太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，包括依次連接的進(jìn)料裝置、沼氣罐和太陽能集熱器，其特征是：所述沼氣罐又與沼氣鍋爐連接，所述沼氣罐與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器連接。有益效果：利用太陽能集熱技術(shù)及適宜農(nóng)村地區(qū)使用的輔助熱源沼氣鍋爐為沼氣發(fā)酵提供穩(wěn)定的熱環(huán)境，余熱回收裝置中回收排料熱量加熱的熱水和蓄熱水箱中的部分熱水輸送到沼氣送料裝置中預(yù)熱沼氣原料。太陽能、沼氣鍋爐的聯(lián)合使用可保證冬季、陰雨天、晚上太陽能熱量不足時系統(tǒng)供能的連續(xù)性。適用于農(nóng)場沼氣發(fā)酵及住宅中用戶對熱水、采暖、炊事、照明等的需求。
【專利說明】太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于沼氣生成系統(tǒng)，尤其涉及一種太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的太陽能沼氣系統(tǒng)是利用太陽能集熱器收集太陽能主動給沼氣發(fā)生器增溫，使沼氣發(fā)生器內(nèi)溫度達(dá)到沼氣充分發(fā)酵的恒溫狀態(tài)，這是太陽能與沼氣兩種新能源相結(jié)合的產(chǎn)物，在沼氣發(fā)生系統(tǒng)中是一種低廉、潔凈、安全、環(huán)保的途徑。
[0003]但是，太陽能沼氣系統(tǒng)在技術(shù)上仍存在著一些不足:首先，在陰雨天、晚上太陽照度不足時，此系統(tǒng)難以保障沼氣系統(tǒng)的發(fā)酵溫度，影響發(fā)酵效率。在冬季溫度低、太陽光照時間短的情況下，沼氣罐內(nèi)溫度低，沼氣發(fā)生率低，需要增加太陽能集熱器面積的方式來保障沼氣系統(tǒng)發(fā)酵溫度，導(dǎo)致增加系統(tǒng)的使用成本。此外，沼氣系統(tǒng)消耗的太陽熱能除了沼氣罐外壁散熱損失，更多的熱能蘊(yùn)含在沼液、沼渣中隨著排料而流失，不僅造成熱污染，也浪費(fèi)了太陽熱能。目前使用太陽能沼氣系統(tǒng)的廣大農(nóng)村亟待解決上述技術(shù)上的不足，以滿足太陽能沼氣系統(tǒng)全天候的應(yīng)用，充分體現(xiàn)太陽能沼氣系統(tǒng)的優(yōu)勢。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，利用太陽能集熱技術(shù)及適宜農(nóng)村地區(qū)使用的輔助熱源沼氣鍋爐為沼氣發(fā)酵提供穩(wěn)定的熱環(huán)境，余熱回收裝置中回收排料熱量加熱的熱水和蓄熱水箱中的部分熱水輸送到沼氣送料裝置中預(yù)熱沼氣原料。太陽能與沼氣鍋爐的聯(lián)合運(yùn)用，可保證冬季、陰雨天、晚上太陽能熱量不足時系統(tǒng)供能的連續(xù)性。
[0005]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:一種太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，包括依次連接的進(jìn)料裝置、沼氣罐和太陽能集熱器，其特征是:所述沼氣罐又與沼氣鍋爐連接，所述沼氣罐與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器連接。
[0006]所述沼氣罐與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器之間連接有蓄熱水箱，所述蓄熱水箱進(jìn)出水口分別通過閥門與沼氣罐連接構(gòu)成回路。
[0007]所述蓄熱水箱包括箱體和設(shè)于箱體內(nèi)的螺旋排管，所述螺旋排管進(jìn)出水口與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器連接管連接分別構(gòu)成供熱回路，所述箱體上設(shè)置的進(jìn)出水口分別通過閥門與沼氣罐連接，所述箱體頂部設(shè)有自來水補(bǔ)充口。
[0008]所述蓄熱水箱通過管道與進(jìn)料裝置連接。
[0009]所述沼氣罐的排料口連接有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置通過閥門與所述進(jìn)料裝置連接。
[0010]所述余熱回收裝置包括殼體和加熱排管，所述加熱排管通過管道與沼氣罐的排料口連接，所述殼體底部設(shè)有排料口，其頂部設(shè)有自來水補(bǔ)充口。
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，該項技術(shù)將太陽能集熱技術(shù)、生物質(zhì)厭氧發(fā)酵技術(shù)和余熱回收技術(shù)三者結(jié)合起來，不僅能夠相互克服技術(shù)自身的缺點，還有著良好的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。利用太陽能集熱技術(shù)及適宜農(nóng)村地區(qū)使用的輔助熱源沼氣鍋爐為沼氣發(fā)酵提供穩(wěn)定的熱環(huán)境，余熱回收裝置中回收排料熱量加熱的熱水和蓄熱水箱中的部分熱水輸送到沼氣送料裝置中預(yù)熱沼氣原料。因此，余熱回收裝置的利用，最大限度的降低了熱污染和系統(tǒng)使用成本。太陽能、沼氣鍋爐的聯(lián)合使用可保證冬季、陰雨天、晚上太陽能熱量不足時系統(tǒng)供能的連續(xù)性。充分利用農(nóng)場現(xiàn)有資源，利用綠色、生態(tài)能源。尤其適用于農(nóng)場沼氣發(fā)酵及住宅中用戶對熱水、采暖、炊事、照明等的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的系統(tǒng)連接示意圖；
[0013]圖2是沼氣產(chǎn)氣量與溫度的關(guān)系圖；
[0014]圖3是寒冷月份30°C發(fā)酵溫度下新舊系統(tǒng)熱損失及回?zé)崃筷P(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合較佳實施例詳細(xì)說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0016]如圖1所示，本實用新型提供一種太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，進(jìn)料裝置與沼氣罐串聯(lián)，沼氣罐通過閥門與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器連接。在沼氣罐與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器之間連接有蓄熱水箱，所述蓄熱水箱進(jìn)出水口分別通過閥門與沼氣罐連接構(gòu)成回路。蓄熱水箱包括箱體和設(shè)于箱體內(nèi)的螺旋排管，所述螺旋排管進(jìn)出水口分別與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器連接管連接分別構(gòu)成供熱回路，連接管之間設(shè)有閥門。所述箱體上設(shè)置的進(jìn)出水口分別通過閥門與沼氣罐連接，所述箱體頂部設(shè)有自來水補(bǔ)充口。所述余熱回收裝置通過閥門與所述進(jìn)料裝置連接。通過沼氣鍋爐和太陽能集熱器給蓄熱水箱的水進(jìn)行換熱再將熱水通過管道送入進(jìn)料裝置中加熱原料。同時，為了充分利用余熱，在沼氣罐的排料口出連接有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置包括殼體和加熱排管，所述加熱排管通過管道與沼氣罐的排料口連接，將沼氣罐中的廢料排入余熱回收裝置的加熱排管中，利用其余熱加熱殼體內(nèi)的水，再將被加熱的水送入進(jìn)料裝置。所述殼體底部設(shè)有排料口，可以將廢料排出。其頂部設(shè)有自來水補(bǔ)充口，隨時根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)水。
[0017]本實用新型利用太陽能集熱器吸收太陽能，將其轉(zhuǎn)化為熱水熱能與蓄熱水箱中水進(jìn)行換熱。當(dāng)需輔助熱源時，點燃沼氣鍋爐，產(chǎn)生的熱水同樣與蓄熱水箱中水進(jìn)行換熱。蓄熱水箱中的熱水一方面為沼氣罐內(nèi)提供熱環(huán)境，另一方面輸送到進(jìn)料裝置預(yù)熱沼氣原料(需根據(jù)熱水量的多少進(jìn)行適當(dāng)分配)。太陽能、沼氣鍋爐的聯(lián)合使用保障了沼氣罐內(nèi)適宜的發(fā)酵環(huán)境和發(fā)酵的連續(xù)性。沼氣罐內(nèi)的排料進(jìn)入余熱回收裝置，加熱裝置內(nèi)水箱中的水，水被加熱后直接輸送到進(jìn)料裝置，與沼氣原料混合，提升進(jìn)料溫度。
[0018]實驗驗證:30°C發(fā)酵溫度下的排料回?zé)岷罂蓪⒊跏紲囟葹?°C的水提升到17.5°C，這樣不僅提升了系統(tǒng)熱量利用率降低太陽熱能的浪費(fèi)，保障發(fā)酵效果，減小熱污染，同時也降低了系統(tǒng)的使用成本。
[0019]其運(yùn)行流程為:
[0020](I)日照充足時，關(guān)閉沼氣鍋爐端閥門，利用太陽能集熱器吸收太陽能，將其轉(zhuǎn)化為熱水熱能與蓄熱水箱中水進(jìn)行換熱，熱水儲存于蓄熱水箱，一方面熱水輸送到沼氣罐與沼液換熱后回流到蓄熱水箱內(nèi)升溫，以此循環(huán)。另一方面輸送到進(jìn)料裝置預(yù)熱沼氣原料。
[0021](2)日照不足時，同時使用太陽能集熱器和沼氣鍋爐，二者產(chǎn)生的熱水加熱蓄熱水箱中的水，一方面熱水輸送到沼氣罐與沼液換熱后回流到蓄熱水箱內(nèi)升溫，以此循環(huán)。另一方面輸送到進(jìn)料裝置預(yù)熱沼氣原料。
[0022](3)夜晚時，關(guān)閉太陽能集熱器端閥門，利用蓄熱水箱儲存的熱水加熱沼氣池，所產(chǎn)生的沼氣點燃沼氣鍋爐，從沼氣鍋爐出來的熱水再與蓄熱水箱中的水進(jìn)行熱交換，蓄熱水箱中的水升溫后，一方面輸送到沼氣罐與沼液換熱后回流到蓄熱水箱內(nèi)升溫，以此循環(huán)。另一方面輸送到進(jìn)料裝置預(yù)熱沼氣原料。
[0023](4)沼氣罐排料進(jìn)入余熱回收裝置，加熱裝置內(nèi)水箱中的水，水被加熱后直接輸送到進(jìn)料裝置，與發(fā)酵原料混合，提升進(jìn)料溫度。
[0024]圖2表明，同一時間30°C條件下的日產(chǎn)氣量是15°C條件下的2倍左右，所以一個穩(wěn)定的溫度條件對沼氣發(fā)酵量有著至關(guān)重要的作用，而太陽能集熱器的集熱溫度從理論上充分滿足沼氣發(fā)酵所需的溫度條件，再加上與沼氣鍋爐的聯(lián)合運(yùn)行更能保證沼氣發(fā)酵的熱環(huán)境。
[0025]圖3表明，寒冷月份在30°C發(fā)酵溫度下新舊系統(tǒng)的熱損失及回?zé)崃浚硎竞湓路菰?0°C發(fā)酵條件下添加余熱回收裝置的新系統(tǒng)與未加裝置的原系統(tǒng)能量對比，通過余熱回收裝置日平均回收的能量基本維持在90MJ左右，經(jīng)過回?zé)崾瓜到y(tǒng)每日的能耗從250MJ左右降低到160MJ左右，節(jié)熱率為36%左右。所以，余熱回收增溫發(fā)酵原料對系統(tǒng)發(fā)酵環(huán)境的保證和熱量的利用起著至關(guān)重要的作用。余熱回收裝置的利用完全達(dá)到了節(jié)省太陽熱能，降低熱污染的目的。
[0026]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，包括依次連接的進(jìn)料裝置、沼氣罐和太陽能集熱器，其特征是:所述沼氣罐又與沼氣鍋爐連接，所述沼氣罐與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，其特征是:所述沼氣罐與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器之間連接有蓄熱水箱，所述蓄熱水箱進(jìn)出水口分別通過閥門與沼氣罐連接構(gòu)成回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，其特征是:所述蓄熱水箱包括箱體和設(shè)于箱體內(nèi)的螺旋排管，所述螺旋排管進(jìn)出水口與并聯(lián)的沼氣鍋爐和太陽能集熱器連接管連接分別構(gòu)成供熱回路，所述箱體上設(shè)置的進(jìn)出水口分別通過閥門與沼氣罐連接，所述箱體頂部設(shè)有自來水補(bǔ)充口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，其特征是:所述蓄熱水箱通過管道與進(jìn)料裝置連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，其特征是:所述沼氣罐的排料口連接有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置通過閥門與所述進(jìn)料裝置連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能及沼氣聯(lián)合加熱的余熱回收型沼氣生成系統(tǒng)，其特征是:所述余熱回收裝置包括殼體和加熱排管，所述加熱排管通過管道與沼氣罐的排料口連接，所述殼體底部設(shè)有排料口，其頂部設(shè)有自來水補(bǔ)充口。
【文檔編號】C12M1/107GK203419923SQ201320499167
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】呂建, 宋曉帆, 任繩鳳 申請人:天津城建大學(xué)