沼液沼渣進出料設備的研發與應用

王瑞謙　邢會敏　金建光　馬智慧

沼氣是可再生的清潔能源。既可替代秸稈、薪柴等傳統生物質能源，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、安徽等地視察農村沼氣時指出：“沼氣又能點燈，又能做飯，又能作肥料，要大力發展，要好好推廣。”鄧小平、江澤民等黨和國家領導人也先后作出批示，加快發展沼氣等清潔能源，造福農村百姓。

但由于技術不成熟，沒有專業施工隊，沒有沼液沼渣進出料設備。多數沼氣池出料難、壽命短、不安全。農村沼氣建設一度停滯。

經過多年的科研攻關和試驗，我國沼氣建設技術和工藝獲得重大突破。大規模的發展農村沼氣成為可能?！吨泄仓醒雵鴦赵宏P于推進社會主義新農村建設的若干意見》(中發[2006]1號)指出：要加快農村新能源建設步伐，在適宜地區積極推廣沼氣。農業部《農業生物質能產業發展規劃(2007～2015年)》提出：到2015年，農村戶用沼氣總數達到6000萬戶左右。

下面介紹一種促進農村沼氣建設發展，解決沼氣池出料和運輸處理難題的沼液沼渣進出料設備。

一、沼液沼渣進出料設備的研發定位

1、適應農村道路條件和建筑規劃布局，最大限度接近農戶沼氣池作業。研發三輪、四輪及牽引式沼液沼渣進出料機，適應不同地貌條件和經濟發展水平。

2、適應農村沼氣池沼渣沼液抽取、轉運、排放的系列化進出料設備。

3、適應農村現階段購買能力，要考慮沼氣工程建設國債資金扶持補助標準。

4、滿足一機多用，實現吸液，加壓攪拌、轉運、快速排放、遠程噴霧，田間噴灑和路面灑水保潔等多種功能。

5、屬于沼液抽運一體的專用機械范疇，安全性能及尺寸限值應分別符合GB 7258-2004《機動車運行安全技術條件》、GB1589-2004《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值》的相關技術要求。

二、沼液沼渣進出料設備研發設計中的幾個重點問題

1、行駛穩定性

由于液體在運行當中的不穩定性，在設計中，采取各種措施降低整車重心高度。包括對懸架的設計研究，以盡可能降低底盤的重心高度，對罐體的布置和斷面設計的研究，最大化的降低罐體的重心高度，確保車輛的抗側翻能力。

2、泵和抽排參數的設計計算

根據QC/T 53-2006《吸糞車》、Qc/T 652-2000《吸污車》的相關要求，以抽吸深度、最大真空度、抽排時間三項指標為依據，通過設計計算，確定合理的技術性能和結構參數。

3、整車動力傳動系和動力輸出的匹配

設備在運輸行駛中，既要保證正常行駛，又要帶動專用裝置工作，因此在動力傳動系統的匹配設計中，精心計算確定整車動力系統的最佳匹配方案。

4、封閉式罐體和封頭裁料厚度的選擇

封閉式儲液罐在抽液工作狀態時承受負壓(罐內真空)，加壓排放時承受正向壓力。要根據罐體的截面形狀、真空度、反向最大壓力和承載量。合理的選擇罐體材料，并對結構進行優化設計。

5、沼氣專用泵與發動機的結合、分離機構設計為保證沼氣進出料機行走的動力性能。設計離合機構及其操縱裝置，使專用泵能方便的進行功能轉換，并保證其使用壽命和可靠性。

三、沼液沼渣進出料設備系統構成及工作原理

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

工作原理為：底盤系統驅動沼氣專用泵工作，使儲液裝置內形成真空。利用內外壓力差完成沼渣沼液抽取工作，由底盤系統完成運轉工作。

氣體運行路線：由沼氣專用泵工作產生的抽取力，使儲液裝置內存貯的空氣經四通閥進氣通道進入氣水分離器，經氣水分離器對空氣內的水分進行分離后。進入沼氣專用泵，與沼氣專用泵內部的潤滑油混合后進入油氣分離器，經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，使儲液裝置形成真空，由于內外壓力差使得沼液進入儲液裝置。利用四通閥改變氣體運行方向。是儲液裝置內形成正向壓力，完成加壓快速排放或加壓噴灑工作。

四、沼液沼渣進出料設備研發創造性

1、借鑒吸污車、吸糞車的結構特點，利用低速汽車設計技術平臺，充分考慮農村市場和道路實際。低成本實現沼氣渣液處理功能。操作簡單，維修方便。性價比高，同時開發路面灑水、葉面噴灑施肥等多種功能。

2、采用大扭矩柴油機做動力，滿足一機多動力多輸出需要，與普通柴油機相比，不僅具有較好的動力性能，同時可滿足真空泵動力需求。

3、配裝封閉式罐體結構，罐體和端頭分別采用優質低碳鋼板輥壓和沖壓成形焊接結構，保證罐體的剛度和強度；罐體斷面設計時考慮盡可能降低整車重心高度；罐體內部設有防蕩隔板，最大限度降低罐內液體流動沖擊。保證車輛行駛穩定。

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，結構緊湊。

5、設計離合機構及其操縱裝置，實現在發動機工作狀態下動力輸出裝置的結合和分離，使水泵能方便的進行功能轉換，并保證其使用壽命和可靠性。

6、利用底盤動力帶動沼氣專用泵工作。罐體內負壓將沼液沼渣抽吸進罐內。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、結合農村沼氣服務體系建設和大中型養殖場沼氣工程建設需要。設計并形成了系列化的產品序列。

沼液沼渣進出料設備的研發采用20多項國家專利，在專用底盤、泵動力分離機構、清淤功能、遠程噴灑功能以及沼氣池沉淀物氣體反壓沖擊攪拌功能運用等方面屬國內首創，在封閉式反加壓農村沼氣工程進出料機灑水功能的擴充及結構布置方面居國內領先水平。

五、沼液沼渣進出料設備的應用與效益

根據農業部《全國農村沼氣工程建設規劃》，到2010年，全國農村戶用沼氣總數要達到4000萬戶，占適宜農戶的30％左右，到2020年。沼氣用戶達到8000萬戶，基本普及農村沼氣。按照每臺沼液沼渣進出料設備服務100-200戶沼氣池，沼液沼渣進出料設備將會有巨大的市場空間。

截至目前，處于國內領先水平的沼液沼渣進出料設備——奔馬牌沼液沼渣進出料機系列產品已經裝備應用到國內近20個省區的10000多個農村沼氣服務網點，有效的支持了農村沼氣服務體系建設，產生了良好的經濟和社會效益。

奔馬牌沼液沼渣進出料機操作簡單、維護方便。零部件通用率高。容易購買，具有駕駛經驗的人員均可操作使用。沼氣用戶可以利用該產品具有的自動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，沼渣可以配制營養土，作有機肥，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肥、還可以賣給禽畜養殖場作飼料添加劑。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。從而達到改善生產生活條件、促進增收、方便群眾的目的，形成一種全新的商業化運作推廣模式，最終實現經濟效益和社會效益的高度統一。