水压式沼气池

水压式沼气池各部位名称、功能及原理

张平

藏龙可再生能源技术研究开发中心

中国·陕西·扶风中国·陕西722205 秦光沼气密封材料厂

内容提要：

本文详细地阐述了水压式沼气池的运行原理，阐明了沼气池各部位的功能，并提出了沼气池各功能部位的定名，如有效气室、无效气室、有效水压间、无效水压间、池压阀等。对设计、修建、管理沼气池有着积极的作用。

关键词：

原理零压线池压阀有效气室有效水压间

序言

此前，已有诸多前辈曾多次论述水压式沼气池的运行原理，亦提出过有效与无效气室，有效与无效水压间的概念，但未引起共鸣，故再次浅显论述，以引玉商讨，促理论提高，达高质量建池之目的。------- 张平

为了在设计丶修建丶管理户用水压式沼气池方面不带有盲目性,有效地提高技术人员及建池技术员和建池技工的技术水平，为使沼气池的建池施工更加规范, 减少漏气丶漏水的病态池,提高建池成功率，必须首先搞清楚水压式沼气池的工作原理,明白沼气池各部位的功能,才能高质量,快速度地完成建池任务。

一、水压式沼气池的运行工作原理

水压式沼气池是一个由主发酵池(间)和进出料间(管)三者相连通的容器，当给主发酵池加料进水至进出料管下端上沿以上适当位置时, 三者水位平齐，把这条三者水位平齐的液面线称作零压线，这时U型水柱压力表显示在零处。当沼气池产气后,关闭用气开关,这时沼气池气室处于密闭状态, 产生的沼会对气室壁和发酵液面产生压力，沼气就把相应体积的发酵液压入水压间和进料管(间) ,沼气池气室中的液面下降,进出料间的液面上升，同时U型水柱压力表左右两边的液面也开始下降和上升，随着产气量的增加,气室里的液面与进出料间的液面高度差不断加大，U型水柱压力表上的液面差也随之加大，由于发酵液和水的比重基本相似, 所以水柱压力表上液面差的读数等于发酵池内液面与水压间液面的高度差。

当打开开关用气时, 进出料间的发酵液回流入发酵池,液面下降,发酵池中的液面上升,其水位差越来越小,这时水柱压力表上的水位差也越来越小。当沼气用尽时,发酵池中的气室和进出料间三者的液面恢复到齐平,这时水柱压力表上的读数为零。

综合上述可知,沼气池的工作原理是：当沼气池产气时,沼气压迫发酵液进入进出料间,出现液面差而产生一种静压强。当用气时由于液面差产生的静压强使进出料间的发酵液返回发酵池,发酵池内的液面上升进入气室,迫使沼气经输气管进入燃烧器。沼气池的工作动力就在这个压字上。

二、沼气池压力大小的设计-----池压阀

沼气池进出料口下端的上沿至进出料口上端最低处边沿的高度,决定沼气池所承受最大压力的大小。这一高度设计得小,沼气池承受的最大压力就小, 这一高度设计得高,沼气池承受的最大压力就大,这一高度就决定沼气池所承受最大压力的限度。

综上所述,把这一高度我们暂时称作池压阀。（请专家研讨后定名）.

归纳起来就是：

池压阀是决定户用水压式沼气池压力大小的阀门，它的位置是沼气池中最下面出口的上沿至水压间顶端最低处边沿的高度。

例如池压阀的高度为120厘米,沼气池承受的最大压力就是120cm水柱压。表现在U型压力表上的压力也就是120cm水柱差。当产生的沼气充满气室时,使发酵池液面下降至进出料口下端上沿最高处时, 多余的沼气就会从这里逸出。如果沼气池发酵液充满水压间后,多余的发酵液就会从水压间(出料间)上沿最低处溢出,所以它的最大压力只能是120cm水柱。以此推,池压阀的高度为80cm ,沼气池的最大承受压力就是就是80cm水柱高。这种沼气池的零压线是在一个固定的位置上，当向池内增加了料液，抬高了零压线的位置，它也会在运行过程中把多余的料液从水压间顶部溢出，自动调节到原来的位置上。如果降低了零压线的位置，当沼气池在最大压力时，水压间也不会被沼液充满，多余的沼气就会从池压阀底端逸出跑掉。

了解了池压阀这一原理后,就可以根据这一原理随心所欲地设计水压式沼气池的承受压力,

三、有效气室和无效气室、有效水压间和无效水压间

什么是有效气室：

沼气池产气后,沼气压迫沼液使液面下降所排开的空间叫有效气室。

为什么把它称作有效气室呢?

是因为当沼气池运行产生的沼气，压迫零压线以下的液体进入进出料间(即水压间) ,行成的这一空间所贮存的沼气，能够在用气时被水压间回流入发酵池的液体挤压排出利用,所以把这一空间叫有效气室。

什么是无效气室？

沼气池进料加水后,所形成的零压线以上留出的空间叫无效气室。

为什么把它称作无效气室呢?

是因为用气时水压间的液体回流入发酵池至零压线时,零压线以上的空间贮存的沼气再也不能排出被利用,所以这一空间被叫作无效气室。

什么是有效水压间？

零压线以上的水压间,贮存的液体有较高的势能,所产生的静水压有排出沼气被利用的作用,所以叫作有效水压间。

什么是无效水压间?

零压线以下的水压间贮存的液体不具有排出沼气被利用的作用, 所以叫作无效水压间。

根据以上所述原理可以知道：

设计沼气池有效水压间容积的大小应与发酵池零压线以下,池压阀以上的有效气室容积大小一致，即V1=V2 ，所以沼气池的产气率和用气率与有效水压间的容积有着密切关系。

四、零压线、气位下线和水位上线

什么是零压线？

当沼气池投料装水后未运行工作时和沼气用尽时,池内的液面线叫作零压线, 它只有在沼气池未运行工作和沼气用尽时存在。

什么是气位下线？

当沼气池运行工作时,液面线不断下降,下降时所产生的这条液面线,也正好是

气水的分界面,把它称作气位下线。

什么是水位上线？

当沼气池产气工作时,水压间的液面不断上升, 把这条液面线叫作水位上

线。

气位下线和水位上线,只有在沼气池运行产生压力时存在。

这两条线是在不断地变动之中。设计合理的沼气池,当沼气池处于最大压力时,水位上线就会恰恰处于水压间的上口最低处边沿。这就是我们了解这三条线的变化的有益之处。这时,如果您向沼气池内增加了料液, 使零压线水位上升,当沼气池处于最大压力时, 水位上线上移至水压间上口最低处边沿，多余的料液就会从水压间上口最低处边沿溢出，只要您的沼气池V2=V1 ，无论您向池内加多少料液，沼气池运行后就会自动调节到原设计的零压线位置上。

在了解了以上原理后，您在设计沼气池时可以采用增大有效水压间容积的方法，（即增大有效水压间表面积）这样，在逐步加料的过程中，可以提高零压线的位置，增加发酵间的容积，提高产气率，提高单池沼气的利用率，料液也不会从水压间溢出。但是，如果您采用过于加大有效水压间表面积的方法来增大容积，就会在同等沼气产量情况下，沼气压力偏低。这也就是违反了水压式沼气池运行原理的原则，所以，在设计时应趋向合理。

五、综述

1 设计沼气池承受压力的大小取决于池压阀在池内的高度。

2 沼气池生产的沼气能够被利用的量取决于有效水压间的容积。

3 设计合理的水压式沼气池，有效水压间的容积应等于有效气室的容积, 而有效气室容积的大小又取决于池压阀设计的高度。

4 水压式沼气池是一个由发酵池和进出料间(水压间)三者相连的一个连通体，产气后料液会进入进出料间(有效水压间)不断升高,水压间任何一个地方漏水就等