專利名稱：有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，特別涉及一種集沼氣池、沼肥輸出池、果蔬種植棚、豬舍、牛舍、果蔬儲藏窖和管護用房等土建結(jié)構(gòu)七位于一體的多功能有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置。
背景技術(shù)：
沼氣是以甲烷及二氧化碳為主，并含有少量的氫、氮、氧及硫化氫等多種物質(zhì)的可燃性氣體，這種干凈、可再生、資源豐富的優(yōu)質(zhì)燃料是有機質(zhì)在厭氧和適當?shù)臏囟?、濕度及酸堿度的條件下經(jīng)過微生物發(fā)酵產(chǎn)生的。根據(jù)實驗，在燃燒熱能轉(zhuǎn)換中，農(nóng)作物廢棄部分的能源轉(zhuǎn)換率為10％，畜禽糞便能源轉(zhuǎn)換率為18％，薪柴能源轉(zhuǎn)換率為15％，而沼氣的能源轉(zhuǎn)換率可以達到60％，是一種廉價的高效能源。在我國北方冬季由于地溫低，影響沼氣容器內(nèi)發(fā)酵原料的發(fā)酵溫度，發(fā)酵溫度低導(dǎo)致熱效率低，產(chǎn)氣少，是沼氣氣壓不足的“瓶頸”問題。
在我國北方冬季溫室養(yǎng)殖和種植通常依靠單一的自然日光和薪炭燃燒增加室溫，為避免冷空氣侵入，一般將室內(nèi)封閉，由于空氣不流通，植物光合作用所必需的二氧化碳氣體嚴重不足，影響植物正常生產(chǎn)；由于溫室內(nèi)空氣不流通，供氧嚴重不足和因氣溫低，動物長時間處于氧饑餓狀態(tài)，增重緩慢，影響冬季動物養(yǎng)殖增重和肉品質(zhì)量。
目前我國北方冬季溫室果蔬生產(chǎn)和冬季溫室動物養(yǎng)殖都是分開實施的，沒有合理的進行綜合開發(fā)利用，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高、經(jīng)濟效益低，浪費能源、污染生態(tài)環(huán)境，不利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和生態(tài)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題而提供一種集沼氣池、沼肥輸出池、果蔬種植棚、豬舍、牛舍、果蔬儲藏窖和管護用房等土建結(jié)構(gòu)于一體的多功能有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，使有機質(zhì)再生沼氣能源，能源利用率高，實現(xiàn)生態(tài)型綜合開發(fā)利用。
本實用新型采用的技術(shù)方案一種有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，包括日光溫室、管護用房，其日光溫室內(nèi)建有豬舍、果蔬種植棚、牛舍，豬舍內(nèi)建有沼氣池、沼肥輸出池，果蔬種植棚地面下建有果蔬儲藏窖。
所述的日光溫室坐落南北方向且向南偏西23°，日光溫室的北、東、南側(cè)基礎(chǔ)墻面外側(cè)設(shè)有防凍保溫夾層，用塊狀鍋爐灰渣充填。
所述的豬舍建于日光溫室內(nèi)西側(cè)，豬舍與牛舍及果蔬種植棚由隔墻隔開，前后墻開設(shè)有通風(fēng)窗，屋頂結(jié)構(gòu)為鋼制桁架，南北向屋頂面坡度為10°，屋頂面鋪設(shè)有保溫苯板和防水石棉瓦。
所述的果蔬種植棚和牛舍分別建于日光溫室內(nèi)東側(cè)南北向的中心分界處兩側(cè)，中心分界處由鐵管支撐，果蔬種植棚位于南側(cè)，牛舍位于北側(cè)，所述的果蔬種植棚與牛舍南北向交界處，即南部果蔬種植棚的圓弧形鋼制桁架膜棚頂高于北部牛舍的坡度鋼制桁架屋面，形成一個迎風(fēng)立面，并開設(shè)有通風(fēng)窗。
所述的果蔬種植棚為半棚圓弧式鋼制桁架結(jié)構(gòu)，表面覆蓋有無滴防塵棚膜。
所述的牛舍由鋼制桁架建成坡度為10°的半坡式屋頂，屋頂鋪設(shè)有厚苯板及石棉瓦，后墻開設(shè)有通風(fēng)窗。
所述的沼氣池設(shè)置在豬舍中部地下，為筒式井壁，池壁及池底敷設(shè)有三個閉合循環(huán)回路熱水管路，由循環(huán)水泵驅(qū)動。
所述的沼氣池頂部為半球式凸拱形，底部為半球式凹拱形，中部為圓筒形，沼氣池頂部設(shè)置有出氣口和安全閥門及進料口，沼氣池夾層壁中敷設(shè)有地熱加熱管。
所述的沼氣池底部設(shè)置有出料口，通過沼肥輸出管路連通沼氣池東側(cè)設(shè)置的沼肥輸出池。
所述的管護用房建于日光溫室外西側(cè)，管護用房上安裝有太陽能熱水器，管護用房內(nèi)安裝有燃氣、燃煤兩用常壓鍋爐及管路循環(huán)泵。
本實用新型所具有的積極有益效果1.解決了我國北方冬季溫室分開養(yǎng)殖和種植而消耗和浪費能源、污染環(huán)境、植物二氧化碳供給不足和動物氧饑餓的問題，合理設(shè)置溫室內(nèi)養(yǎng)殖種植布局，使冬季溫室果蔬生產(chǎn)和動物養(yǎng)殖同時進行，達到植物和動物在同一空間內(nèi)相互依賴，互為有利條件，形成生態(tài)型空間小氣候良性循環(huán)，有機質(zhì)再生沼氣能源，開發(fā)能源，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和生態(tài)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展；2.解決了傳統(tǒng)沼氣池內(nèi)因冬季溫度低影響發(fā)酵原料的發(fā)酵溫度導(dǎo)致產(chǎn)氣少，沼氣氣壓不足的“瓶頸”問題，溫室建筑獨特，可以利用北方冬季最佳光照角度，使熱效率提高，沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣快，氣量足，提高生產(chǎn)效率，較傳統(tǒng)沼氣池可提高產(chǎn)氣量8-10倍；3.解決了北方冬季溫室養(yǎng)殖和種植能源不足的問題，使可再生有機質(zhì)得到開發(fā)利用，集沼氣池、沼肥輸出池、果蔬種植棚、豬舍、牛舍、果蔬儲藏窖和管護用房等土建結(jié)構(gòu)七位于一體，實現(xiàn)生態(tài)型綜合開發(fā)，綜合利用。
4.本實用新型建筑結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，有利于保護生態(tài)環(huán)境，適于我國北方寒帶和亞寒帶地區(qū)使用。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖；圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖；圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖的左視圖；圖4為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖的右視圖；圖5為本實用新型的沼氣池結(jié)構(gòu)示意圖的主視圖；圖6為本實用新型的工作原理圖。
具體實施方式
參閱圖1、圖2所示，一種有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，主要包括果蔬種植棚1、果蔬儲藏窖2、牛舍3、豬舍4、沼氣池5、沼肥輸出池6、管護用房7等七位于一體的土建結(jié)構(gòu)，選用鋼材、紅磚、毛石、水泥、0.12mm無滴大棚膜等建筑材料建造，總面積為2,060平方米，坐落南北方向且向南偏西23°，可以充分利用北方冬季的最佳陽光入射角，保持早8:30時至晚16:00時約7.5小時的光照。除輔助建筑管護用房7外，其余主體土建結(jié)構(gòu)為東西向長100米，南北向?qū)?0米，面積為2,000m2的自然日光溫室，其中240m2用于建豬舍4及沼氣池5；880m2用于養(yǎng)牛；880m2用于種植果蔬。所述的溫室的北、東、南側(cè)均用370mm空心磚砌筑，基礎(chǔ)墻面外側(cè)加設(shè)1.5米深、0.5米寬的防凍保溫夾層，用塊狀鍋爐灰渣充填。
所述的日光溫室內(nèi)地面上可劃分為豬舍4、果蔬種植棚1、牛舍3三部分，由隔墻隔開；位于果蔬種植棚1地面下0.5-0.8米深處建有一處高2米、寬4米、長8米，計64立方米的果蔬儲藏窖2，可充分利用溫室內(nèi)地下空間用于溫室內(nèi)果蔬儲藏，解決返季果蔬市場供應(yīng)的問題。
所述的日光溫室內(nèi)設(shè)置和安裝有現(xiàn)有技術(shù)的種植滴灌、地熱設(shè)施，及沼氣輸送管路、儲水罐，以及飼料加工、種植耕作設(shè)備及工具等，在一個養(yǎng)殖周期內(nèi)，可養(yǎng)仔豬140頭，架子牛140頭；種植蔬菜800m2，窖藏果菜50m3，年產(chǎn)沼氣15,600m3。
所述的豬舍4建于日光溫室內(nèi)西側(cè)，南北向?qū)?0米、東西向長12米位置，計240平方米區(qū)域，分隔成四個存欄，具批次存欄140頭養(yǎng)育肥豬的生產(chǎn)能力，其建筑前后墻高2.5米，前后墻開設(shè)1.5×1.5m窗12個，用于通風(fēng)，屋頂為鋼制桁架結(jié)構(gòu)，間距800mm，南北向雙坡滾水屋頂面坡度為10°，屋頂面鋪設(shè)有6cm厚苯板保溫和石棉瓦防水。
同時參閱圖3所示，所述的果蔬種植棚1和牛舍3分別建于溫室內(nèi)東側(cè)南北向?qū)?0米的中心分界處南北位置，中心分界處由多根5米高鐵管支撐，果蔬種植棚1位于南側(cè)，牛舍3位于北側(cè)，達到溫室內(nèi)二氧化碳和氧氣互補的生態(tài)功能。果蔬種植棚1南北向?qū)?0米、東西向長88米，計880平方米區(qū)域，用于果蔬種植，可利用面積為836平方米(約1.25畝)，種植新奇特返季果、蔬，每年可輪作34茬。果蔬種植棚1為半棚圓弧式鋼制桁架結(jié)構(gòu)，棚高5米，弧度R＝12.86米，南棚腳與地面夾角45°，各桁架間距寬0.8米，半棚圓弧式鋼制桁架表面覆蓋有無滴防塵棚膜，棚膜采用0.12mm無滴防塵薄膜。
所述的牛舍3南北向?qū)?0米、東西向長88米，為飼養(yǎng)育肥牛的場地，牛欄雙向排列，具批次存欄140頭育肥牛的生產(chǎn)能力。在半棚式5米高鐵管支撐從地平面3.5米處與2.5米高后墻(后墻厚度0.37米)，用多根間距0.8米的鋼制桁架搭建成10°坡度的半坡滾水屋頂，屋頂鋪設(shè)有6cm厚苯板及石棉瓦保溫防水，后墻開設(shè)9個1.5×1.5米的窗和1個門，用于通風(fēng)及通行。
所述的果蔬種植棚1與牛舍3南北向交界處，即南部果蔬種植棚1的圓弧形鋼制桁架塑薄膜棚頂高于北部的牛舍3的10°坡度鋼制桁架保溫防水屋面，形成一個1.5米高的迎風(fēng)立面，每隔2米開設(shè)一個1.5×2米機動式通風(fēng)窗，通風(fēng)窗采用現(xiàn)有通軸式卷簾機開關(guān)，減輕勞動強度；冬季通風(fēng)窗關(guān)閉，并用兩層紙被、草苫封閉立面，保持室內(nèi)溫度，夏季打開通風(fēng)窗通風(fēng)，由于有足夠的高度和通風(fēng)立面，可以保證室內(nèi)空氣流通，不影響夏季動植物的生長。
參閱圖4所示，所述的輔助建筑管護用房7建于溫室外西側(cè)，東西向長5米，南北向?qū)?2米，計60平方米區(qū)域，為磚混結(jié)構(gòu)，集管護、生活、休息兼鍋爐室為一體，鍋爐室內(nèi)設(shè)置有0.1噸燃氣、燃煤兩用常壓鍋爐701一臺，管路循環(huán)泵702一臺，用于為沼氣池5供熱增溫。管護用房7的房頂上設(shè)有太陽能熱水器8，供沼氣池5輔助供熱用。
參閱圖5所示，所述的沼氣池5設(shè)置在豬舍4中部的地下，采用90年代興起的地熱設(shè)施，沼氣池5砌成筒式井壁，無頂蓋，池壁及凹拱形池底按300mm間距、三個閉合循環(huán)回路敷設(shè)有聚氯乙烯(PVC)熱水管路，分別是①是沼氣加熱水管路，②是太陽能加熱水管路，③是予熱加熱管路，設(shè)計進水端溫度80℃、回水端溫度40℃，由循環(huán)水泵驅(qū)動。沼氣池5夾層壁中敷設(shè)有300延長米的聚氯乙烯(PVC)(4時)地熱加熱管501，通過煤、氣兩用小型鍋爐和太陽能熱水器8作為啟動能源加熱，達到設(shè)計溫度時，通過沼氣池5壁中設(shè)置的地熱加熱管501增溫，使沼氣池5內(nèi)的溫度始終保持在40-50℃沼氣發(fā)生最佳溫度。據(jù)測試，當沼氣發(fā)酵溫度達到40-50℃時，容積為36.16m3的沼氣池5每m3最高峰時日產(chǎn)沼氣達到1.5m3，平均(冬季、夏季平均值與新料和陳料的平均值)每立方米日產(chǎn)沼氣可以達到1.2m3，年產(chǎn)沼氣約可達到15,600m3，溫室的照明、取暖、管護人員生活等熱源的獲得可全部來源于自產(chǎn)沼氣。當夏季沼氣高產(chǎn)期時，可將剩余沼氣經(jīng)冷凝壓縮機液化后，裝罐提供出售。
所述的沼氣池5為類球狀，頂部為半球式凸拱形，底部為半球式凹拱形，中部壁身為圓筒形，筒體直徑4.9米，內(nèi)壁高2.6米，頂部凸拱形球缺高1.0米，底部凹拱形球缺高0.4米。沼氣池5為壓力容器，產(chǎn)氣高峰值時，其內(nèi)壓力可達4.9個大氣壓，要求按壓力容器標準用鋼筋砼澆注，并在沼氣池5頂部設(shè)置有出氣口504及安全閥門。沼氣池5的頂部設(shè)置有兩個對稱的進料口503，通過長塑鋼管將進料引入沼氣池5內(nèi)，塑鋼管一端與沼氣池5的頂部密封結(jié)合，另一端延伸至沼氣池5內(nèi)，距凹拱形池底內(nèi)0.5米處。出料口502設(shè)置在沼氣池5底部，通過3.5米長度的沼肥輸出管路9連通沼肥輸出池6，依靠沼氣池5內(nèi)形成的沼氣壓力將其底部的沼渣壓出至沼肥輸出池6，沼肥輸出池6設(shè)置在沼氣池5東側(cè)3.5米處，沼肥輸出池6底部與沼氣池5底部通過沼肥輸出管路9相通。
參閱圖6所示，本實用新型的工作原理根據(jù)溫室內(nèi)動植物相互依賴、互為有利因素的生物生長原理，集沼氣池、沼肥輸出池、果蔬種植棚、豬舍、牛舍、果蔬儲藏窖和管護用房等土建結(jié)構(gòu)七位于一體，以再生沼氣為能源，在自然日光溫室內(nèi)集日光、沼氣和動物身體散發(fā)的熱量為溫室熱源，以動物排泄糞便為沼氣產(chǎn)生的原料，以沼渣和沼液做為溫室內(nèi)植物生長的生態(tài)有機肥料，以動物呼出的二氧化碳做為植物生長氣肥的補充，以植物通過光合作用產(chǎn)生的氧氣做為動物在溫室內(nèi)飼養(yǎng)氧氣的補充，以沼氣產(chǎn)生的熱量和熱源做為沼氣池池內(nèi)溫度的提升和管護人員生活能源及溫室內(nèi)生產(chǎn)照明，在一定的單元溫室內(nèi)形成了一個自成體系，以生態(tài)可再生能源沼氣為主體的良性循環(huán)的小氣候，具有極好可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)功能。
權(quán)利要求1.一種有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，包括日光溫室、管護用房，其特征在于日光溫室內(nèi)建有豬舍(4)、果蔬種植棚(1)、牛舍(3)，豬舍(4)內(nèi)建有沼氣池(5)、沼肥輸出池(6)，果蔬種植棚(1)地面下建有果蔬儲藏窖(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的日光溫室坐落南北方向且向南偏西23°，日光溫室的北、東、南側(cè)基礎(chǔ)墻面外側(cè)設(shè)有防凍保溫夾層，用塊狀鍋爐灰渣充填。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的豬舍(4)建于日光溫室內(nèi)西側(cè)，豬舍(4)與牛舍(3)及果蔬種植棚(1)由隔墻隔開，前后墻開設(shè)有通風(fēng)窗，屋頂結(jié)構(gòu)為鋼制桁架，南北向屋頂面坡度為10°，屋頂面鋪設(shè)有保溫苯板和防水石棉瓦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的果蔬種植棚(1)和牛舍(3)分別建于日光溫室內(nèi)東側(cè)南北向的中心分界處兩側(cè)，中心分界處由鐵管支撐，果蔬種植棚(1)位于南側(cè)，牛舍(3)位于北側(cè)，所述的果蔬種植棚(1)與牛舍(3)南北向交界處，即南部果蔬種植棚(1)的圓弧形鋼制桁架膜棚頂高于北部牛舍(3)的坡度鋼制桁架屋面，形成一個迎風(fēng)立面，并開設(shè)有通風(fēng)窗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的果蔬種植棚(1)為半棚圓弧式鋼制桁架結(jié)構(gòu)，表面覆蓋有無滴防塵棚膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的牛舍(3)由鋼制桁架建成坡度為10°的半坡式屋頂，屋頂鋪設(shè)有厚苯板及石棉瓦，后墻開設(shè)有通風(fēng)窗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的沼氣池(5)設(shè)置在豬舍(4)中部地下，為筒式井壁，池壁及池底敷設(shè)有三個閉合循環(huán)回路熱水管路，由循環(huán)水泵驅(qū)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的沼氣池(5)頂部為半球式凸拱形，底部為半球式凹拱形，中部為圓筒形，沼氣池(5)頂部設(shè)置有出氣口(504)和安全閥門及進料口(503)，沼氣池(5)夾層壁中敷設(shè)有地熱加熱管(501)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的沼氣池(5)底部設(shè)置有出料口(502)，通過沼肥輸出管路(9)連通沼氣池(5)東側(cè)設(shè)置的沼肥輸出池(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，其特征在于所述的管護用房(7)建于日光溫室外西側(cè)，管護用房(7)上安裝有太陽能熱水器(8)，管護用房(7)內(nèi)安裝有燃氣、燃煤兩用常壓鍋爐(701)及管路循環(huán)泵(702)。
專利摘要本實用新型涉及一種有機生態(tài)環(huán)保型沼氣能源綜合開發(fā)利用裝置，包括日光溫室、管護用房，其日光溫室內(nèi)建有豬舍、果蔬種植棚、牛舍，豬舍內(nèi)建有沼氣池、沼肥輸出池，果蔬種植棚地面下建有果蔬儲藏窖。解決了我國北方冬季溫室分開養(yǎng)殖和種植消耗和浪費能源、污染環(huán)境、植物二氧化碳供給不足和動物氧饑餓的問題，合理設(shè)置溫室內(nèi)養(yǎng)殖種植布局，使冬季溫室果蔬生產(chǎn)和動物養(yǎng)殖同時進行，有機質(zhì)再生沼氣能源，開發(fā)能源，節(jié)約能源，能源利用率高，實現(xiàn)生態(tài)型綜合開發(fā)利用，有利于保護生態(tài)環(huán)境，適于我國北方寒帶和亞寒帶地區(qū)使用。
文檔編號A01K1/02GK2764771SQ20042011248
公開日2006年3月15日 申請日期2004年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者夏中軍 申請人:夏中軍