两种沼气储气柜结构及使用性能分析
2015/12/4 9:16:49 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
1 常用沼气储气装置的特点
储气装置的主要功能是解决厌氧发酵系统中沼气均衡生产与用户对沼气不均匀使用之间的矛盾，保证沼气均衡供应，保证供气管网和沼气燃具的压力稳定，满足用户要求。根据其用途、结构、性能的不同，户用沼气池常用的储气装置有分离浮罩或气囊; 沼气工程中常用的储气装置有低压湿式储气柜、低压干式储气柜、高压干式储气柜或膜材干式储气柜等。小型户用沼气池浮罩储气装置主要由分离浮罩和水槽组成。根据材料不同，浮罩可分为钢混浮罩、钢浮罩、玻璃钢浮罩和无碱玻璃纤维浮罩等。储气压力较低，建造维修较困难。储气气囊材料一般为红泥塑料夹网布、涤纶纤维布和软聚氯乙烯复合制成的人造革等，也存在气压较低以及易老化、易被虫鼠咬破漏气等安全隐患。大中型沼气工程储气装置中，低压湿式储气柜属可变容积的金属柜，主要由水槽、钟罩、塔节及升降导向装置等组成。低压干式储气柜主要由保护墙、平衡重块、蛇腹管式气囊等组成。低压湿( 干) 式储气柜虽然具有一定的优点，但存在结构比较复杂、维修维护难、钢材用量大、造价较高、使用寿命较短等缺点。高压干式储气柜主要由缓冲罐、压缩机、高压气罐、调压箱等组成，存8 4中国沼气 China Biogas 2015，33( 1)在工艺复杂、施工技术要求高、需要专业人员定期维护等缺点。膜材干式储气柜也存在工艺复杂、动力消耗大、膜材性能要求高、安装维修难度大等缺点。为克服以上各种沼气储气装置的不足，通过对比实验，取长补短，项目组研制出适合畜禽养殖场沼气工程使用的水压式钢筋混凝土储气柜和适合农村沼气农户使用的水压式塑料储气罐。
储气装置的主要功能是解决厌氧发酵系统中沼气均衡生产与用户对沼气不均匀使用之间的矛盾，保证沼气均衡供应，保证供气管网和沼气燃具的压力稳定，满足用户要求。根据其用途、结构、性能的不同，户用沼气池常用的储气装置有分离浮罩或气囊; 沼气工程中常用的储气装置有低压湿式储气柜、低压干式储气柜、高压干式储气柜或膜材干式储气柜等。小型户用沼气池浮罩储气装置主要由分离浮罩和水槽组成。根据材料不同，浮罩可分为钢混浮罩、钢浮罩、玻璃钢浮罩和无碱玻璃纤维浮罩等。储气压力较低，建造维修较困难。储气气囊材料一般为红泥塑料夹网布、涤纶纤维布和软聚氯乙烯复合制成的人造革等，也存在气压较低以及易老化、易被虫鼠咬破漏气等安全隐患。大中型沼气工程储气装置中，低压湿式储气柜属可变容积的金属柜，主要由水槽、钟罩、塔节及升降导向装置等组成。低压干式储气柜主要由保护墙、平衡重块、蛇腹管式气囊等组成。低压湿( 干) 式储气柜虽然具有一定的优点，但存在结构比较复杂、维修维护难、钢材用量大、造价较高、使用寿命较短等缺点。高压干式储气柜主要由缓冲罐、压缩机、高压气罐、调压箱等组成，存8 4中国沼气 China Biogas 2015，33( 1)在工艺复杂、施工技术要求高、需要专业人员定期维护等缺点。膜材干式储气柜也存在工艺复杂、动力消耗大、膜材性能要求高、安装维修难度大等缺点。为克服以上各种沼气储气装置的不足，通过对比实验，取长补短，项目组研制出适合畜禽养殖场沼气工程使用的水压式钢筋混凝土储气柜和适合农村沼气农户使用的水压式塑料储气罐。
2 水压式钢筋混凝土储气柜
2． 1 水压式钢筋混凝土储气柜的结构
水压式钢筋混凝土储气柜的结构如图 1 所示。储气柜包括上室和下室两部分，中部有拱盖分隔。上室为水压间，下室为储水间和储气室。水压间和储水间内均装有一定量的水。储水间内的液面至拱盖之间的空间为储气室。水压间与储水间之间设有连通管，储水间内设有从底部伸向外面的进气管和出气管，限压管穿过拱盖、水压间伸出柜顶，限压管
上部高出柜顶2 m 以上。进气管和出气管的顶端与储气室相通，限压管的底端伸入储水间的水中，限压管底端相对柜底的位置比连通管底端相对柜底的位置高。位于拱盖上方中部设有活动密闭盖。柜顶设有人孔以及人孔盖板。另外，水压式钢筋混凝土储气柜的储水间接有排水管，从柜底最低处引出柜底基础外。
2． 2 水压式钢筋混凝土储气柜使用的材料水压式钢筋混凝土储气柜柜体采用钢筋混凝土浇制，混凝土强度等级为 C25，抗渗标号为 S6。垫层混凝土强度等级为 C15。钢筋直径小于 10 mm时，采用 HPB235; 大于 10 mm 时采用 HPB335。储气柜储水间的底板、拱顶、内立面涂刷 1∶ 3 厚 20 mm防水砂浆 5 道，再用沼气密封涂料和高分子密封涂料各涂刷 3 层。储气柜外墙卷材防水，20 mm 厚1∶ 2防水砂浆抹面压光，刷基层处理剂一遍，4 mm 厚改性沥清防水卷材。回填无腐蚀非膨胀性粘土。拱盖上的活动密闭盖采用 C20 混凝土预制。排水管、连通管、输气管可用 PVC 管或 PE 管，限压管可采用不锈钢管。
2． 1 水压式钢筋混凝土储气柜的结构
水压式钢筋混凝土储气柜的结构如图 1 所示。储气柜包括上室和下室两部分，中部有拱盖分隔。上室为水压间，下室为储水间和储气室。水压间和储水间内均装有一定量的水。储水间内的液面至拱盖之间的空间为储气室。水压间与储水间之间设有连通管，储水间内设有从底部伸向外面的进气管和出气管，限压管穿过拱盖、水压间伸出柜顶，限压管
上部高出柜顶2 m 以上。进气管和出气管的顶端与储气室相通，限压管的底端伸入储水间的水中，限压管底端相对柜底的位置比连通管底端相对柜底的位置高。位于拱盖上方中部设有活动密闭盖。柜顶设有人孔以及人孔盖板。另外，水压式钢筋混凝土储气柜的储水间接有排水管，从柜底最低处引出柜底基础外。
2． 3 水压式钢筋混凝土储气柜的使用特性
使用时，先向水压间和储水间注入一定量的水，从沼气工程厌氧消化器产生的沼气由输气管经脱硫净化后，再经阻火器，进入储气柜的储气室。随着沼气量的增多，储气室内气压增大，沼气压力会压向水面，储水间的水面压力相应增大，压力会将储水间的水经连通管压入水压间，使水压间的水位上升。当沼气压力达到设计额定压力时，储水间的水位最低，这时限压管的底部高出储水间的液面，沼气可自动从限压管的底部进入，然后从顶部排到大气中，完成一个“气压水”的过程。这时，限压装置分散了沼气压力，对沼气工程厌氧消化系统和储气柜就起到保护作用。当用户用气时，沼气从出气管输出，储气室内沼气量会减少，沼气压力下降，水压间里的水会通过连通管回流到储水间，储水间的液面会上升。液面的上升，进一步挤压储气室里的沼气，完成一个“水压气”的过程。这样就使得从储气室输出沼气的压力不会大起大落，保持基本稳定。
使用时，先向水压间和储水间注入一定量的水，从沼气工程厌氧消化器产生的沼气由输气管经脱硫净化后，再经阻火器，进入储气柜的储气室。随着沼气量的增多，储气室内气压增大，沼气压力会压向水面，储水间的水面压力相应增大，压力会将储水间的水经连通管压入水压间，使水压间的水位上升。当沼气压力达到设计额定压力时，储水间的水位最低，这时限压管的底部高出储水间的液面，沼气可自动从限压管的底部进入，然后从顶部排到大气中，完成一个“气压水”的过程。这时，限压装置分散了沼气压力，对沼气工程厌氧消化系统和储气柜就起到保护作用。当用户用气时，沼气从出气管输出，储气室内沼气量会减少，沼气压力下降，水压间里的水会通过连通管回流到储水间，储水间的液面会上升。液面的上升，进一步挤压储气室里的沼气，完成一个“水压气”的过程。这样就使得从储气室输出沼气的压力不会大起大落，保持基本稳定。
2． 4 水压式钢筋混凝土储气柜的优缺点
目前水压式钢筋混凝土储气柜已在多个养殖场沼气工程中得到应用。从实际应用效果中可以看出水压式钢筋混凝土储气柜具有以下突出优点:
( 1) 储气柜根据“气压水、水压气”原理储存和输出沼气，不需消耗动力，节约能源，运行成本低。
( 2) 储气柜设有限压装置，过量的沼气可直排大气中，保证厌氧消化系统及储气柜安全压力; 输出沼气压力比较稳定。储气柜设置有排水管，方便维修及换水。
( 3) 储气柜体积可以做得比较大，有效储气容积可达 50 ～500 m3，储气柜的出口压力可达 1000 ～3000 Pa，适合供气距离不太远的养殖场中小型沼气工程使用。
( 4) 储气柜可建于地上，或半埋地下，施工方便。工艺简单，无机械运动部件，因而无需定期维护。储气柜坚固耐用，寿命长。但水压式钢筋混凝土储气柜也存在以下缺点:
( 1) 单个制作，不适合工厂化、规模化生产。
( 2) 在北方地区使用，水压间的水可能会结冰，因此需要采取保温措施。
目前水压式钢筋混凝土储气柜已在多个养殖场沼气工程中得到应用。从实际应用效果中可以看出水压式钢筋混凝土储气柜具有以下突出优点:
( 1) 储气柜根据“气压水、水压气”原理储存和输出沼气，不需消耗动力，节约能源，运行成本低。
( 2) 储气柜设有限压装置，过量的沼气可直排大气中，保证厌氧消化系统及储气柜安全压力; 输出沼气压力比较稳定。储气柜设置有排水管，方便维修及换水。
( 3) 储气柜体积可以做得比较大，有效储气容积可达 50 ～500 m3，储气柜的出口压力可达 1000 ～3000 Pa，适合供气距离不太远的养殖场中小型沼气工程使用。
( 4) 储气柜可建于地上，或半埋地下，施工方便。工艺简单，无机械运动部件，因而无需定期维护。储气柜坚固耐用，寿命长。但水压式钢筋混凝土储气柜也存在以下缺点:
( 1) 单个制作，不适合工厂化、规模化生产。
( 2) 在北方地区使用，水压间的水可能会结冰，因此需要采取保温措施。
3 水压式塑料储气罐
3． 1 水压式塑料储气罐的结构
水压式塑料储气罐的结构与水压式钢筋混凝土储气柜结构相似，如图 2 所示。水压式塑料储气罐主要由高强度塑料( 如高密度聚丙烯) 板材及管材焊接而成。储气罐分隔为上下两部分的空间，上部分的空间为水压间，下部分的空间为储水间。储水间内的液面至储气室顶板之间形成的密闭空间为储气室，储气室的顶板固定有连通水压间与储水间之间的连通管，储气室顶板连接伸出储气罐罐体顶部的进气管及出气管，进气管和出气管的底端与储气室相通，储水间底部接有伸出储气罐罐体之外的排水管; 储气罐的罐顶上开有观察孔，进气管和出气管穿过水压间后经观察孔穿出。限压管上部高出储气罐罐顶，下部穿过罐顶板、储气室顶板，伸入储水间的水中。限压管的底端位置比连通管的底端位置高。
3． 2 水压式塑料储气罐使用性能分析由图 2 可知，使用时，先向水压间、储水间注入一定量的水，从沼气池发酵产生的沼气由进气管进入储气室。随着沼气量的增多，储气室内气压增大，沼气压力会压向水面，储水间的水面压力相应增大，压力可将储水间里的水通过连通管压入水压间，使水压间的水位升高。当沼气压力达到设计最高压力
时，储水间的水位最低，限压管的底端高出储水间的液面，沼气可从限压管排出到大气中，完成一个“气压水”的过程。同时，设置限压管对沼气池和储气罐也起到保护作用。当用户用气时，储气室内沼气量会减少，沼气压力下降，水压间里的水在重力作用下会经连通管流进储水间，储水间的液面会上升。液面的上升，进一步挤压储气室里的沼气，沼气压力会提高，完成一个“水压气”的过程。这样循环往复，储气室的沼气压力会保持基本稳定。
3． 3 水压式塑料储气罐优缺点
3． 3． 1 水压式塑料储气罐的优点
( 1) 与储气罐配套的沼气池可满池发酵，有效提高沼气池发酵容积，并可减少浮渣的形成。无需外接动力，输出沼气压力比较稳定。
( 2) 具有较好的化学性能，耐酸、耐碱。加工性能好，可标准化生产，专业化制作。有效储气容积一般为 3 ～20 m3，沼气出口压力可达 1000 ～1500 Pa。
( 3) 储气罐结构简单，取材容易，移动安装方便，无需定期维护，寿命长，适合农村沼气农户使用，也适合城镇、机关、工厂等处理有机废弃物使用。
3． 3． 2 水压式塑料储气罐的缺点
( 1) 增加储气罐会提高农户沼气设施建造成本。
( 2) 塑料储气罐会老化，需要采取防护措施。罐内的水易结冰，不适合于北方地区使用。
3． 1 水压式塑料储气罐的结构
水压式塑料储气罐的结构与水压式钢筋混凝土储气柜结构相似，如图 2 所示。水压式塑料储气罐主要由高强度塑料( 如高密度聚丙烯) 板材及管材焊接而成。储气罐分隔为上下两部分的空间，上部分的空间为水压间，下部分的空间为储水间。储水间内的液面至储气室顶板之间形成的密闭空间为储气室，储气室的顶板固定有连通水压间与储水间之间的连通管，储气室顶板连接伸出储气罐罐体顶部的进气管及出气管，进气管和出气管的底端与储气室相通，储水间底部接有伸出储气罐罐体之外的排水管; 储气罐的罐顶上开有观察孔，进气管和出气管穿过水压间后经观察孔穿出。限压管上部高出储气罐罐顶，下部穿过罐顶板、储气室顶板，伸入储水间的水中。限压管的底端位置比连通管的底端位置高。
时，储水间的水位最低，限压管的底端高出储水间的液面，沼气可从限压管排出到大气中，完成一个“气压水”的过程。同时，设置限压管对沼气池和储气罐也起到保护作用。当用户用气时，储气室内沼气量会减少，沼气压力下降，水压间里的水在重力作用下会经连通管流进储水间，储水间的液面会上升。液面的上升，进一步挤压储气室里的沼气，沼气压力会提高，完成一个“水压气”的过程。这样循环往复，储气室的沼气压力会保持基本稳定。
3． 3 水压式塑料储气罐优缺点
3． 3． 1 水压式塑料储气罐的优点
( 1) 与储气罐配套的沼气池可满池发酵，有效提高沼气池发酵容积，并可减少浮渣的形成。无需外接动力，输出沼气压力比较稳定。
( 2) 具有较好的化学性能，耐酸、耐碱。加工性能好，可标准化生产，专业化制作。有效储气容积一般为 3 ～20 m3，沼气出口压力可达 1000 ～1500 Pa。
( 3) 储气罐结构简单，取材容易，移动安装方便，无需定期维护，寿命长，适合农村沼气农户使用，也适合城镇、机关、工厂等处理有机废弃物使用。
3． 3． 2 水压式塑料储气罐的缺点
( 1) 增加储气罐会提高农户沼气设施建造成本。
( 2) 塑料储气罐会老化，需要采取防护措施。罐内的水易结冰，不适合于北方地区使用。
4 结论
( 1) 与其他沼气储气装置相比，水压式钢筋混凝土储气柜和水压式塑料储气罐具有结构简单，施工方便，节省动力，无需定期维护，坚固耐用，使用寿命长的特点。
( 2) 水压式钢筋混凝土储气柜适合养殖场中小型沼气工程使用。根据养殖场沼气工程规模，储气柜有效容积可达 50 ～500 m3，储气压力可达 1000 ～3000 Pa。水压式塑料储气罐可标准化生产，专业化制作，有效容积一般为 3 ～ 20 m3，适合于农村沼气农户使用。----------------本文由储气柜维修公司整理发布，如需转载请注明：http://www.jshhcc.com！
( 1) 与其他沼气储气装置相比，水压式钢筋混凝土储气柜和水压式塑料储气罐具有结构简单，施工方便，节省动力，无需定期维护，坚固耐用，使用寿命长的特点。
( 2) 水压式钢筋混凝土储气柜适合养殖场中小型沼气工程使用。根据养殖场沼气工程规模，储气柜有效容积可达 50 ～500 m3，储气压力可达 1000 ～3000 Pa。水压式塑料储气罐可标准化生产，专业化制作，有效容积一般为 3 ～ 20 m3，适合于农村沼气农户使用。----------------本文由储气柜维修公司整理发布，如需转载请注明：http://www.jshhcc.com！
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