專利名稱：生物質(zhì)能－沼氣發(fā)酵－太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可再生能源綜合利用系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我們知道，目前我國(guó)農(nóng)村地區(qū)生物質(zhì)能源利用有兩種形式，一種是基于秸稈、可燃垃圾等低水分生物質(zhì)的燃料制備，主要用于農(nóng)村地區(qū)居民炊事集中供氣或小型發(fā)電；另一種是利用糞便、可腐垃圾等高水分生物質(zhì)進(jìn)行碳?xì)淠茉崔D(zhuǎn)化產(chǎn)生沼氣，也主要用于農(nóng)村居民炊事供氣。但這兩種利用形式均有一定局限性，不能完全解決村莊能源供給與環(huán)境污染問(wèn)題。
生物質(zhì)氣化系統(tǒng)具有產(chǎn)氣量大、啟動(dòng)靈活產(chǎn)氣迅速的優(yōu)點(diǎn)，但生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂抵械獨(dú)庹?0％左右，熱值相對(duì)較低。而沼氣熱值相對(duì)較高，且沼氣清潔度較高，屬于高品質(zhì)燃料，但沼氣發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)氣比較均勻，產(chǎn)氣負(fù)荷調(diào)節(jié)滯后，靈活性較差，不能滿足短時(shí)間內(nèi)高負(fù)荷用氣的需要。沼氣系統(tǒng)最大的缺陷是冬季運(yùn)行穩(wěn)定性差的問(wèn)題，冬季產(chǎn)氣率相當(dāng)?shù)?，有的甚至無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致系統(tǒng)冬季利用效率低，造成資源的浪費(fèi)。
目前綜合利用村莊秸稈、糞便、垃圾各種來(lái)源的生物質(zhì)分類后轉(zhuǎn)化為能源的項(xiàng)目未見報(bào)道。另外，目前國(guó)內(nèi)外的生物質(zhì)氣化技術(shù)和沼氣發(fā)酵技術(shù)都是各自獨(dú)立的生物質(zhì)能利用方式，并未實(shí)現(xiàn)兩種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，克服沼氣發(fā)酵冬季穩(wěn)定運(yùn)行和秸稈燃?xì)鉄嶂档偷娜毕?，未能?shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源利用方式的最優(yōu)配置和資源的高效綜合利用。而研究基于生物質(zhì)氣化、沼氣發(fā)酵與太陽(yáng)能三能合一高效利用的新農(nóng)村能源供應(yīng)系統(tǒng)的更是處于完全空白狀態(tài)。從國(guó)際聯(lián)機(jī)檢索的結(jié)果來(lái)看，未見基于村莊秸稈、糞便、垃圾各種來(lái)源的生物質(zhì)分類氣化與厭氧發(fā)酵技術(shù)有機(jī)結(jié)合的供能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，以及以生物質(zhì)氣和太陽(yáng)能為熱源的沼氣冬季穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)的專利報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，既可實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)人畜糞便和生活污水的集中處理，化污染為沼氣資源，又提升秸稈氣化、燃?xì)鈨艋?，解決現(xiàn)有秸稈氣化存在的焦油含量高、熱值低和氣化效率低的難題；又利用秸稈燃?xì)夂吞?yáng)能光熱技術(shù)為沼氣發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行加熱，解決了沼氣寒冷季節(jié)產(chǎn)氣穩(wěn)定性差的問(wèn)題，確保了兩種生物質(zhì)利用技術(shù)的有機(jī)結(jié)合和相互補(bǔ)充，拓展生物質(zhì)能的應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，由生物質(zhì)氣化單元、沼氣厭氧發(fā)酵單元、中央集成控制單元、太陽(yáng)能光熱單元、生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧?、生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元、燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧M成，中央控制單元與其余單元分別連接，生物質(zhì)氣化單元分別生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧吧镔|(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元相連，沼氣厭氧發(fā)酵單元與生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元相連，生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元與燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧噙B，太陽(yáng)能光熱單元和生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧謩e與沼氣厭氧發(fā)酵單元相連。
所述的生物質(zhì)氣化單元由加料器、氣化反應(yīng)爐、燃?xì)鈨艋?、電控裝置和風(fēng)機(jī)組成，加料器、氣化反應(yīng)爐、燃?xì)鈨艋骱惋L(fēng)機(jī)相串聯(lián)，電控裝置與其它部分通過(guò)線路連接。
所述的氣化反應(yīng)爐由上、下爐體兩部分組成，上爐體上分別設(shè)有加料口、觀察門和自動(dòng)風(fēng)門，上爐體內(nèi)設(shè)有錐形體，錐形體與爐體外壁之間設(shè)有空腔，空腔下部設(shè)有與爐體內(nèi)相通的進(jìn)氣管；下爐體的高徑比為1.5，上部為反應(yīng)區(qū)，爐體周圈設(shè)有爐墻保溫層和水套，中部設(shè)有爐排機(jī)構(gòu)和出氣管，出氣管上設(shè)有溫度傳感器；下部為灰室，并設(shè)有出灰門。
所述的燃?xì)鈨艋髦饕蓺んw和設(shè)于殼體內(nèi)的噴淋室、氣液室、降膜吸收室、脫濕室組成，氣液室設(shè)于噴淋室的下部，降膜吸收室設(shè)于氣液室和噴淋室的右側(cè)，脫濕室設(shè)于降膜吸收室的右側(cè)；殼體上部設(shè)有進(jìn)氣管，進(jìn)氣管與噴淋室內(nèi)相通，噴淋室內(nèi)設(shè)有噴淋裝置；氣液室內(nèi)設(shè)有的鋸齒狀立板，位于氣液室和降膜吸收室間的隔板下面，深入水下約100mm；降膜吸收室內(nèi)設(shè)有葉輪和隔板，下部設(shè)有排污門；脫濕室上部設(shè)有出氣口。
所述的沼氣厭氧發(fā)酵單元主要由預(yù)處理設(shè)備、UASB反應(yīng)器、凈化裝置依次串接組成，在預(yù)處理設(shè)備和UASB反應(yīng)器均安裝水位傳感器和溫度傳感器，預(yù)處理設(shè)備包括集水池、隔柵和潛污泵，隔柵設(shè)置在集水池入口處，潛污泵設(shè)于集水池內(nèi)，潛污泵的出水管連接到UASB反應(yīng)器內(nèi)，UASB反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)收集、凈化裝置脫水脫硫及去雜后輸送至儲(chǔ)氣柜。
所述的UASB反應(yīng)器由進(jìn)水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)和三相分離器組成，所述的進(jìn)水配水系統(tǒng)由一根主進(jìn)水管和多根子配水管組成，主進(jìn)水管伸到UASB反應(yīng)器底部，然后由沿主進(jìn)水管一周均勻分布的多根子配水管均勻分配料液，使微生物與原料充分接觸，并有利于顆粒污泥的形成。反應(yīng)區(qū)包括污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)；三相分離器位于厭氧反應(yīng)器中上部，與UASB反應(yīng)器成55°浸沒(méi)于漿面以下，它由氣體收集器和折流擋板組成，整個(gè)折流擋板形成一個(gè)圓錐空間，頂部連接氣體收集器，三相分離器的功能就是將沼氣引入氣體收集器，將處理出的水引入出水區(qū)，將固體顆粒導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)。在折流擋板和氣體收集器之間還放置了一個(gè)防堵器，用以防止固體漂浮和沖出，使MRT比HRT大大增長(zhǎng)，有利于沼氣的產(chǎn)出。
所述的太陽(yáng)能光熱單元由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、循環(huán)管道和自動(dòng)控制裝置四部分組成，太陽(yáng)能集熱器通過(guò)循環(huán)管道、自動(dòng)控制裝置與儲(chǔ)熱水箱相連；太陽(yáng)能集熱器進(jìn)、出口和儲(chǔ)熱水箱內(nèi)均安裝溫度傳感器。
所述的生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧扇細(xì)夤徨仩t以及與其相連接的進(jìn)氣管道和輸熱管道組成。
所述的生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元主要由沼氣貯氣柜、生物質(zhì)燃?xì)馀c沼氣混合貯氣柜、混合風(fēng)機(jī)以及燃?xì)馊萘勘O(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，燃?xì)馊萘勘O(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別與沼氣貯氣柜和生物質(zhì)燃?xì)馀c沼氣混合貯氣柜相連，在秸稈氣至混合貯氣柜前的管道中安裝有秸稈氣流量計(jì)及傳感器，在沼氣貯氣柜內(nèi)和混合氣貯氣柜內(nèi)均安裝液位傳感器，在沼氣貯氣柜出口設(shè)置有流量計(jì)，混合風(fēng)機(jī)設(shè)于混合燃?xì)赓A氣柜和沼氣貯氣柜之間，貯氣柜前后端分別設(shè)有水封器和阻火器。
所述的燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧ǜ綄僭O(shè)備、輸氣管網(wǎng)和戶用燃?xì)庠O(shè)備，附屬設(shè)備安裝與輸氣管網(wǎng)上，輸氣管網(wǎng)與戶用燃?xì)庠O(shè)備相連；所述的附屬設(shè)備包括功能井和安裝在其內(nèi)的閥門器、集水器、放散器；閥門器包括閘閥、球閥和旋塞閥，集水器安裝于具有一定坡度管道的較低處；戶用燃?xì)庠O(shè)備包括通過(guò)管道依次連接的煤氣表、濾清器、閥門、混合燃?xì)庠罹摺?br> 所述的中央集成控制單元包括傳感器、流量計(jì)和控制模塊，傳感器和流量計(jì)設(shè)置在前述各單元上，傳感器和流量計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)傳遞到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，安裝在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的控制模塊分析處理傳遞的數(shù)據(jù)，并做出相應(yīng)的命令對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。控制模塊主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)中央處理模塊、數(shù)據(jù)反饋輸出模塊。數(shù)據(jù)采集模塊主要采集氣化爐的產(chǎn)氣量、溫度等系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，輸送至數(shù)據(jù)中央處理模塊，并與預(yù)先設(shè)定參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，中央處理模塊向數(shù)據(jù)反饋模塊發(fā)出指令，數(shù)據(jù)反饋模塊再將反饋的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，輸送到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。
本發(fā)明既實(shí)現(xiàn)了村鎮(zhèn)人畜糞便和生活污水的集中處理，化污染為沼氣資源，又提升了秸稈氣化、燃?xì)鈨艋?，解決了現(xiàn)有秸稈氣化存在的焦油含量高、熱值低和氣化效率低的難題，研制出適合秸稈氣一沼氣混合燃?xì)獾膶Ｓ么妒潞凸┡到y(tǒng)，為建立獨(dú)立分布式生物質(zhì)供暖系統(tǒng)打下了基礎(chǔ)。
本發(fā)明的有益效果是1.實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)氣化技術(shù)、沼氣厭氧發(fā)酵技術(shù)和太陽(yáng)能光熱技術(shù)有機(jī)結(jié)合，建立了基于生物質(zhì)氣化、沼氣發(fā)酵與太陽(yáng)能三能合一高效利用的新農(nóng)村能源供應(yīng)系統(tǒng)，產(chǎn)生的高品質(zhì)混合燃?xì)饪赏耆娲Ｒ?guī)能源實(shí)現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)的能源自供。
2.氣化爐采用合理的流線形狀、結(jié)構(gòu)，防止氣態(tài)氯的腐蝕、風(fēng)門限流氣化劑，梯度燃燒、氣化，控制反應(yīng)速度，抑制結(jié)渣；集噴淋、沖激、降膜吸收和脫濕功能于一體的閉路循環(huán)凈化系統(tǒng)，凈化效率高，用水量少，無(wú)二次污染。
3.以生物質(zhì)燃?xì)夂吞?yáng)能為熱源的沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了兩種能量的高效配比與有效銜接，成功解決了沼氣冬季運(yùn)行穩(wěn)定性差的問(wèn)題，沼氣冬季負(fù)荷達(dá)到夏季運(yùn)行負(fù)荷的85％以上，池容產(chǎn)氣率達(dá)0.9m3/m3。
4.生物質(zhì)燃?xì)忮仩t為常壓臥式燃?xì)忮仩t，其中燃燒器采用動(dòng)力燃燒方式，燃?xì)獾倪m用范圍大；點(diǎn)火裝置采用延時(shí)互套管技術(shù)，具有延時(shí)吹掃、自動(dòng)點(diǎn)火，防爆防熄火功能。
5.本項(xiàng)目中聯(lián)合供氣技術(shù)既提升了燃?xì)鉄嶂?，又利用秸稈燃?xì)夂吞?yáng)能光熱技術(shù)為沼氣發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行加熱，解決了沼氣寒冷季節(jié)產(chǎn)氣穩(wěn)定性差的問(wèn)題；中央集中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)氣化站的自動(dòng)控制與監(jiān)測(cè)，將可再生能源的綜合利用水平提升到嶄新的高度，為我國(guó)可再生能源利用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)依據(jù)。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)組成示意圖；圖2是本發(fā)明的氣化反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的燃?xì)鈨艋鹘Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的沼氣發(fā)酵聯(lián)合加熱系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖；圖6是本發(fā)明的太陽(yáng)能強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)示意圖；圖7是本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱器數(shù)量與能量份額關(guān)系曲線圖；其中1.加料口，2.觀察門，3.自動(dòng)風(fēng)門，4.內(nèi)錐體，5.爐墻保溫層和水套，6.爐排機(jī)構(gòu)，7.出氣管，8.出灰門，9.上爐體，10.下爐體，11.殼體，12.噴淋室，13.氣液室，14.降膜吸收室，15.脫濕室，16.進(jìn)氣管，17.噴淋裝置，18.葉輪，20.排污門，21.出氣口，22.主進(jìn)水管，23.子配水管，24.UASB反應(yīng)器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，本系統(tǒng)由生物質(zhì)氣化單元、沼氣厭氧發(fā)酵單元、中央集成控制單元、太陽(yáng)能光熱單元、以生物質(zhì)燃?xì)夂吞?yáng)能為熱源的沼氣加熱系單元、生物質(zhì)燃?xì)夂驼託饩_自動(dòng)混合系單元、燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧M成。
生物質(zhì)氣化單元由加料器、氣化反應(yīng)爐、凈化器、電控裝置和風(fēng)機(jī)組成。其氣化的工藝流程為由鍘草機(jī)將所含水分低于20％的生物質(zhì)原料，處理為20mm左右的長(zhǎng)度，經(jīng)加料器輸送至氣化反應(yīng)爐內(nèi)，經(jīng)熱解、氧化和還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)換成為可燃?xì)怏w。燃?xì)獗凰腿雰艋?，去除灰塵、焦油等并進(jìn)行冷卻后，經(jīng)風(fēng)機(jī)壓送到輸配系統(tǒng)。
本項(xiàng)目中生物質(zhì)氣化的原料為村莊廢棄秸稈以及其它可燃生物質(zhì)垃圾，原料的復(fù)雜性與多樣性將對(duì)氣化的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，而氣化反應(yīng)爐是將生物質(zhì)原料進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成高品位的可燃?xì)怏w的關(guān)鍵設(shè)備，本項(xiàng)目采用固定床下吸式氣化爐，其結(jié)構(gòu)原理介紹如下。
如圖2所示，氣化爐由上、下爐體9、10兩部分組成，上爐體9設(shè)有加料口1、觀察門2和自動(dòng)風(fēng)門3，生物質(zhì)原料由爐頂加料口1投入爐內(nèi)，氣化劑由自動(dòng)風(fēng)門3進(jìn)入，上爐體9內(nèi)腔的內(nèi)錐體4與外壁構(gòu)成空腔，利用干燥區(qū)提供的顯熱預(yù)熱，提高氣化劑的溫度和爐內(nèi)氣化反應(yīng)速度，預(yù)熱的氣化劑經(jīng)空腔下部進(jìn)氣管導(dǎo)入爐內(nèi)；下爐體10上部為反應(yīng)區(qū)，周圈設(shè)有爐墻保溫層和水套5，物料在下爐體10內(nèi)進(jìn)行熱解氣化反應(yīng)，在熱解氣化過(guò)程中自然形成干燥區(qū)、熱解區(qū)、氧化區(qū)和還原區(qū)；下爐體10中部設(shè)有爐排機(jī)構(gòu)6、出氣管7，下部為灰室，設(shè)有出灰門8，物料反應(yīng)完全后產(chǎn)生的灰份通過(guò)爐排機(jī)構(gòu)6的擺動(dòng)進(jìn)入爐體下部灰室，由出灰門8排出。在干燥區(qū)和氧化區(qū)設(shè)有溫度顯示儀表，可以通過(guò)控制部件控制氣體的流量來(lái)控制各區(qū)的溫度。
根據(jù)生物質(zhì)原料復(fù)雜多樣的性能特點(diǎn)，為獲取燃?xì)鉄嶂蹈?、焦油含量低和氣化效率高的技術(shù)指標(biāo)，本項(xiàng)目氣化爐下爐體的高徑比優(yōu)化為1.5，使反應(yīng)速度均勻、連續(xù)，不會(huì)造成空洞，氣質(zhì)穩(wěn)定，運(yùn)行可靠；提高了氧化還原區(qū)的溫度，促進(jìn)了焦油裂解，爐內(nèi)反應(yīng)完全，熱值提高、焦油含量降低；為解決生物質(zhì)原料的復(fù)雜與變化引起的燃燒不穩(wěn)及熱值波動(dòng)的問(wèn)題，氣化劑經(jīng)自動(dòng)風(fēng)門限流后進(jìn)入爐內(nèi)與原料在下爐體的氧化區(qū)和還原區(qū)梯度燃燒、氣化，控制反應(yīng)速度，根據(jù)原料的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量；為防止堿金屬氯化物氣態(tài)氯的重復(fù)釋放與金屬發(fā)生接觸反應(yīng)，在爐內(nèi)選擇了合理的流線形狀、結(jié)構(gòu)，并在爐內(nèi)腔和管道內(nèi)砌有一定的耐火材料，抑制由于氣態(tài)氯的釋放不斷將金屬Fe由管道表面內(nèi)層向外層輸送，降低金屬的腐蝕。
氣化反應(yīng)爐內(nèi)產(chǎn)出的燃?xì)鉃榇秩細(xì)?，溫度高且含有大量焦油和灰分等，需要降溫和凈化，以保證燃?xì)鈶?yīng)用系統(tǒng)的高效、連續(xù)工作。目前應(yīng)用較為普遍的凈化裝置主要分為干式除塵和濕式除塵兩種，但功能相對(duì)單一、凈化效果不理想。本凈化裝置集噴淋、沖激、降膜吸收和脫濕功能于一體，凈化效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，灰分一次性無(wú)動(dòng)力排出，用水量較少，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。本凈化裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示，殼體11其內(nèi)設(shè)置噴淋室12、氣液室13、降膜吸收室14和脫濕室15。高溫粗燃?xì)庥蓺饣磻?yīng)爐通過(guò)進(jìn)氣管16進(jìn)入噴淋室12，經(jīng)過(guò)噴淋裝置17噴淋冷卻后進(jìn)入氣液室13；燃?xì)庠跉庖菏?3內(nèi)壓力的作用下流入液體，通過(guò)氣液室內(nèi)設(shè)于隔板下面的鋸齒狀立板，產(chǎn)生水氣混合沖激流，從而使氣體破碎，與液體充分混合、接觸，絕大部分灰塵被水捕獲，焦油氣遇水凝結(jié)并混于水中；經(jīng)初步凈化后的氣體，再進(jìn)入液體呈膜狀流動(dòng)的降膜吸收室14進(jìn)一步凈化。降膜吸收室14由兩部分組成，首先帶水的氣流自下而上吹動(dòng)葉輪18，葉輪18依靠離心作用將水分甩到室壁，使水分流回到氣液室13，氣液室13內(nèi)水分是循環(huán)流動(dòng)的，可將污濁的液體排除，葉輪18的作用可以防止氣流大量帶水，而后氣流流經(jīng)隔板表面，未除去的灰塵和焦油附著在上面，并匯集到降膜吸收室14下部排出；最后，潔凈的濕氣流向上流動(dòng)經(jīng)脫濕室15除掉水霧，經(jīng)過(guò)脫濕的燃?xì)庥沙鰵饪?1進(jìn)入輸配系統(tǒng)；凈化器內(nèi)的灰分、焦油由排污門20排出，污水由管道排入污水池。該系統(tǒng)是一閉路系統(tǒng)，經(jīng)物理和生化處理后的污水可循環(huán)使用。根據(jù)凈化氣體的溫度、成分和對(duì)排出氣體的純度要求，可以設(shè)置多級(jí)凈化。該凈化器是一個(gè)全封閉的集噴淋、沖激、降膜吸收、脫濕于一體的高效濕式凈化裝置，凈化效率高，焦油含量＜20mg/m3，沒(méi)有任何氣體泄漏點(diǎn)，燃?xì)夂趿康陀?％，無(wú)安全隱患。
通過(guò)各種生物質(zhì)原料的氣化試驗(yàn)，氣化系統(tǒng)運(yùn)行可靠、效果良好，經(jīng)山東省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所檢測(cè)，其主要技術(shù)指標(biāo)與同類機(jī)組對(duì)比如下表所示

由上表不難看出，本機(jī)組具有熱值高，焦油、硫化氫和氧含量低，氣體純度高等特點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，成本低廉，是目前較理想的生物質(zhì)氣化機(jī)組。
厭氧發(fā)酵單元主要由預(yù)處理設(shè)備、UASB改進(jìn)型反應(yīng)器、凈化系統(tǒng)組成。其系統(tǒng)工藝流程為收集的污水自流進(jìn)集水池，在集水池入口處設(shè)置格柵，去除水中的粗大污物。在集水池內(nèi)安裝潛污泵，將污水抽至UASB反應(yīng)裝置，畜禽糞便由裝載機(jī)運(yùn)送到進(jìn)料斗內(nèi)，由提升機(jī)構(gòu)將糞便提升到UASB反應(yīng)裝置內(nèi)。污水和畜禽糞便經(jīng)攪拌裝置充分?jǐn)嚢韬螅M(jìn)行厭氧消化反應(yīng)。反應(yīng)裝置產(chǎn)生的沼氣經(jīng)收集、凈化裝置脫水脫硫及去雜后輸送至儲(chǔ)氣柜。沼渣定期排放至平板濾池進(jìn)行固液分離，固體部分經(jīng)干化后生產(chǎn)有機(jī)肥，液體部分返回集水池，產(chǎn)生的上清液自動(dòng)溢流進(jìn)沼液儲(chǔ)存池可以直接用于農(nóng)田灌溉。
本項(xiàng)目中沼氣厭氧發(fā)酵的主要原料為畜禽糞便、可腐垃圾、屠宰污水等高水分生物質(zhì)，這些原料中COD、SOD以及其它成份指標(biāo)成為厭氧發(fā)酵工藝選擇的關(guān)鍵。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器主體是內(nèi)裝顆粒厭氧污泥的容器，在其上部設(shè)置專用的氣、液、固分離系統(tǒng)，即三相分離器，它可使反應(yīng)器中保持大量高活性及良好沉淀性能的厭氧微生物，從工藝上較一般厭氧裝置的效率高，節(jié)省投資與占地面積，因此本項(xiàng)目中選用UASB生物處理工藝。
UASB為上流式厭氧污泥床(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)，是厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的主體構(gòu)筑物。其主要原理是料漿與污水中的有機(jī)污染物在厭氧條件下經(jīng)微生物降解，轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等氣體。上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器中集有大量高效顆粒化的厭氧污泥，可大大提高COD去除率，減少后續(xù)處理階段的進(jìn)水負(fù)荷，降低后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用。如圖4所示，UASB的主要由以下幾個(gè)關(guān)鍵部分組成進(jìn)水配水系統(tǒng)進(jìn)水配水系統(tǒng)由一根主進(jìn)水管22和多根子配水管23組成，主進(jìn)水管伸到UASB反應(yīng)器24底部，然后由沿圓周均勻分布的多根子配水管23均勻分配料液，使微生物與原料充分接觸，并有利于顆粒污泥的形成。進(jìn)水配水系統(tǒng)主要將料漿盡可能均勻的分布在整個(gè)反應(yīng)器中，并具有一定的水力攪拌功能，是反應(yīng)器高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一。本項(xiàng)目中配水系統(tǒng)采用防堵設(shè)計(jì)，避免了料漿堵塞管道。
反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)包括污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)，有機(jī)物在此區(qū)域被厭氧菌分解，使反應(yīng)器的主要部位。
三相分離器三相分離器位于厭氧反應(yīng)器中上部，由沉淀區(qū)、回流縫和氣封組成，與UASB反應(yīng)器24成55°浸沒(méi)于漿面以下，它由氣體收集器和折流擋板組成，整個(gè)折流擋板形成一個(gè)圓錐空間，頂部連接氣體收集器，三相分離器的功能就是將沼氣引入氣體收集器，將處理出的水引入出水區(qū)，將固體顆粒導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)。在折流擋板和氣體收集器之間還放置了一個(gè)防堵器，用以防止固體漂浮和沖出，使MRT比HRT大大增長(zhǎng)，有利于沼氣的產(chǎn)出。其功能是把沼氣、污泥和液體分開。污泥等懸浮物經(jīng)沉淀區(qū)沉淀后又回流縫回流至反應(yīng)區(qū)。
在本項(xiàng)目中，根據(jù)反應(yīng)罐中的懸浮物濃度，確定了三相分離器27最佳的間隙和出水面的截面比，使進(jìn)入沉淀區(qū)和保持在污泥相中的絮體的沉淀速度保持最佳。內(nèi)部沉淀區(qū)占總體積的15～20％左右。另外根據(jù)所采用原料設(shè)計(jì)確定了三相分離器27的傾角為55°。確定了分離器下部氣液界面的面積，沼氣的釋放速率確定為2m3/(m2·h)，將釋放管的堵塞率降至較低水平。
如圖6所示，太陽(yáng)能光熱單元主要由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、循環(huán)管道和自動(dòng)控制四部分組成。太陽(yáng)能集熱器通過(guò)循環(huán)管道、自動(dòng)控制裝置與儲(chǔ)熱水箱相連；太陽(yáng)能集熱器進(jìn)、出口和儲(chǔ)熱水箱內(nèi)均安裝溫度傳感器。本項(xiàng)目中選擇的集熱器具有耐冰凍、啟動(dòng)快、保溫好、耐熱沖擊、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，安裝在氣化車間的屋頂上。正常情況下，本系統(tǒng)采用多點(diǎn)定溫控制上水與溫差控制循環(huán)相結(jié)合的運(yùn)行方式，系統(tǒng)水溫追蹤設(shè)定值，保證注入配漿池的水溫符合設(shè)定要求。
沼氣厭氧發(fā)酵系統(tǒng)在冬季進(jìn)行加熱主要是為了將調(diào)節(jié)池內(nèi)的料漿加熱到30℃，使其注入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器后進(jìn)行中溫發(fā)酵，同時(shí)補(bǔ)充由于反應(yīng)器散熱而損失的能量，保證發(fā)酵系統(tǒng)始終進(jìn)行中溫發(fā)酵，保持較高的產(chǎn)氣率。其理論熱需求量計(jì)算如下Q＝cpmΔt其中，Q——發(fā)酵系統(tǒng)熱需求量；cp——每日注入料漿的定壓質(zhì)量比熱容；m——每日注入料漿的質(zhì)量；Δt——料漿的平均溫升，冬季一般從0℃升高到35℃，其它季節(jié)一般從15～20℃升高到35℃。
實(shí)際熱需求量計(jì)算如下Q′＝Q/η1η2其中，Q′——實(shí)際熱需求量；η1——鍋爐與換熱器的換熱效率；η2——調(diào)節(jié)池內(nèi)料漿與儲(chǔ)熱水箱中熱水的換熱效率。
由于儲(chǔ)熱水箱具有良好的保溫性能，散熱損失非常小，因此在將調(diào)節(jié)池內(nèi)料漿加熱到設(shè)定溫度后，水箱內(nèi)的水溫一般仍保持在35～40℃。良好的蓄熱效果大大降低了秸稈燃?xì)忮仩t加熱所消耗的燃?xì)饬?，縮短了將水箱循環(huán)水加熱到75～80℃所需的加熱時(shí)間。如圖5所示。太陽(yáng)能集熱器的安裝及傾角的確定本項(xiàng)目中太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，如圖6所示，其任務(wù)是在深秋、冬季及早春季節(jié)收集太陽(yáng)能，對(duì)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行加熱，除冬季外，本項(xiàng)目中太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)在其它季節(jié)單獨(dú)使用均可保證沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中溫發(fā)酵的正常運(yùn)行。根據(jù)天津薊縣邦均鎮(zhèn)的氣象特征，以及上述季節(jié)太陽(yáng)能高度角的變化規(guī)律，經(jīng)過(guò)計(jì)算，確定本項(xiàng)目中太陽(yáng)能集熱器的最佳安裝傾角a＝54°53′，并根據(jù)此安裝傾角，計(jì)算確定出合適的太陽(yáng)能集熱器安裝位置。
太陽(yáng)能集熱器面積的確定如圖7所示，太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)加熱量應(yīng)滿足沼氣發(fā)酵系統(tǒng)在非冬季運(yùn)行的全部熱需求量，并在冬天作為生物質(zhì)燃?xì)夤嵯到y(tǒng)的輔助熱源進(jìn)行沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的供熱。根據(jù)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的熱需求計(jì)算結(jié)果以及反應(yīng)器內(nèi)的能量平衡，非冬季沼氣發(fā)酵系統(tǒng)每日的熱需求Q約為Q＝430000kcal。根據(jù)熱需求量、集熱器受熱面傾斜角、受熱面方位角、太陽(yáng)依存率、集熱器污垢系數(shù)、水槽及管道熱損失率等參數(shù)，經(jīng)計(jì)算得出本項(xiàng)目所需真空太陽(yáng)能集熱器共為16塊，總集熱面積為107m2。
根據(jù)本項(xiàng)目中配漿池的水量需求，本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了一個(gè)有效容積為6m3的底面為1/4圓的儲(chǔ)熱水箱，規(guī)格為2m2×3m，安裝在生物質(zhì)燃?xì)夤徨仩t房?jī)?nèi)。保溫層采用60mm的進(jìn)口聚氨酯整體發(fā)泡，外殼采用.0.4mm的彩鋼板拉鉚工藝制作。
生物質(zhì)能供熱系統(tǒng)本系統(tǒng)是由氣化機(jī)組制取的生物質(zhì)燃?xì)?，?jīng)過(guò)凈化系統(tǒng)凈化后直接送入供暖鍋爐燃燒系統(tǒng)，高溫燃?xì)馀c二次空氣在獨(dú)創(chuàng)的秸稈氣專用燃燒器中進(jìn)行混合動(dòng)力燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c爐內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行換熱，換熱后的介質(zhì)與太陽(yáng)能加熱后的水一起由水泵輸送至調(diào)節(jié)池，通過(guò)盤管換熱系統(tǒng)將低溫料漿加熱至中溫發(fā)酵的最佳溫度。燃?xì)忮仩t由燃燒器、換熱設(shè)備、常壓臥式燃?xì)忮仩t以及電控柜和安全附件組成，具有延時(shí)吹掃、自動(dòng)點(diǎn)火，水位控制，溫度控制裝置等。系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水與太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水一起注入配漿池，將料漿溫度調(diào)節(jié)到中溫發(fā)酵的最佳溫度。本燃?xì)忮仩t中的秸稈燃?xì)馊紵鞑捎妙A(yù)混燃燒方式(又稱動(dòng)力燃燒)。采用這種燃燒器具有下列優(yōu)點(diǎn)可使用較低壓力空氣或熱空氣，在較高過(guò)?？諝庀禂?shù)下仍能確?；鹧娣€(wěn)定，使火焰被吹熄的可能性降至最低；燃?xì)獾倪m用范圍大，當(dāng)燃?xì)赓|(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，只需改變?nèi)細(xì)馀c空氣的比例。另外，該燃燒器帶有完備的安全保護(hù)裝置1、該燃燒器具有自動(dòng)點(diǎn)火裝置，為清除爐膛內(nèi)的殘余燃?xì)?，防止暴燃，設(shè)計(jì)了點(diǎn)火前延時(shí)吹掃，即在點(diǎn)火前先吹掃15秒，然后自動(dòng)點(diǎn)火裝置啟動(dòng)點(diǎn)火。
2、秸稈燃?xì)庠诶鋺B(tài)點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)不易點(diǎn)火，所以設(shè)計(jì)了先點(diǎn)小火，然后以小火點(diǎn)大火的互套點(diǎn)火裝置。
3、為保證安全，該燃燒器設(shè)計(jì)了熄火報(bào)警裝置，水位及溫度控制裝置。
4、因?yàn)榻斩捜細(xì)鈺?huì)帶有一定量的焦油，一般國(guó)外先進(jìn)的燃燒器在進(jìn)行改造時(shí)，都要選配較為先進(jìn)的電磁閥，價(jià)格相當(dāng)昂貴，本燃燒器可使焦油隨氣流進(jìn)入爐膛內(nèi)燒掉，成本造價(jià)較低。
經(jīng)測(cè)定，本鍋爐額定供熱量達(dá)0.7MW，熱轉(zhuǎn)換裝置熱效率達(dá)85％以上，燃燒過(guò)程中不脫火、不回火，著火率100％，各項(xiàng)指標(biāo)完全符合項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)。
生物質(zhì)燃?xì)夂驼託饩_混合系統(tǒng)本系統(tǒng)包括沼氣貯氣柜、生物質(zhì)燃?xì)馀c沼氣混合貯氣柜、混合風(fēng)機(jī)、以及燃?xì)馊萘勘O(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。正常運(yùn)行過(guò)程中，中央控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)沼氣貯氣柜與混合燃?xì)赓A氣柜的容量信號(hào)，按照設(shè)定的邏輯和程序啟動(dòng)燃?xì)廨斔惋L(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)兩種氣體的精確定比例混合，直到混合氣量達(dá)到設(shè)定值。
混合燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)氣化機(jī)組產(chǎn)生的燃?xì)馀c沼氣發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣在混合儲(chǔ)氣柜中混合均勻后通過(guò)燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)送至用戶。燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)包括沼氣貯氣柜、生物質(zhì)燃?xì)夂驼託饣旌腺A氣柜、附屬設(shè)備和地下(上)輸氣管網(wǎng)。
燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的主要部件貯氣柜的作用是儲(chǔ)存一定量的燃?xì)?，保持恒定的壓力，以調(diào)整高峰時(shí)的用氣和保證壓力的穩(wěn)定性。貯氣柜有濕式、干式(或立式和臥式)多種形式，其前后端設(shè)有安全裝置水封器和阻火器。機(jī)組工作時(shí)，燃?xì)馔ㄟ^(guò)水封器進(jìn)入貯氣柜；機(jī)組停止工作時(shí)，水封器阻止燃?xì)饣亓?。阻火器安裝于貯氣柜之后、輸氣管道之端，其作用是阻止管網(wǎng)回火時(shí)危及貯氣柜。
輸氣管網(wǎng)輸氣管網(wǎng)是將燃?xì)夤┙o用戶的管道系統(tǒng)，據(jù)其位置不同，可分為主干管網(wǎng)、支干管網(wǎng)、用戶引入管和室內(nèi)管道等。干支管采用淺層直敷埋設(shè)在地下，其管道材質(zhì)可采用鋼管、鑄鐵管和塑料管。因塑料管具有耐腐蝕、質(zhì)輕、流體流動(dòng)阻力小、使用壽命長(zhǎng)、施工簡(jiǎn)便、可盤卷、抗拉強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)，通常多采用塑料管。本系統(tǒng)干、支管均采用塑料管。
附屬設(shè)備為保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行，并考慮到檢修、接線的需要，在管道的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置閥門器、集水器、放散器等必要的附屬設(shè)備。此外，為在地下管網(wǎng)中安裝這些設(shè)備，還要修建各類功能井。閥門器是用來(lái)啟閉管道通路或調(diào)節(jié)管道內(nèi)燃?xì)饬髁康脑O(shè)備，所用的閥門有閘閥、球閥、旋塞閥等；集水器是用來(lái)排除燃?xì)夤艿乐欣淠乃魵夂洼p油分，防止堵塞管道的設(shè)備；放散器則用來(lái)排放管道內(nèi)的混雜氣體，以提高燃?xì)饧兌?。管道敷設(shè)時(shí)應(yīng)有一定坡度，集水器設(shè)在低處，以便將匯集的水分排出，以防堵塞管道。
戶用燃?xì)庀到y(tǒng)由煤氣表、濾清器、閥門、混合燃?xì)庠罹咭来芜B接組成。
中央集成控制系統(tǒng)本項(xiàng)目包含生物質(zhì)氣化系統(tǒng)、沼氣厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)以及生物質(zhì)燃?xì)夤嵯到y(tǒng)以及燃?xì)饣旌陷斉湎到y(tǒng)等多個(gè)部分組成，系統(tǒng)比較復(fù)雜，因此，為及時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況并對(duì)其進(jìn)行有效的調(diào)控，本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)開發(fā)了中央集成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了上述各個(gè)部分的監(jiān)測(cè)與高效調(diào)控運(yùn)行，確保了各系統(tǒng)的高效銜接與運(yùn)行。
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與傳感器的配置(1)生物質(zhì)氣化系統(tǒng)生物質(zhì)氣化爐出口安裝有溫度傳感器，秸稈氣至混合貯氣柜前管道中安裝有秸稈氣流量計(jì)及傳感器，用于測(cè)量燃?xì)饣旌蠒r(shí)秸稈氣的流量；(2)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)在酸化池、調(diào)節(jié)池、UASB反應(yīng)器內(nèi)均安裝水位傳感器和溫度傳感器，由中央集成控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制液位；(3)太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)太陽(yáng)能集熱器進(jìn)、出口、儲(chǔ)熱水箱內(nèi)均安裝溫度傳感器。
(4)生物質(zhì)氣與沼氣混合系統(tǒng)在沼氣貯氣柜內(nèi)和混合氣貯氣柜內(nèi)均安裝液位傳感器，通過(guò)設(shè)定的程序反映出兩個(gè)貯氣柜中的燃?xì)饬?。在沼氣貯氣柜出口設(shè)置流量計(jì)，用于在兩種燃?xì)饣旌蠒r(shí)輸出沼氣的流量信號(hào)。
控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本項(xiàng)目采用中央控制器采集數(shù)據(jù)并對(duì)整個(gè)氣化站的過(guò)程進(jìn)行控制，數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，并通過(guò)由虛擬儀器構(gòu)建的軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和設(shè)備控制，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)將報(bào)警等。系統(tǒng)控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)1)輸入信號(hào)可以是開關(guān)信號(hào)也可以是模擬信號(hào)；2)輸出端口負(fù)載能力強(qiáng)；3)連接線簡(jiǎn)單；4)通用性強(qiáng)，可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性好；5)操作容易，可維修性好。
設(shè)備控制與算法(1)隨機(jī)誤差的消除信號(hào)采集過(guò)程中溫度傳感器及流量傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)中存在著由于環(huán)境因素導(dǎo)致的隨機(jī)誤差，可采用疊加平均法予以消除。計(jì)算公式為x‾i=x‾i-1+xi-xi-1i]]>式中i為當(dāng)采樣數(shù)，i＝2，3…。
(2)流量計(jì)算累計(jì)總流量計(jì)算公式為∑Qi＝∑Qi-1+Qi，其中Qi為當(dāng)前流量，∑Qi-1為前次的總流量。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，主要由生物質(zhì)氣化單元、沼氣厭氧發(fā)酵單元、燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧M成，其特征在于還包括中央集成控制單元、太陽(yáng)能光熱單元、生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧?、生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元，中央控制單元與其余單元分別連接，生物質(zhì)氣化單元分別生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧吧镔|(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元相連，沼氣厭氧發(fā)酵單元與生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元相連，生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元與燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧噙B，太陽(yáng)能光熱單元和生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧謩e與沼氣厭氧發(fā)酵單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的生物質(zhì)氣化單元由加料器、氣化反應(yīng)爐、燃?xì)鈨艋?、電控裝置和風(fēng)機(jī)組成，加料器、氣化反應(yīng)爐、燃?xì)鈨艋骱惋L(fēng)機(jī)相串聯(lián)，電控裝置與前述各部分通過(guò)線路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的氣化反應(yīng)爐由上、下爐體兩部分組成，上爐體上分別設(shè)有加料口、觀察門和自動(dòng)風(fēng)門，上爐體內(nèi)設(shè)有錐形體，錐形體與爐體外壁之間設(shè)有空腔，空腔下部設(shè)有與爐體內(nèi)相通的進(jìn)氣管；下爐體的高徑比為1.5，它的上部為反應(yīng)區(qū)，爐體周圈設(shè)有爐墻保溫層和水套，中部設(shè)有爐排機(jī)構(gòu)和出氣管，出氣管上設(shè)有溫度傳感器；下部為灰室，并設(shè)有出灰門。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的燃?xì)鈨艋髦饕蓺んw和設(shè)于殼體內(nèi)的噴淋室、氣液室、降膜吸收室、脫濕室組成，氣液室設(shè)于噴淋室的下部，降膜吸收室設(shè)于氣液室和噴淋室的右側(cè)，脫濕室設(shè)于降膜吸收室的右側(cè)；殼體上部設(shè)有進(jìn)氣管，進(jìn)氣管與噴淋室內(nèi)相通，噴淋室內(nèi)設(shè)有噴淋裝置；氣液室與降膜吸收室間的隔板下面設(shè)有深入水下的鋸齒狀立板；降膜吸收室內(nèi)設(shè)有葉輪和隔板，下部設(shè)有排污門；脫濕室上部設(shè)有出氣口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的沼氣厭氧發(fā)酵單元主要由預(yù)處理設(shè)備、UASB反應(yīng)器、凈化裝置依次串接組成，在預(yù)處理設(shè)備和UASB反應(yīng)器均安裝水位傳感器和溫度傳感器，預(yù)處理設(shè)備包括集水池、隔柵和潛污泵，隔柵設(shè)置在集水池入口處，潛污泵設(shè)于集水池內(nèi)，潛污泵的出水管連接到UASB反應(yīng)器內(nèi)，UASB反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)收集、凈化裝置脫水脫硫及去雜后輸送至儲(chǔ)氣柜；所述的UASB反應(yīng)器由進(jìn)水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)和三相分離器組成，所述的進(jìn)水配水系統(tǒng)由一根主進(jìn)水管和多根子配水管組成，主進(jìn)水管設(shè)于UASB反應(yīng)器底部，沿主進(jìn)水管一周均勻分布有多根子配水管；反應(yīng)區(qū)包括污泥床區(qū)和污泥懸浮區(qū)；三相分離器位于UASB反應(yīng)器中上部，與UASB反應(yīng)器成55°浸沒(méi)于漿面以下，它由氣體收集器和折流擋板組成，整個(gè)折流擋板形成一個(gè)圓錐空間，頂部連接氣體收集器，在折流擋板和氣體收集器之間還設(shè)置有一個(gè)防堵器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽(yáng)能光熱單元由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、循環(huán)管道和自動(dòng)控制裝置四部分組成，太陽(yáng)能集熱器通過(guò)循環(huán)管道、自動(dòng)控制裝置與儲(chǔ)熱水箱相連；太陽(yáng)能集熱器進(jìn)、出口和儲(chǔ)熱水箱內(nèi)均安裝溫度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧扇細(xì)夤徨仩t以及與其相連接的進(jìn)氣管道和輸熱管道組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元主要由沼氣貯氣柜、生物質(zhì)燃?xì)馀c沼氣混合貯氣柜、混合風(fēng)機(jī)以及燃?xì)馊萘勘O(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，燃?xì)馊萘勘O(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別與沼氣貯氣柜和生物質(zhì)燃?xì)馀c沼氣混合貯氣柜相連，在秸稈氣至混合貯氣柜前的管道中安裝有秸稈氣流量計(jì)及傳感器，在沼氣貯氣柜內(nèi)和混合氣貯氣柜內(nèi)均安裝液位傳感器，在沼氣貯氣柜出口設(shè)置有流量計(jì)，混合風(fēng)機(jī)設(shè)于混合燃?xì)赓A氣柜與沼氣貯氣柜之間，貯氣柜前后端分別設(shè)有水封器和阻火器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧ǜ綄僭O(shè)備、輸氣管網(wǎng)和戶用燃?xì)庠O(shè)備，附屬設(shè)備安裝與輸氣管網(wǎng)上，輸氣管網(wǎng)與戶用燃?xì)庠O(shè)備相連；所述的附屬設(shè)備包括功能井和安裝在其內(nèi)的閥門器、集水器、放散器；閥門器包括閘閥、球閥和旋塞閥，集水器安裝于具有一定坡度管道的較低處；戶用燃?xì)庠O(shè)備包括通過(guò)管道依次連接的煤氣表、濾清器、閥門、混合燃?xì)庠罹摺?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能-沼氣發(fā)酵-太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，其特征在于所述的中央集成控制單元包括傳感器、流量計(jì)和控制模塊，傳感器和流量計(jì)設(shè)置在系統(tǒng)的各組成單元上，傳感器和流量計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)傳遞到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，安裝在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的控制模塊分析處理傳遞的數(shù)據(jù)，并做出相應(yīng)的命令對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制；控制模塊包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)中央處理模塊、數(shù)據(jù)反饋輸出模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)連線與傳感器、流量計(jì)相連接，采集氣化爐的產(chǎn)氣量、溫度系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，輸送至數(shù)據(jù)中央處理模塊，并與預(yù)先設(shè)定參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，中央處理模塊向數(shù)據(jù)反饋模塊發(fā)出指令，數(shù)據(jù)反饋模塊再將反饋的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，輸送到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)能－沼氣發(fā)酵－太陽(yáng)能集成利用系統(tǒng)，由生物質(zhì)氣化單元、沼氣厭氧發(fā)酵單元、中央集成控制單元、太陽(yáng)能光熱單元、生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧?、生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元、燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧M成，中央控制單元與其余單元分別連接，生物質(zhì)氣化單元分別生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧吧镔|(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元相連，沼氣厭氧發(fā)酵單元與生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元相連，生物質(zhì)燃?xì)夂驼託庾詣?dòng)混合單元與燃?xì)廨斉浜腿細(xì)庥脩魡卧噙B，太陽(yáng)能光熱單元和生物質(zhì)燃?xì)夤釂卧謩e與沼氣厭氧發(fā)酵單元相連。本發(fā)明既可化污染為沼氣資源，又提升秸稈氣化、燃?xì)鈨艋剑挥掷媒斩捜細(xì)夂吞?yáng)能光熱技術(shù)為沼氣發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行加熱。
文檔編號(hào)F24J2/04GK101063080SQ200710014670
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者董磊, 李景東, 景元琢, 劉艷濤, 強(qiáng)寧 申請(qǐng)人:濟(jì)南百川同創(chuàng)實(shí)業(yè)有限公司