本發(fā)明涉及沼氣發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽能溫室型多元物料沼氣、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源短缺，環(huán)境污染以及由此引起的人類健康等問題是當(dāng)今社會(huì)面臨的主要難題，這就迫使人們研究和開發(fā)可再生的潔凈能源來解決這些問題。沼氣發(fā)酵具有得到清潔能源的同時(shí)又可凈化環(huán)境的雙重效益，因此備受關(guān)注。我國是農(nóng)業(yè)大國，年產(chǎn)農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈6億噸左右，且當(dāng)今社會(huì)大規(guī)模的養(yǎng)殖場日漸增多，病死畜禽以及畜禽糞便成為一個(gè)嚴(yán)重污染環(huán)境且較難處理的問題，因此將資源豐富的農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈以及對環(huán)境造成嚴(yán)重威脅的畜禽糞便以及病死畜禽用于發(fā)酵制沼氣是一個(gè)合理高效的途徑，利用產(chǎn)生的沼氣發(fā)電產(chǎn)生電能和熱能，以滿足人們對電能和熱能的需求。但目前的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)大都存在著底物降解率和沼氣產(chǎn)率低，發(fā)酵體系溫度不穩(wěn)定，熱能損失嚴(yán)重，能量利用率低，不適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)等問題，嚴(yán)重制約著秸稈沼氣發(fā)酵新能源技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種太陽能溫室型多元物料沼氣、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)過量沼氣的回流循環(huán)利用以及沼液的循環(huán)再利用，最大限度的提高秸稈發(fā)酵底物的降解利用率，維持發(fā)酵系統(tǒng)的溫度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)沼氣回流循環(huán)對發(fā)酵料液起到的攪拌作用，提高沼氣的產(chǎn)率，并且利用產(chǎn)生的沼氣通過發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)沼氣、熱電的聯(lián)合生產(chǎn)，提高沼氣的利用率，以達(dá)到能源利用的最大化。

本發(fā)明為解決上述問題所采取的技術(shù)方案是，提供了太陽能溫室型多元物料沼氣、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括秸稈預(yù)處理池、攪拌池、發(fā)酵池、固液分離池、第一沼渣存儲(chǔ)池、第二沼渣存儲(chǔ)池、補(bǔ)水池、儲(chǔ)氣罐、發(fā)電機(jī)組、空氣源熱泵、暖氣片、三通閥門，秸稈預(yù)處理池與攪拌池通過第一連接管相連通，攪拌池與發(fā)酵池通過第二連接管相連通，發(fā)酵池與固液分離池通過第三連接管相連通，固液分離池與第一沼渣存儲(chǔ)池通過第四連接管相連通，固液分離池與第二沼渣存儲(chǔ)池通過第五連接管相連通，發(fā)酵池與三通閥門分別通過第六連接管和第七連接管兩個(gè)獨(dú)立管道相連通，儲(chǔ)氣罐與三通閥門通過第八連接管相連通，第二沼渣存儲(chǔ)池與秸稈預(yù)處理池通過第九連接管相連通，發(fā)酵池與補(bǔ)水池通過第十連接管相連通。

所述儲(chǔ)氣罐與發(fā)電機(jī)組通過第十一連接管相連通，發(fā)電機(jī)組與空氣源熱泵通過第十二連接管相連通，空氣源熱泵與暖氣片通過第十三連接管相連通，發(fā)電機(jī)組與暖氣片通過第十四連接管相連通。

其中第七連接管上設(shè)有第一閥門，第八連接管上設(shè)有第二閥門，第十一連接管上設(shè)有第三閥門，第十三連接管上設(shè)有第四閥門，第十四連接管上設(shè)有第五閥門，第六連接管上設(shè)有氣體流量計(jì)，第三連接管上設(shè)有第一蠕動(dòng)泵，第九連接管上設(shè)有第二蠕動(dòng)泵，第十連接管上設(shè)有第三蠕動(dòng)泵。

所述秸稈預(yù)處理池和發(fā)酵池的上方均設(shè)有由太陽能板組成的太陽能大棚。

所述發(fā)酵池內(nèi)設(shè)有傾斜設(shè)置的出料臺(tái)。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）該系統(tǒng)打破了現(xiàn)有的僅沼液自循環(huán)等單項(xiàng)循環(huán)，集多元循環(huán)于一體。其中沼氣的回流循環(huán)對發(fā)酵料液起到混合攪拌的作用，使得發(fā)酵池內(nèi)的發(fā)酵料液混合更均勻，接觸更完全，以便于提高發(fā)酵效率和沼氣產(chǎn)生率；

（2）同時(shí)利用沼氣的回流循環(huán)對對發(fā)酵池內(nèi)反應(yīng)料液攪拌，相對于現(xiàn)有發(fā)酵池內(nèi)的攪拌減少了攪拌設(shè)備，構(gòu)造簡單、機(jī)械性磨損小、運(yùn)行費(fèi)用降低；沼液的循環(huán)則起到維持系統(tǒng)溫度和提高發(fā)酵底物利用率的作用；

（3）沼氣發(fā)電提供了人們?nèi)粘Ｉ钏璧碾娔?，而發(fā)電過程中所產(chǎn)生的熱能又能夠進(jìn)一步的得到梯階利用，供人們生活取暖和生活用熱水，形成一個(gè)完整的沼氣、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；

（4）整個(gè)系統(tǒng)提高了發(fā)酵底物降解利用率，保證發(fā)酵系統(tǒng)溫度，高效、節(jié)能、適用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，具有很好實(shí)用價(jià)值和推廣意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種太陽能溫室型多元物料沼氣、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括秸稈預(yù)處理池1、攪拌池2、發(fā)酵池3、固液分離池4、第一沼渣存儲(chǔ)池5、第二沼渣存儲(chǔ)池6、補(bǔ)水池7、儲(chǔ)氣罐8、發(fā)電機(jī)組9、空氣源熱泵10、暖氣片11、三通閥門12，秸稈預(yù)處理池1與攪拌池2通過第一連接管13相連通，攪拌池2與發(fā)酵池3通過第二連接管14相連通，發(fā)酵池3與固液分離池4通過第三連接管15相連通，固液分離池4與第一沼渣存儲(chǔ)池5通過第四連接管16相連通，固液分離池4與第二沼渣存儲(chǔ)池6通過第五連接管17相連通，發(fā)酵池3與三通閥門12分別通過第六連接管18和第七連接管19兩個(gè)獨(dú)立管道相連通，儲(chǔ)氣罐8與三通閥門12通過第八連接管20相連通，第二沼渣存儲(chǔ)池6與秸稈預(yù)處理池1通過第九連接管21相連通，發(fā)酵池3與補(bǔ)水池7通過第十連接管22相連通。

所述儲(chǔ)氣罐8與發(fā)電機(jī)組9通過第十一連接管23相連通，發(fā)電機(jī)組9與空氣源熱泵10通過第十二連接管24相連通，空氣源熱泵10與暖氣片11通過第十三連接管25相連通，發(fā)電機(jī)組9與暖氣片11通過第十四連接管26相連通。

其中第七連接管19上設(shè)有第一閥門27，第八連接管20上設(shè)有第二閥門28，第十一連接管23上設(shè)有第三閥門29，第十三連接管25上設(shè)有第四閥門30，第十四連接管26上設(shè)有第五閥門31，第六連接管18上設(shè)有氣體流量計(jì)32，第三連接管15上設(shè)有第一蠕動(dòng)泵33，第九連接管21上設(shè)有第二蠕動(dòng)泵34，第十連接管22上設(shè)有第三蠕動(dòng)泵35。

所述秸稈預(yù)處理池1和發(fā)酵池3的上方均設(shè)有由太陽能板組成的太陽能大棚36，其太陽能大棚36能夠有效的利用太陽輻射提高預(yù)處理池1和發(fā)酵池3的溫度，從而提高秸稈腐熟程度，縮短整個(gè)發(fā)酵的周期。

所述發(fā)酵池3內(nèi)設(shè)有傾斜設(shè)置的出料臺(tái)37，出料臺(tái)37更有利于發(fā)酵底物進(jìn)入固液分離池4。

使用時(shí)，首先利用粉碎機(jī)將回收的秸稈進(jìn)行粉碎，將粉碎后的秸稈倒入秸稈預(yù)處理池1中并添加發(fā)酵菌劑和水混合以后進(jìn)行預(yù)發(fā)酵處理，經(jīng)過預(yù)處理以后的發(fā)酵底物沿第一連接管13進(jìn)入攪拌池2，對發(fā)酵底物進(jìn)行充分的攪拌，使其混合均勻，經(jīng)攪拌后的發(fā)酵底物經(jīng)第二連接管14進(jìn)入發(fā)酵池3進(jìn)行發(fā)酵處理，產(chǎn)生的沼氣，在發(fā)酵的過程中可以通過補(bǔ)水池7和第三蠕動(dòng)泵35為發(fā)酵池內(nèi)的發(fā)酵底物提供水分，保證發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。

同時(shí)通過氣體流量計(jì)32觀察發(fā)酵過程中沼氣的產(chǎn)生量，當(dāng)沼氣未達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量時(shí)，關(guān)閉第一閥門27，打開第二閥門28，沼氣經(jīng)第六連接管18、三通閥門12、第八連接管20進(jìn)入儲(chǔ)氣罐8；當(dāng)沼氣超過目標(biāo)產(chǎn)量時(shí)，打開第一閥門27和第二閥門28，使沼氣分別經(jīng)第八連接管20進(jìn)入儲(chǔ)氣罐8和經(jīng)第七連接管19返回發(fā)酵池3，實(shí)現(xiàn)沼氣的循環(huán)，其中返回發(fā)酵池3的沼氣對發(fā)酵底物又一次進(jìn)行攪拌。

發(fā)酵反應(yīng)后的沼液經(jīng)第一蠕動(dòng)泵33進(jìn)入固液分離池4，在固液分離池4內(nèi)實(shí)現(xiàn)沼液和沼渣的分離，其中一部分沼渣經(jīng)第四連接管16進(jìn)入第一沼渣存儲(chǔ)池5，這一部分沼渣可以用于制肥；另一部分沼渣經(jīng)第五連接管17進(jìn)入第二沼渣存儲(chǔ)池6，這一部分沼渣又經(jīng)第二蠕動(dòng)泵34返回到秸稈預(yù)處理池1，參與到下一輪的秸稈堆漚腐熟以及發(fā)酵產(chǎn)沼氣等一系列反應(yīng)中去，實(shí)現(xiàn)秸稈的循環(huán)再利用。

發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐8后儲(chǔ)存下來，打開第十一連接管23上的第三閥門29，沼氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)組9，在發(fā)電機(jī)組9內(nèi)經(jīng)過內(nèi)燃機(jī)的燃燒產(chǎn)生機(jī)械能，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，而在發(fā)電機(jī)組9內(nèi)產(chǎn)生的熱空氣進(jìn)入空氣源熱泵10，打開第十三連接管25上的第四閥門30，進(jìn)入暖氣片11內(nèi)為居民的生活供暖；打開第十四連接管26上的第五閥門31，發(fā)電機(jī)組9內(nèi)產(chǎn)生的缸套水經(jīng)第十四連接管26進(jìn)入暖氣片11為居民的生活提供熱水和暖氣。

該系統(tǒng)將沼氣的發(fā)酵、沼氣發(fā)電及沼氣發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱能融合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，即能夠提高發(fā)酵底物降解利用率，保證發(fā)酵系統(tǒng)溫度，又能夠?qū)⒂酂崽蓦A利用。整個(gè)系統(tǒng)高效、節(jié)能、適用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單，能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，具有很好實(shí)用價(jià)值和推廣意義。

本專利中使用了“第一”、“第二”等詞語來限定零部件的話，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉：“第一”、“第二”的使用僅僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，上述詞語并沒有特殊的含義。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及等同物界定。