沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

王瑞謙　邢會(huì)敏　金建光　馬智慧

沼氣是可再生的清潔能源。既可替代秸稈、薪柴等傳統(tǒng)生物質(zhì)能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明顯高于秸稈、薪柴、煤炭等。

1958年，毛澤東同志在武漢、安徽等地視察農(nóng)村沼氣時(shí)指出：“沼氣又能點(diǎn)燈，又能做飯，又能作肥料，要大力發(fā)展，要好好推廣?！编囆∑健⒔瓭擅竦赛h和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人也先后作出批示，加快發(fā)展沼氣等清潔能源，造福農(nóng)村百姓。

但由于技術(shù)不成熟，沒有專業(yè)施工隊(duì)，沒有沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備。多數(shù)沼氣池出料難、壽命短、不安全。農(nóng)村沼氣建設(shè)一度停滯。

經(jīng)過多年的科研攻關(guān)和試驗(yàn)，我國(guó)沼氣建設(shè)技術(shù)和工藝獲得重大突破。大規(guī)模的發(fā)展農(nóng)村沼氣成為可能?！吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的若干意見》(中發(fā)[2006]1號(hào))指出：要加快農(nóng)村新能源建設(shè)步伐，在適宜地區(qū)積極推廣沼氣。農(nóng)業(yè)部《農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2007～2015年)》提出：到2015年，農(nóng)村戶用沼氣總數(shù)達(dá)到6000萬戶左右。

下面介紹一種促進(jìn)農(nóng)村沼氣建設(shè)發(fā)展，解決沼氣池出料和運(yùn)輸處理難題的沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備。

一、沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備的研發(fā)定位

1、適應(yīng)農(nóng)村道路條件和建筑規(guī)劃布局，最大限度接近農(nóng)戶沼氣池作業(yè)。研發(fā)三輪、四輪及牽引式沼液沼渣進(jìn)出料機(jī)，適應(yīng)不同地貌條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

2、適應(yīng)農(nóng)村沼氣池沼渣沼液抽取、轉(zhuǎn)運(yùn)、排放的系列化進(jìn)出料設(shè)備。

3、適應(yīng)農(nóng)村現(xiàn)階段購(gòu)買能力，要考慮沼氣工程建設(shè)國(guó)債資金扶持補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)。

4、滿足一機(jī)多用，實(shí)現(xiàn)吸液，加壓攪拌、轉(zhuǎn)運(yùn)、快速排放、遠(yuǎn)程噴霧，田間噴灑和路面灑水保潔等多種功能。

5、屬于沼液抽運(yùn)一體的專用機(jī)械范疇，安全性能及尺寸限值應(yīng)分別符合GB 7258-2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》、GB1589-2004《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》的相關(guān)技術(shù)要求。

二、沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重點(diǎn)問題

1、行駛穩(wěn)定性

由于液體在運(yùn)行當(dāng)中的不穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)中，采取各種措施降低整車重心高度。包括對(duì)懸架的設(shè)計(jì)研究，以盡可能降低底盤的重心高度，對(duì)罐體的布置和斷面設(shè)計(jì)的研究，最大化的降低罐體的重心高度，確保車輛的抗側(cè)翻能力。

2、泵和抽排參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)QC/T 53-2006《吸糞車》、Qc/T 652-2000《吸污車》的相關(guān)要求，以抽吸深度、最大真空度、抽排時(shí)間三項(xiàng)指標(biāo)為依據(jù)，通過設(shè)計(jì)計(jì)算，確定合理的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3、整車動(dòng)力傳動(dòng)系和動(dòng)力輸出的匹配

設(shè)備在運(yùn)輸行駛中，既要保證正常行駛，又要帶動(dòng)專用裝置工作，因此在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)中，精心計(jì)算確定整車動(dòng)力系統(tǒng)的最佳匹配方案。

4、封閉式罐體和封頭裁料厚度的選擇

封閉式儲(chǔ)液罐在抽液工作狀態(tài)時(shí)承受負(fù)壓(罐內(nèi)真空)，加壓排放時(shí)承受正向壓力。要根據(jù)罐體的截面形狀、真空度、反向最大壓力和承載量。合理的選擇罐體材料，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5、沼氣專用泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)合、分離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為保證沼氣進(jìn)出料機(jī)行走的動(dòng)力性能。設(shè)計(jì)離合機(jī)構(gòu)及其操縱裝置，使專用泵能方便的進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換，并保證其使用壽命和可靠性。

三、沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

奔馬牌沼液沼渣進(jìn)出料機(jī)主要有底盤系統(tǒng)(低速汽車)、儲(chǔ)液裝置、真空形成系統(tǒng)、進(jìn)出料系統(tǒng)、沼氣泵及吸液管路系統(tǒng)、噴灑裝置及附加裝置組成。

工作原理為：底盤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)沼氣專用泵工作，使儲(chǔ)液裝置內(nèi)形成真空。利用內(nèi)外壓力差完成沼渣沼液抽取工作，由底盤系統(tǒng)完成運(yùn)轉(zhuǎn)工作。

氣體運(yùn)行路線：由沼氣專用泵工作產(chǎn)生的抽取力，使儲(chǔ)液裝置內(nèi)存貯的空氣經(jīng)四通閥進(jìn)氣通道進(jìn)入氣水分離器，經(jīng)氣水分離器對(duì)空氣內(nèi)的水分進(jìn)行分離后。進(jìn)入沼氣專用泵，與沼氣專用泵內(nèi)部的潤(rùn)滑油混合后進(jìn)入油氣分離器，經(jīng)油氣分離器分離后通過四通閥排氣通道排出，形成氣體循環(huán)，使儲(chǔ)液裝置形成真空，由于內(nèi)外壓力差使得沼液進(jìn)入儲(chǔ)液裝置。利用四通閥改變氣體運(yùn)行方向。是儲(chǔ)液裝置內(nèi)形成正向壓力，完成加壓快速排放或加壓噴灑工作。

四、沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備研發(fā)創(chuàng)造性

1、借鑒吸污車、吸糞車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用低速汽車設(shè)計(jì)技術(shù)平臺(tái)，充分考慮農(nóng)村市場(chǎng)和道路實(shí)際。低成本實(shí)現(xiàn)沼氣渣液處理功能。操作簡(jiǎn)單，維修方便。性價(jià)比高，同時(shí)開發(fā)路面灑水、葉面噴灑施肥等多種功能。

2、采用大扭矩柴油機(jī)做動(dòng)力，滿足一機(jī)多動(dòng)力多輸出需要，與普通柴油機(jī)相比，不僅具有較好的動(dòng)力性能，同時(shí)可滿足真空泵動(dòng)力需求。

3、配裝封閉式罐體結(jié)構(gòu)，罐體和端頭分別采用優(yōu)質(zhì)低碳鋼板輥壓和沖壓成形焊接結(jié)構(gòu)，保證罐體的剛度和強(qiáng)度；罐體斷面設(shè)計(jì)時(shí)考慮盡可能降低整車重心高度；罐體內(nèi)部設(shè)有防蕩隔板，最大限度降低罐內(nèi)液體流動(dòng)沖擊。保證車輛行駛穩(wěn)定。

4、選用自帶反加壓功能的新型沼氣專用泵抽氣量大，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。

5、設(shè)計(jì)離合機(jī)構(gòu)及其操縱裝置，實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下動(dòng)力輸出裝置的結(jié)合和分離，使水泵能方便的進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換，并保證其使用壽命和可靠性。

6、利用底盤動(dòng)力帶動(dòng)沼氣專用泵工作。罐體內(nèi)負(fù)壓將沼液沼渣抽吸進(jìn)罐內(nèi)。沼氣專用泵反向工作將沼液沼渣排出罐外。

7、前端帶防溢罐，后端帶清淤口裝置，有效防止沼液溢罐。方便清淤。

8、結(jié)合農(nóng)村沼氣服務(wù)體系建設(shè)和大中型養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程建設(shè)需要。設(shè)計(jì)并形成了系列化的產(chǎn)品序列。

沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備的研發(fā)采用20多項(xiàng)國(guó)家專利，在專用底盤、泵動(dòng)力分離機(jī)構(gòu)、清淤功能、遠(yuǎn)程噴灑功能以及沼氣池沉淀物氣體反壓沖擊攪拌功能運(yùn)用等方面屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，在封閉式反加壓農(nóng)村沼氣工程進(jìn)出料機(jī)灑水功能的擴(kuò)充及結(jié)構(gòu)布置方面居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

五、沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備的應(yīng)用與效益

根據(jù)農(nóng)業(yè)部《全國(guó)農(nóng)村沼氣工程建設(shè)規(guī)劃》，到2010年，全國(guó)農(nóng)村戶用沼氣總數(shù)要達(dá)到4000萬戶，占適宜農(nóng)戶的30％左右，到2020年。沼氣用戶達(dá)到8000萬戶，基本普及農(nóng)村沼氣。按照每臺(tái)沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備服務(wù)100-200戶沼氣池，沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備將會(huì)有巨大的市場(chǎng)空間。

截至目前，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的沼液沼渣進(jìn)出料設(shè)備——奔馬牌沼液沼渣進(jìn)出料機(jī)系列產(chǎn)品已經(jīng)裝備應(yīng)用到國(guó)內(nèi)近20個(gè)省區(qū)的10000多個(gè)農(nóng)村沼氣服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，有效的支持了農(nóng)村沼氣服務(wù)體系建設(shè)，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

奔馬牌沼液沼渣進(jìn)出料機(jī)操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。零部件通用率高。容易購(gòu)買，具有駕駛經(jīng)驗(yàn)的人員均可操作使用。沼氣用戶可以利用該產(chǎn)品具有的自動(dòng)抽吸和加壓噴灑沼液功能，為其他沼氣用戶有償提供和添加沼液及原材料，有償抽吸沼氣廢液和沼渣。由于沼液可以做葉面肥、飼料添加劑，無毒無害，沼渣可以配制營(yíng)養(yǎng)土，作有機(jī)肥，因此既可以把抽取的沼氣廢液和沼渣出售給蔬菜園、果木花卉園用作有機(jī)肥、還可以賣給禽畜養(yǎng)殖場(chǎng)作飼料添加劑。這樣既可以有效消除人工清理沼液沼渣的諸多不便，又可以增加沼氣用戶收入。從而達(dá)到改善生產(chǎn)生活條件、促進(jìn)增收、方便群眾的目的，形成一種全新的商業(yè)化運(yùn)作推廣模式，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的高度統(tǒng)一。