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CN202465683U - 沼气发电工程中发酵罐加热系统 - Google Patents

沼气发电工程中发酵罐加热系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型的目的是提供一种沼气发电工程中发酵罐加热系统，它能够对发酵罐内发酵原料进行有效加热，降低发酵原料加热能耗，提高发酵罐的容积利用率，从而提高沼气发电工程中发酵罐运行的可靠性与经济性。本发酵罐加热系统，包括由水箱、太阳能集热器构成的太阳能加热系统和由风力发电机、蓄电池、逆变器和电加热器构成的风力发电加热系统；水箱的热水出口分别与进料预热装置的进水口、厌氧发酵罐内的加热盘管的进水口相通，进料预热装置的出水口、加热盘管的出水口分别与水箱的冷水进口相通；电加热器的进水口和出水口分别通过电加热器回水管和电加热器出水管与水箱的出水口、进水口相通。

Description

沼气发电工程中发酵罐加热系统
技术领域
本实用新型属于沼气发酵罐加热系统与设备，具体地说，是一种沼气发酵的太阳能集热、风力发电以及沼气内燃发电机组合式冗余加热系统。
背景技术
沼气厌氧发酵是一种能将秸秆进行能源化与资源化的无害化处理技术，发酵过程产生的沼气可以进行发电，通常采用内燃机发电机组将沼气进行能源化利用。秸秆厌氧发酵制备沼气需要一定的发酵温度，故在发酵过程中须对发酵原料进行加热。目前的厌氧发酵加热方式主要源于燃煤锅炉产生的热水，即制备沼气的过程中，还要消耗化石燃料。对于高寒地区的沼气发电工程，由于其冬季温度低，昼夜温差大，使发酵罐内的物料温度降低，进而导致产气率显著下降，发酵物料的加热耗能显著增加，降低了沼气发电工程的可靠性与经济性。
实用新型内容
本实用新型的目的是通过一种沼气发电工程中发酵罐加热系统，它能够对发酵罐内发酵原料进行有效加热，降低发酵原料加热能耗，提高发酵罐的容积利用率，从而提高沼气发电工程中发酵罐运行的可靠性与经济性。
本沼气发电工程中发酵罐加热系统，包括由水箱5、收集太阳能以对水箱内的水进行加热的太阳能集热器1构成的太阳能加热系统21和由风力发电机7、对风力发电机发出的电能进行存储的蓄电池9、将蓄电池的直流电转换成交流电的逆变器10和与逆变器的输出电连接的电加热器11构成的风力发电加热系统22；水箱5的热水出口分别与进料预热装置的进水口、厌氧发酵罐内的加热盘管的进水口相通，进料预热装置的出水口、加热盘管的出水口分别与水箱5的冷水进口相通；电加热器的进水口和出水口分别通过电加热器回水管和电加热器出水管与水箱的出水口、进水口相通。
本技术的有益效果：本技术将自然能够及太阳能和风能有机的结合起来，对发酵罐内发酵原料进行有效加热，降低发酵原料加热能耗，提高发酵罐的容积利用率，从而提高沼气发电工程中发酵罐运行的可靠性与经济性。
上述的发酵罐加热系统，还包括由沼气发电机18、余热锅炉19构成的余热加热系统23；厌氧发酵罐的顶端通过输气管与沼气发电机18的燃气入口相通，沼气发电机18的废气通入余热锅炉19以对余热锅炉19内的水进行加热，余热锅炉19通过锅炉热水管道与水箱相通。本实用新型的基本特点是：全部采用太阳能和风能两种新能源和沼气内燃机发电机组的余热作为发酵原料的加热热源，维持沼气发酵所需的恒定温度。在太阳能和风能不足时，可用余热锅炉供热水进行发酵原料的加热。优选，本技术还包括控制系统，在电加热器回水管或电加热器出水管上设置有电加热器电磁阀，在锅炉热水管道上设置锅炉电磁阀，控制系统的输出接电加热器电磁阀和锅炉电磁阀。
上述的发酵罐加热系统，它还包括控制系统，在电加热器回水管或电加热器出水管上设置有电加热器电磁阀，控制系统的输出接电加热器电磁阀。
上述的发酵罐加热系统，太阳能加热系统21还包括换热器2，太阳能集热器1的收集的热量通过换热器与水箱内的水进行热交换。最好，水箱通过换热器出水管、换热器回水管分别与换热器相通。优选，本技术还包括控制系统，在换热器出水管或换热器回水管上设置有换热器电磁阀，控制系统的输出接换热器电磁阀。
附图说明
图1是沼气发电工程中厌氧发酵罐冗余组合式加热系统组成示意图。
图中：1、太阳能集热器，2、换热器，3、换热器回水管，4、循环泵，5、水箱，6、换热器电磁阀，7、风力发电机，8、导线，9、蓄电池，10、逆变器，11、电加热器，12、电加热器回水管，13、电加热器出水管，14、进料预热装置，15、厌氧发酵罐，16、加热盘管，17、输气管，18、沼气内燃机（沼气发电机），19、余热锅炉，20、锅炉热水管道，21、太阳能加热系统，22、风力发电加热系统，23、内燃机发电机组余热利用系统（余热加热系统），24、控制系统，25、电加热器电磁阀，26、锅炉电磁阀，27、换热器出水管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方案进行描述。
参见图1所示的沼气发电工程中发酵罐冗余组合式加热系统包括由太阳能集热器1、换热器2、换热器回水管3、换热器出水管27、集热器进管28、集热器出管29、循环泵4和水箱5组成的太阳能加热系统21。换热器回水管3两端分别连接换热器2进水口和水箱5出水口。
风力发电机7、导线8、蓄电池9、逆变器10和电加热器11等构成风力发电加热系统22。电加热器回水管12两端分别连接电加热器11入水口和水箱5出水口，电加热器11的出水管13两端分别连接电加热器11的出水口和水箱5的进水口。
水箱5的热水出口分别与进料预热装置14的进水口、厌氧发酵罐内的加热盘管16的进水口相通，进料预热装置的出水口、加热盘管的出水口分别与水箱5的冷水进口相通。进料预热装置14的出水口还与厌氧发酵罐相通。
由沼气内燃机发电机组18、余热锅炉19等构成内燃机发电机组余热利用系统23。
沼气发电工程中发酵罐冗余组合式加热系统工作时，太阳能集热器1将收集到的热量通过换热器2存储到水箱内；沼气发电机（沼气内燃机）的排气在余热锅炉中放热对水进行加热；风力发电机7产生的电能通过导线8存储到蓄电池9内，根据需求通过逆变器10将直流电转换为交流电作为电加热器11的电源，电加热器11加热水箱5内的水，水箱内的热水送到原料预热装置14和厌氧发酵罐15中加热盘管16，全天候加热发酵罐15内的发酵原料。在冬季或夜间阳光不足时，可关闭换热器回水管3上的换热器电磁阀6；阳光充足时，可关闭电加热器回水管12上的电加热器电磁阀25；风力发电机7发出的电能存储到蓄电池9内备用。当阳光和风力都不足时，可打开余热锅炉19热水输送管道（锅炉热水管道）上的锅炉电磁阀26，直接将热水送入水箱5。太阳能集热、风力发电和内燃机余热利用系统形成了沼气发电工程中发酵罐冗余组合式加热系统中的三个加热子系统，其中各电磁阀控制全部并入控制系统24，通过控制系统，可根据实际运行工况单独使用某一个加热子系统对发酵原料进行加热和保温，也可以组合相关的不同加热子系统进行发酵原料的加热，使沼气发电工程实现全年对外供能恒定不变，既充分保证了发酵罐的恒温加热要求，又可常年实现沼气发电工程中自行加热发酵原料，降低发酵原料加热能耗，提高发酵罐的容积利用率，实现能量的合理利用，本实用新型具有系统组态简单可靠、运行与操作简便、可靠性和经济性高等特点。
本实用新型的基本特点是：全部采用太阳能和风能两种新能源和沼气内燃机发电机组的余热作为发酵原料的加热热源，维持沼气发酵所需的恒定温度。在太阳能和风能不足时，可用余热锅炉供热水进行发酵原料的加热。在换热器回水管、电加热器回水管和锅炉热水管道上安装电磁阀，接入控制系统，以简单的操作实现单一加热子系统运行，或多个加热子系统组合运行，实现能量的合理利用。太阳能集热加热、风力发电加热和余热锅炉供热是三个独立的子系统，可根据实际运行工况单独使用某一个加热子系统对发酵原料进行加热和保温，也可以组合相关的不同加热子系统进行发酵原料的加热，通过控制系统对它们进行简单的切换便可实现沼气发电工程实现全年对外供能恒定不变。本实用新型具有系统组态简单可靠、运行与操作简便、可靠性和经济性高等特点。利用了太阳能、风能两种清洁的新能源的同时，还利用沼气内燃机发电机组的余热，具有耗能低，系统运行可靠性和经济性高的特点。

Claims (7)

1.沼气发电工程中发酵罐加热系统，包括由水箱（5）、收集太阳能以对水箱内的水进行加热的太阳能集热器（1）构成的太阳能加热系统（21）和由风力发电机（7）、对风力发电机发出的电能进行存储的蓄电池（9）、将蓄电池的直流电转换成交流电的逆变器（10）和与逆变器的输出电连接的电加热器（11）构成的风力发电加热系统（22）；其特征是：水箱（5）的热水出口分别与进料预热装置的进水口、厌氧发酵罐内的加热盘管的进水口相通，进料预热装置的出水口、加热盘管的出水口分别与水箱（5）的冷水进口相通；电加热器的进水口和出水口分别通过电加热器回水管和电加热器出水管与水箱的出水口、进水口相通。
2.如权利要求1所述的发酵罐加热系统，其特征是：它包括由沼气发电机（18）、余热锅炉（19）构成的余热加热系统（23）；厌氧发酵罐的顶端通过输气管与沼气发电机（18）的燃气入口相通，沼气发电机（18）的废气通入余热锅炉（19）以对余热锅炉（19）内的水进行加热，余热锅炉（19）通过锅炉热水管道与水箱相通。
3.如权利要求2所述的发酵罐加热系统，其特征是：它还包括控制系统，在电加热器回水管或电加热器出水管上设置有电加热器电磁阀，在锅炉热水管道上设置锅炉电磁阀，控制系统的输出接电加热器电磁阀和锅炉电磁阀。
4.如权利要求1所述的发酵罐加热系统，其特征是：它还包括控制系统，在电加热器回水管或电加热器出水管上设置有电加热器电磁阀，控制系统的输出接电加热器电磁阀。
5.如权利要求1所述的发酵罐加热系统，其特征是：太阳能加热系统（21）还包括换热器（2），太阳能集热器（1）的收集的热量通过换热器与水箱内的水进行热交换。
6.如权利要求5所述的发酵罐加热系统，其特征是：水箱通过换热器出水管、换热器回水管分别与换热器相通。
7.如权利要求6所述的发酵罐加热系统，其特征是：它还包括控制系统，在换热器出水管或换热器回水管上设置有换热器电磁阀，控制系统的输出接换热器电磁阀。
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