本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種沼氣工程循環(huán)換熱增溫系統(tǒng)，特別適用于北方冬季寒冷地區(qū)大中型沼氣工程建設(shè)中推廣使用。

背景技術(shù)：

為發(fā)展農(nóng)村生態(tài)農(nóng)業(yè)，沼氣工程建設(shè)不僅可以節(jié)約能源、改善和保護(hù)環(huán)境，還有節(jié)約化肥和農(nóng)藥、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量、促進(jìn)和帶動(dòng)飼養(yǎng)業(yè)的發(fā)展等諸多好處。

北方冬季寒冷，地區(qū)平均氣溫-15~-20℃；冬季沼氣產(chǎn)氣率低、原料利用率低、使用率低、使用時(shí)間短。特別是缺少有效的沼氣增保溫措施，導(dǎo)致冬季沼氣罐凍裂、損壞現(xiàn)象嚴(yán)重；大量沼氣罐棄置不用，不僅造成巨大的資金浪費(fèi)，也影響了農(nóng)戶沼氣工程建設(shè)與沼氣使用信心。

為提高沼氣工程冬季沼氣產(chǎn)氣率、原料利用率、沼氣工程有效可靠運(yùn)行，工程技術(shù)人員一直在努力尋求有效的沼氣工程增保溫措施。目前寒區(qū)沼氣工程不消耗常規(guī)能源的幾種增保溫方式包括：太陽能、沼氣鍋爐反饋增溫以及熱電聯(lián)產(chǎn)等形式。由于缺少有效的換熱增溫方式，沼氣產(chǎn)氣率低、熱量損失較多，造成熱量浪費(fèi)，增保溫成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型公開了一種寒區(qū)沼氣工程循環(huán)換熱增溫裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少有效的換熱增溫方式，沼氣產(chǎn)氣率低、沼氣罐增保溫能耗大、熱量損失量大、工序復(fù)雜、增保溫成本高等問題。

本實(shí)用新型包括供熱裝置、熱水循環(huán)泵、升溫器、物料泵、內(nèi)置貯熱裝置；內(nèi)置貯熱裝置焊接在沼氣發(fā)酵罐底部，內(nèi)置貯熱裝置與升溫器管路連接，內(nèi)置貯熱裝置的貯水容積與發(fā)酵罐容積以及熱源裝置的熱水容積相匹配；升溫器包括罐體、出水管、進(jìn)料管、分水器、水盒、接水管、熱水管、出料管；熱源裝置包括熱水管、回水管；熱源裝置的熱水管與升溫器的熱水管管路連接，熱水管與水盒底部管路連接；熱水循環(huán)泵的入口由切換閥連接熱源裝置、內(nèi)置貯熱裝置；熱水循環(huán)泵的出口由切換閥連接熱源裝置、升溫器出水管、內(nèi)置貯熱裝置；在熱水循環(huán)泵連接管路上升溫器出水管、內(nèi)置貯熱裝置的管路上安裝有閥門；白天，關(guān)閉熱水循環(huán)泵與升溫器出水管間的閥門，打開熱水循環(huán)泵與內(nèi)置貯熱裝置間的閥門；熱源裝置產(chǎn)生熱水；熱水在水盒中貯存，與升溫器罐體中的料液進(jìn)行熱交換后，冷水回水經(jīng)熱水循環(huán)泵泵回到熱源裝置中；熱水循環(huán)泵的入口的切換閥關(guān)閉熱水循環(huán)泵入口與熱源裝置連接管路，打開熱水循環(huán)泵入口與內(nèi)置貯熱裝置連接管路；熱水循環(huán)泵將內(nèi)置貯熱裝置中的循環(huán)至熱源裝置水管中；打開熱水循環(huán)泵與升溫器出水管間的閥門，關(guān)閉熱水循環(huán)泵與內(nèi)置貯熱裝置間的閥門；熱水從熱源裝置經(jīng)由升溫器的熱水管進(jìn)入水盒中；料液經(jīng)物料泵入升溫器中，料液與升溫器水盒中熱水進(jìn)行熱交換，料液溫度達(dá)到37-40℃后，泵入沼氣發(fā)酵罐中進(jìn)行沼氣發(fā)酵；換熱后熱水循環(huán)泵將回水由升溫器的出水管泵入到熱源裝置中；夜晚，熱水循環(huán)泵的入口的切換閥打開熱水循環(huán)泵入口與熱源裝置中的連接管路，關(guān)閉熱水循環(huán)泵入口與內(nèi)置貯熱裝置連接管路；熱水循環(huán)泵將熱源裝置中的熱水貯存在沼氣發(fā)酵罐內(nèi)的貯熱裝置中，夜間熱量釋放到沼氣發(fā)酵罐內(nèi)；第二天白天，回水再由內(nèi)置貯熱裝置進(jìn)入到熱源裝置中；再將熱水泵入熱源貯存裝置中，再次循環(huán)使用。

一個(gè)優(yōu)化的方案，升溫器的出水管與水盒頂部連接；升溫器的進(jìn)料管與分水器管路連接；升溫器的進(jìn)料管與升溫器罐體頂部連接；料液出口與升溫器罐體底部連接；升溫器的料液進(jìn)口與熱水出口相鄰；出料管與熱水管相鄰；出料管經(jīng)物料泵與厭氧發(fā)酵罐管路連接；料液從進(jìn)料管，經(jīng)由分水器，將料液均勻噴灑至升溫器內(nèi)；料液與水盒內(nèi)熱水進(jìn)行熱交換后；從出料管排出進(jìn)入到厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行沼氣發(fā)酵；升溫器水盒中貯存熱水來源于太陽能，熱水循環(huán)泵將熱水泵入升溫器水盒中，與沼氣發(fā)酵原料進(jìn)行熱交換后，熱水循環(huán)回到內(nèi)置貯熱裝置中。

一個(gè)優(yōu)化的方案，升溫器的進(jìn)料管與出水管相鄰，出料管與熱水管相鄰，升溫器水盒中貯存熱水，熱水循環(huán)泵將熱水泵入升溫器水盒中，與沼氣發(fā)酵原料進(jìn)行熱交換后，循環(huán)回到熱源貯存裝置中。

本實(shí)用新型的積極效果在于：利用太陽能為料液增溫，無需外加能源，白天循環(huán)換熱，夜晚將熱水回流貯存在罐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)熱量的利用最大化；增保溫效果顯著，有效解決北方寒冷地區(qū)沼氣冬季產(chǎn)氣量低、增溫成本高、沼氣罐閑置、甚至凍裂損壞的問題。具有增溫效果好、產(chǎn)氣率高，使用壽命長，建設(shè)維護(hù)成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、建設(shè)規(guī)模靈活、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，利于在寒冷地區(qū)農(nóng)村大中型沼氣工程建設(shè)中推廣使用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型升溫器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：100供熱裝置、200熱水循環(huán)泵、300升溫器、301罐體、302出水管、303進(jìn)料管、304分水器、305水盒、306保溫層、307蓋板、308接水管、309熱水管、310螺栓、311加固連接塊、312出料管、313墊鐵、314底板、315拉鐵、400物料泵、500內(nèi)置貯熱裝置、S太陽能、M白天流向、E夜晚流向、W料液。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。

本實(shí)用新型實(shí)施例如圖1所示，包括供熱裝置100、熱水循環(huán)泵200、升溫器300、物料泵400、內(nèi)置貯熱裝置500；供熱裝置100為太陽能熱水器；內(nèi)置貯熱裝置500焊接在沼氣發(fā)酵罐底部，內(nèi)置貯熱裝置500與升溫器300管路連接，內(nèi)置貯熱裝置500的貯水容積與發(fā)酵罐容積以及熱源裝置100的熱水容積相匹配。

如圖2所示；升溫器300包括罐體301、出水管302、進(jìn)料管303、分水器304、水盒305、保溫層306、蓋板307、接水管308、熱水管309、螺栓310、加固連接塊311、出料管312、墊鐵313、底板314、拉鐵315。保溫層306包覆在罐體301外表面；墊鐵313置于罐體301的底板314上；水盒305安裝在罐體301內(nèi)的墊鐵313上；拉鐵315在水盒305上；升溫器300的出水管302與水盒305頂部連接；升溫器300的進(jìn)料管303與分水器304管路連接；升溫器300的進(jìn)料管303與升溫器罐體301頂部連接；料液出口312與升溫器罐體301底部連接；升溫器300的料液進(jìn)口303與熱水出口302相鄰；出料管312與熱水管309相鄰；出料管312經(jīng)物料泵400與厭氧發(fā)酵罐管路連接；料液從進(jìn)料管303，經(jīng)由分水器304，將料液均勻噴灑至升溫器300內(nèi)；料液與水盒305內(nèi)熱水進(jìn)行熱交換后；從出料管312排出進(jìn)入到厭氧發(fā)酵罐中進(jìn)行沼氣發(fā)酵。升溫器水盒305中貯存熱水來源于太陽能S，熱水循環(huán)泵200將熱水泵入升溫器水盒305中，與沼氣發(fā)酵原料進(jìn)行熱交換后，熱水循環(huán)回到內(nèi)置貯熱裝置500中；充分利用對(duì)流換熱，提高換熱效率。

如圖1、圖2所示；熱源裝置100包括熱水管、回水管；熱源裝置100的熱水管與升溫器300的熱水管309管路連接，熱水管309與水盒305底部管路連接；熱水循環(huán)泵200的入口由切換閥連接熱源裝置100、內(nèi)置貯熱裝置500；熱水循環(huán)泵200的出口由切換閥連接熱源裝置100、升溫器出水管302、內(nèi)置貯熱裝置500；在熱水循環(huán)泵200連接管路上升溫器出水管302、內(nèi)置貯熱裝置500的管路上安裝有閥門。

白天流向M：關(guān)閉熱水循環(huán)泵200與升溫器出水管302間的閥門，打開熱水循環(huán)泵200與內(nèi)置貯熱裝置500間的閥門；熱源裝置100產(chǎn)生熱水；熱水在水盒305中貯存，與升溫器罐體301中的料液進(jìn)行熱交換后，冷水回水經(jīng)熱水循環(huán)泵200泵回到熱源裝置100中；熱水循環(huán)泵200的入口的切換閥關(guān)閉熱水循環(huán)泵200入口與熱源裝置100連接管路，打開熱水循環(huán)泵200入口與內(nèi)置貯熱裝置500連接管路；熱水循環(huán)泵200將內(nèi)置貯熱裝置500中的循環(huán)至熱源裝置100水管中；打開熱水循環(huán)泵200與升溫器出水管302間的閥門，關(guān)閉熱水循環(huán)泵200與內(nèi)置貯熱裝置500間的閥門；熱水從熱源裝置100經(jīng)由升溫器300的熱水管309進(jìn)入水盒305中；料液經(jīng)第一物料泵入升溫器300中，料液W與升溫器水盒305中熱水進(jìn)行熱交換，料液W溫度達(dá)到37-40℃后，料液經(jīng)第二物料泵400泵入沼氣發(fā)酵罐中進(jìn)行沼氣發(fā)酵；換熱后，熱水循環(huán)泵200將回水由升溫器300的出水管302泵入到熱源裝置100中。

夜晚流向E：熱水循環(huán)泵200的入口的切換閥打開熱水循環(huán)泵200入口與熱源裝置100中的連接管路，關(guān)閉熱水循環(huán)泵200入口與內(nèi)置貯熱裝置500連接管路；熱水循環(huán)泵200將熱源裝置100中的熱水貯存在沼氣發(fā)酵罐內(nèi)的貯熱裝置500中，夜間熱量釋放到沼氣發(fā)酵罐內(nèi)。

第二天白天，回水再由內(nèi)置貯熱裝置500進(jìn)入到熱源裝置100中；再將熱水R2泵入熱源貯存裝置100中，再次循環(huán)使用。

本實(shí)用新型熱源裝置100還可以為沼氣鍋爐或者熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。

該系統(tǒng)采用升溫器及內(nèi)設(shè)貯熱裝置，實(shí)現(xiàn)熱量內(nèi)部全循環(huán)；白天通過升溫器中的熱水與沼氣原料換熱增溫，充分利用熱水中的熱量增加沼氣發(fā)酵原料的溫度，夜間熱水回流至內(nèi)置貯熱裝置，將熱量釋放至沼氣發(fā)酵罐中；熱水循環(huán)使用，充分利用熱源中的熱量，減少熱量損失。

采用箱式底部換熱結(jié)構(gòu)，區(qū)別于以往盤管結(jié)構(gòu)，減少暴露在外的管路，防腐防寒，換熱效率高，不易損壞，使用壽命長，方便維修及更換，建設(shè)維護(hù)成本低。有效解決發(fā)酵物中含氮物質(zhì)凝結(jié)導(dǎo)致內(nèi)部管路報(bào)廢的難題。通過夜間回流為沼氣罐增保溫，避免冬季氣溫過低，太陽能管路儲(chǔ)水炸裂，實(shí)現(xiàn)整個(gè)管路水循環(huán)，節(jié)水節(jié)能。系統(tǒng)為沼氣系統(tǒng)增溫，無需外加能源，有效解決北方寒冷地區(qū)沼氣冬季產(chǎn)氣量低、增溫成本高、沼氣罐閑置、甚至凍裂損壞的問題。具有增溫效果好、系統(tǒng)成本低、能耗低、維護(hù)簡(jiǎn)單、建設(shè)規(guī)模靈活、產(chǎn)氣率高等優(yōu)點(diǎn)。