本发明专利技术公开了一种风力搅拌兼致热式厌氧发酵罐，本发酵罐安装了风能利用和控制系统，可以利用风力作为能量来源对发酵罐内的料液进行搅拌和加热。在发酵罐的顶端装有叶轮，叶轮将风力转化为机械能，驱动液压泵运转产生高压油液，将机械能转化为压力能，液压马达驱动搅拌装置对发酵液进行搅拌。在液压致热装置中，高压油液通过阻尼孔时，油液分子相互碰撞、摩擦，使油液的动能变成热能，导致油温上升。通过换热装置将油液的热量传递给发酵液，从而达到发酵所需要的温度。在能量产出高于能量负荷时，通过液压蓄能装置将能量储存起来，需要时使用，从而实现系统的稳定和持续供能。在风能不足时，采用常规能源进行补充。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种风力搅拌兼致热的厌氧发酵罐。
技术介绍
随着人们对环保和生物质能源的日益重视，有机废弃物的厌氧处理工程得到了快速的发展。为保证厌氧发酵过程的高效运行，需要对厌氧发酵体系进行搅拌和加温，尤其是在北方高寒地区建设大型厌氧处理工程，低温是最主要的技术难题，必须采取适当的加热保温措施，对沼气发酵料液的温度进行严格控制。国内的工程大都采用电力搅拌和燃煤锅炉加温的方式，这既降低工程的能源效率，又增大了沼气生产成本。因此，充分利用可再生能源解决厌氧处理工程的搅拌和加温问题具有重要的意义。近几年，有一些新建厌氧处理工程采用太阳能加热，但是在寒冷的冬季，太阳能效率很低，起到的作用很有限。相反，冬季风力强劲，风力资源丰富，这时从风力获得的热能利用率越充分，利用风能为厌氧处理工程供能更具有可行性。风能资源丰富，而且利用简单， 但是利用风力为厌氧处理工程供能最大的问题在于风力的不稳定性和不易储存，难以实现与厌氧工程能量需求的有效匹配，因为厌氧处理过程恰恰需要稳定的搅拌速度和稳定的温度。因此，解决风能利用的不稳定性是风能高效利用的关键。
技术实现思路
本专利技术就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种风力搅拌兼致热式厌氧发酵罐，在发酵罐中安装风能转换系统和液压控制系统，利用风能对发酵罐进行搅拌和加热， 有效的改善了风能利用的不稳定性，解决了厌氧处理工程冬季由于发酵温度低导致运行效率低的问题，一次性投资长期收益，无污染。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种风力搅拌兼制热式厌氧发酵罐，它包括发酵罐罐体以及设置于发酵罐罐体顶部的传动轴，其特征是在发酵罐上方设置有驱动传动轴的风力机，还设置有与传动轴联动的液压泵，与液压泵连通的液压系统，由液压系统中的液压马达驱动的搅拌装置。在液压泵出口连通的液压管路致热回路上设置圆形阻尼孔，孔径4_12mm，并在阻尼孔前的液压管路上设置定量减压阀和电磁制动阀。在液压管路的液压油箱内和发酵罐罐体外设置换热装置，并相互联通。液压油从狭小的阻尼孔高速喷出，与孔板出口处的低速油相冲击，由于分子间互相冲击、摩擦而加速分子运动，使油液的动能变成热能，导致油温上升。这样反复循环，使油温越来越高。通过换热装置将油的热量传递给发酵液。在液压管路致热回路中的阻尼孔前设置定量减压阀。在液压管路搅拌回路中的液压马达前设置定量减压阀。在定量减压阀前安装电磁制动阀。在液压系统液压蓄能回路中设置有液压蓄能器。液压蓄能器由相互间隔的皮囊与壳体两个部分组成，囊内装氮气，囊外的壳体与液压管路连通。当液压油进入蓄能器时，皮囊就受压变形，气体体积随之缩小，液压油储存，反之系统工作需要增加液压油，则气体膨胀将液压油排出，使系统能量得到补偿。所述液压蓄能器用于调节风能产出和使用之间的不平衡，从而实现能量的稳定有效供应。当载荷需要的能量小于风能可以转化的能量时，液压泵输出的一部分高压油通过溢流阀进入蓄能器，多余的能量以液压能的形式储存在液压蓄能器中；当风能不足时，启动蓄能回路为系统供能。发酵罐还设置有驱动搅拌装置的电机和辅助加热装置等。在风力不足，无法保证系统正常运行的情况下，采用常规能源，如电、煤等对发酵罐进行搅拌和加热。本专利技术的有益效果是在发酵罐上安装风能利用和液压控制系统，利用风能对发酵罐进行搅拌和加热。在发酵罐顶端安装风力系统，将风能转化为机械能，并通过液压系统将风力机的机械能转化为液压能，液压马达驱动搅拌装置对发酵罐进行搅拌。同时，液压致热装置将液压能转化为热能，为发酵罐进行加温保温。多余的能量以液压能的形式存储在液压储能系统中，在风能不足时使用。如果风能持续不足，蓄能器中没有能量储备，使用电力、 煤等常规能源为厌氧发酵罐搅拌和加温保温。液压马达带动搅拌装置对发酵罐内的料液进行搅拌。在液压搅拌回路中的液压马达前设置定量减压阀，通过定量减压阀调节液压，控制液压马达转速在合适范围内。在减压阀前安装电磁制动阀，定时打开和关闭电磁制动阀适应发酵过程中的间歇搅拌方式。所述控制系统主要由计算机、数据采集卡、控制电路、液压控制阀和步进电机等组成。数据采集卡采集来自系统的控制参数，包括风速、发酵液的温度，油液压力等。计算机对当前的风力状况和发热器的运行状况进行分析，确定液压流向、辅助能源的开度，然后通过数据采集卡对控制电路输出控制指令，由执行机构完成控制动作。当风力不足，液压低于工作液压时，打开液压蓄能回路，为系统提供液压能，驱动发酵罐搅拌；当风力不足，且蓄能器中无足够蓄能时，采用电机驱动发酵罐搅拌。在阻尼孔前设置定量减压阀，保持进入阻尼孔的液压在一定范围，从而保证进出口的压差和热能的转化效率。当风力不足，液压低于工作液压时，打开液压蓄能回路，为系统提供液压能，驱动致热装置对发酵罐进行加热，以弥补液压能的不足；当载荷需要较多的热能而风能不足以将发酵液加热到发酵设定最低温度时，打开辅助加热系统，使用常规能源，如电、煤等为发酵罐加热。当载荷需要较少的热能，发酵液温度高于发酵设定最高温度时，通过电磁制动阀关闭致热装置，发酵液温度低于最适发酵温度时打开电磁制动阀。在液压管路蓄能回路中的蓄能器前设置先导型溢流阀， 当系统液压大于先导型溢流阀设定的压力时，高压油液进入蓄能器以液压能的形式储存起来；当系统液压小于工作所需最低压力时，液压管路蓄能回路中的电磁单向阀打开，释放蓄能器中的液压能。当系统压力大于溢流阀所设定的压力时，油液溢流进入油箱。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是利用风能对厌氧处理工程进行搅拌和加热，可以提供冬季所需能耗的50%以上，在产生新能源的同时，节约了常规能源的消耗，同时提高了厌氧处理工程的技术和经济可行性。风能利用采用了液压系统，获得较为稳定的搅拌转速和热源，较好的解决了风能的不稳定性。将风能直接用于搅拌和致热与将风力用于发电相比，还提高了风能的能量利用效率，风能利用效率达到40%以上，而发电的效率只有15% — 30%，而且系统与风能的匹配性能好，对风况变化的适应性更强，开发潜力很大。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术换热装置结构示意图；图3是本专利技术工作原理示意图。图中1-叶轮；2-液压泵；3-尾翼；4-电机；5-液压马达；6-致热装置；7-液压油箱(内置换热装置);8_热交换泵；9-观察窗；10-液压蓄能器；11-沼气出口 ； 12-齿轮箱；13-搅拌桨；14-出料管；15-取样管；16-罐体；17-进料管；18-排泥管；19-进水管；20-出水管；21-换热管；22-支架；23，27，29-溢流阀；24-先导型溢流阀；25-电磁单向阀；26二8_电磁制动阀；30-阻尼孔；31-辅助加热装置；32-过滤器；33-温度计； 34-压力计。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的结构、特征和具体实施方式详述如下如图ι所示，一种风力搅拌兼制热式厌氧发酵罐，它包括发酵罐罐体16以及设置于发酵罐罐体顶部的传动轴，在发酵罐罐体16上方设置有驱动传动轴的风力机，还设置有与传动轴联动的液压泵2，与液压泵2连通的液压系统，由液压系统中的液压马达5驱动搅拌桨 13对发酵罐内料液进行搅拌。在液压泵2出口连通的液压管路致热回路上的致热器6内设置圆形阻尼孔30，孔径4-12mm，在液压管路的液压油箱内和发酵罐罐体外设置换热装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种风力搅拌兼制热式厌氧发酵罐，它包括发酵罐罐体以及设置于发酵罐罐体顶部的传动轴，其特征是在发酵罐上方设置有驱动传动轴的风力机，还设置有与传动轴联动的液压泵，与液压泵连通的液压系统，由液压系统中的液压马达驱动的搅拌装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许海朋，张晓东，张杰，梁晓辉，李岩，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：88
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