沼液沼渣进出料设备的研发与应用

王瑞谦　邢会敏　金建光　马智慧

沼气是可再生的清洁能源。既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等。

1958年，毛泽东同志在武汉、安徽等地视察农村沼气时指出：“沼气又能点灯，又能做饭，又能作肥料，要大力发展，要好好推广。”邓小平、江泽民等党和国家领导人也先后作出批示，加快发展沼气等清洁能源，造福农村百姓。

但由于技术不成熟，没有专业施工队，没有沼液沼渣进出料设备。多数沼气池出料难、寿命短、不安全。农村沼气建设一度停滞。

经过多年的科研攻关和试验，我国沼气建设技术和工艺获得重大突破。大规模的发展农村沼气成为可能。《中共中央国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见》(中发[2006]1号)指出：要加快农村新能源建设步伐，在适宜地区积极推广沼气。农业部《农业生物质能产业发展规划(2007～2015年)》提出：到2015年，农村户用沼气总数达到6000万户左右。

下面介绍一种促进农村沼气建设发展，解决沼气池出料和运输处理难题的沼液沼渣进出料设备。

一、沼液沼渣进出料设备的研发定位

1、适应农村道路条件和建筑规划布局，最大限度接近农户沼气池作业。研发三轮、四轮及牵引式沼液沼渣进出料机，适应不同地貌条件和经济发展水平。

2、适应农村沼气池沼渣沼液抽取、转运、排放的系列化进出料设备。

3、适应农村现阶段购买能力，要考虑沼气工程建设国债资金扶持补助标准。

4、满足一机多用，实现吸液，加压搅拌、转运、快速排放、远程喷雾，田间喷洒和路面洒水保洁等多种功能。

5、属于沼液抽运一体的专用机械范畴，安全性能及尺寸限值应分别符合GB 7258-2004《机动车运行安全技术条件》、GB1589-2004《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》的相关技术要求。

二、沼液沼渣进出料设备研发设计中的几个重点问题

1、行驶稳定性

由于液体在运行当中的不稳定性，在设计中，采取各种措施降低整车重心高度。包括对悬架的设计研究，以尽可能降低底盘的重心高度，对罐体的布置和断面设计的研究，最大化的降低罐体的重心高度，确保车辆的抗侧翻能力。

2、泵和抽排参数的设计计算

根据QC/T 53-2006《吸粪车》、Qc/T 652-2000《吸污车》的相关要求，以抽吸深度、最大真空度、抽排时间三项指标为依据，通过设计计算，确定合理的技术性能和结构参数。

3、整车动力传动系和动力输出的匹配

设备在运输行驶中，既要保证正常行驶，又要带动专用装置工作，因此在动力传动系统的匹配设计中，精心计算确定整车动力系统的最佳匹配方案。

4、封闭式罐体和封头裁料厚度的选择

封闭式储液罐在抽液工作状态时承受负压(罐内真空)，加压排放时承受正向压力。要根据罐体的截面形状、真空度、反向最大压力和承载量。合理的选择罐体材料，并对结构进行优化设计。

5、沼气专用泵与发动机的结合、分离机构设计为保证沼气进出料机行走的动力性能。设计离合机构及其操纵装置，使专用泵能方便的进行功能转换，并保证其使用寿命和可靠性。

三、沼液沼渣进出料设备系统构成及工作原理

奔马牌沼液沼渣进出料机主要有底盘系统(低速汽车)、储液装置、真空形成系统、进出料系统、沼气泵及吸液管路系统、喷洒装置及附加装置组成。

工作原理为：底盘系统驱动沼气专用泵工作，使储液装置内形成真空。利用内外压力差完成沼渣沼液抽取工作，由底盘系统完成运转工作。

气体运行路线：由沼气专用泵工作产生的抽取力，使储液装置内存贮的空气经四通阀进气通道进入气水分离器，经气水分离器对空气内的水分进行分离后。进入沼气专用泵，与沼气专用泵内部的润滑油混合后进入油气分离器，经油气分离器分离后通过四通阀排气通道排出，形成气体循环，使储液装置形成真空，由于内外压力差使得沼液进入储液装置。利用四通阀改变气体运行方向。是储液装置内形成正向压力，完成加压快速排放或加压喷洒工作。

四、沼液沼渣进出料设备研发创造性

1、借鉴吸污车、吸粪车的结构特点，利用低速汽车设计技术平台，充分考虑农村市场和道路实际。低成本实现沼气渣液处理功能。操作简单，维修方便。性价比高，同时开发路面洒水、叶面喷洒施肥等多种功能。

2、采用大扭矩柴油机做动力，满足一机多动力多输出需要，与普通柴油机相比，不仅具有较好的动力性能，同时可满足真空泵动力需求。

3、配装封闭式罐体结构，罐体和端头分别采用优质低碳钢板辊压和冲压成形焊接结构，保证罐体的刚度和强度；罐体断面设计时考虑尽可能降低整车重心高度；罐体内部设有防荡隔板，最大限度降低罐内液体流动冲击。保证车辆行驶稳定。

4、选用自带反加压功能的新型沼气专用泵抽气量大，效率高，结构紧凑。

5、设计离合机构及其操纵装置，实现在发动机工作状态下动力输出装置的结合和分离，使水泵能方便的进行功能转换，并保证其使用寿命和可靠性。

6、利用底盘动力带动沼气专用泵工作。罐体内负压将沼液沼渣抽吸进罐内。沼气专用泵反向工作将沼液沼渣排出罐外。

7、前端带防溢罐，后端带清淤口装置，有效防止沼液溢罐。方便清淤。

8、结合农村沼气服务体系建设和大中型养殖场沼气工程建设需要。设计并形成了系列化的产品序列。

沼液沼渣进出料设备的研发采用20多项国家专利，在专用底盘、泵动力分离机构、清淤功能、远程喷洒功能以及沼气池沉淀物气体反压冲击搅拌功能运用等方面属国内首创，在封闭式反加压农村沼气工程进出料机洒水功能的扩充及结构布置方面居国内领先水平。

五、沼液沼渣进出料设备的应用与效益

根据农业部《全国农村沼气工程建设规划》，到2010年，全国农村户用沼气总数要达到4000万户，占适宜农户的30％左右，到2020年。沼气用户达到8000万户，基本普及农村沼气。按照每台沼液沼渣进出料设备服务100-200户沼气池，沼液沼渣进出料设备将会有巨大的市场空间。

截至目前，处于国内领先水平的沼液沼渣进出料设备——奔马牌沼液沼渣进出料机系列产品已经装备应用到国内近20个省区的10000多个农村沼气服务网点，有效的支持了农村沼气服务体系建设，产生了良好的经济和社会效益。

奔马牌沼液沼渣进出料机操作简单、维护方便。零部件通用率高。容易购买，具有驾驶经验的人员均可操作使用。沼气用户可以利用该产品具有的自动抽吸和加压喷洒沼液功能，为其他沼气用户有偿提供和添加沼液及原材料，有偿抽吸沼气废液和沼渣。由于沼液可以做叶面肥、饲料添加剂，无毒无害，沼渣可以配制营养土，作有机肥，因此既可以把抽取的沼气废液和沼渣出售给蔬菜园、果木花卉园用作有机肥、还可以卖给禽畜养殖场作饲料添加剂。这样既可以有效消除人工清理沼液沼渣的诸多不便，又可以增加沼气用户收入。从而达到改善生产生活条件、促进增收、方便群众的目的，形成一种全新的商业化运作推广模式，最终实现经济效益和社会效益的高度统一。