太阳能玻璃钢沼气池的设计与性能测试（一）

    2.3 玻璃钢沼气池罐体的强度校核

    在对玻璃钢沼气池罐体上下半球进行校核时，分别求出载荷单独作用时的应力值，最后进行叠加，沼气池某一截面的应力值并不是所有载荷同时作用时最为不利，因此，对于不同部位就有不同的组合。

    对于罐体上半球的径向应力而言，空池状态为最不利情况，此时的载荷有：池盖自重（q₁）+覆土载荷（q₂）+地面活载荷（q₃）。对于池盖环向应力而言，无地面活载荷的产气状态为最不利情况，此时的载荷有：池盖自重（q₁）+覆土载荷（q₂）+气压载荷（q₄）。

    根据玻璃钢罐体的加工工艺，其抗压强度大于等于160MPa，抗拉强度大于等于60MPa；所以只要使池盖最大内力处满足强度要求即可,最大应力位于池盖下边沿处。

  
        式中：   
            N _□ ： 径向应力，10512.1 N/ m；
            N_R  ： 环向应力，10512.1 N/ m；
             —_□ ： 抗压强度，MPa；
             —r ： 抗拉强度，MPa；
            S  ： 安全系数，一般取4~6。

    3、太阳能热水循环系统的设计

    罐体内的沼液的温度主要通过太阳能热水循环系统进行控制，其热水循环系统原理如图4所示。罐体下半球布置螺旋形的密封加热管路，当罐体内温度过低时，打开热水循环阀，太阳能热水器中的热水通过螺旋形的PVC导热管进行循环，利用风动力带动低转速热水循环泵，加速太阳能热水循环，提高太阳能热水循环系统的效率，以此提高沼气罐内的温度。

    4、沼气池性能试验结果与分析

    玻璃钢沼气罐承载能力、密封性能试验和太阳能热水循环系统性能试验的试验结果如表1所示。

表1 试验设计及试验结果

试验项目	试验要求	试验结果
罐体壁厚	罐体壁厚≥3.5mm	4.0mm，局部6mm
承载能力	在玻璃钢沼气罐正上方放置总重6T的试块，玻璃钢罐体无破裂、破损、漏气、漏水现象	玻璃钢罐体无破裂、破损、漏气、漏水现象
密封性能	密封性能良好，充气压力9.2KPa，24h无压降，满水负荷24h,无渗漏。	在沼气池正常工作环境下，无压降，无渗漏
热水循环系统性能	在冬季气温-10℃条件下，沼液温度达到24～26℃的正常产气温度。	使用太阳能热水器、风动力循环泵及PVC螺旋管组成的热水循环系统循环一昼夜，沼气池内温度达到25.4℃

    经过试验，该太阳能玻璃钢沼气池罐体采用玻璃钢结构，罐体内嵌PVC导热管作循环管路，罐体壁厚为4mm，局部厚度在6mm，能够达到国家标准GB/T4751－2002所规定的沼气池密封性能要求，试块加载至6t时，玻璃钢罐体无破裂、破损、漏气、漏水现象，满足承载能力要求。

    罐体外设保温层，罐体内嵌PVC导热管作循环管路，使用太阳能热水器、风动力循环泵及PVC螺旋管组成的热水循环系统循环一昼夜，沼气池内温度达到25.4℃，能够满足沼气发酵温度要求。

    5、结论

    （1）罐体采用玻璃钢结构，罐体壁厚为4mm，其密封性能和承载能力能够满足设计要求。

    （2）采用基于太阳能热水器的热水循环系统对沼气池加热，可以提高沼气池的发酵温度至正常供气温度，确保了在冬季温度较低的情况下也能正常产沼气，实现一年四季正常产沼气的目的。

    （3）太阳能玻璃钢沼气罐对农村沼气工程的大力推广具有一定的推动作用、市场前景广阔。