的產(chǎn)氣和用氣,使發(fā)醇間和出料間的液面不斷地升降,始終維持壓力平衡的狀態(tài)。
四、圓筒形池的優(yōu)點
1、結(jié)構(gòu)受力性能良好,受力各階段在池內(nèi)外軸對稱載作用下,池體各部位大部分處于受壓狀態(tài),池墻下部雖有少部分受拉區(qū),但拉力并不大,便于采用磚、石、混凝土等,其抗壓強度遠大于抗拉強度的脆性圬工材料,使結(jié)構(gòu)厚度大大減薄,沼氣池的土建造價相應(yīng)降低。
2、同一容積的沼氣池,在相同受力條件下,圓形池的表面積比較小,僅次于球形池。
3、池"死角"少,有利于甲烷菌的活動,且容易解決密閉問題。