CN217584591U

CN217584591U - 一种以生物质能为输入的热电气肥联供系统

Info

Publication number: CN217584591U
Application number: CN202221204898.0U
Authority: CN
Inventors: 李金平; 常淦; 杨嘉威; 崔华健; 石紫菡; 周建建; 万丹丹; 靳世荣; 魏世范; 曲超凡; 牛梦瑶; 黄娟娟; 郑健; 任海伟; 张东; 王昱; 李晓霞; 南军虎; 张学民
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2022-05-20
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2032-05-20

Abstract

一种以生物质能输入的热电气肥联供系统，属能源利用及转化技术领域。系统以生物质能为输入，热、电、气和沼液沼渣为输出。生物质经过预处理后进行恒温厌氧发酵转化为沼气和沼液沼渣，沼气经过净化装置后进入贮气罐贮存，贮存沼气一部分直供用户端，用于满足炊事和燃气热水器的用气需求，剩余沼气进入沼气发电机进行热电联产，沼液沼渣供用户作有机肥使用；生物质燃料送入生物质直燃锅炉燃烧来生产供暖热水，锅炉烟气首先进入省煤器回收部分烟气余热，接着通过烟气净化装置，最终通过空气源热泵回收生物质锅炉烟气潜热；蓄热系统用于调节能量供需匹配的问题。

Description

一种以生物质能为输入的热电气肥联供系统

技术领域

本实用新型涉及能源利用及转化技术，特别涉及以可再生能源为输入的热电气肥联供技术。

背景技术

目前大部分基于可在生能源的分布式能源系统，易受到地域、气候、太阳辐射、季节等诸多因素影响，系统有时难以连续稳定可靠的满足用户的用能需求。中国发明专利“可再生能源驱动的零碳高效的分布式供能系统及运行方法”（申请号为202210061646.5），该专利中的系统通过电网、风能发电、光伏发电以及太阳能光热的利用，可同时满足用户冷、热、电、氢的用能需求，清洁高效供能的同时可产生巨大的经济效益，但是由于风能和太阳能的不连续性系统需要接入电网以及相关的储能装置，系统的地域适应性较低。中国发明专利“一种太阳能驱动的分布式能源系统”（申请号为202210011259.0），该专利的系统以太阳能光伏发电和太阳能光热驱动氨分解膜反应器和氨压缩式制冷循环，使得系统可向外输出冷、热、电、氢，但该系统在制氢过程中需要以消耗氨为代价，运行成本较高且需要有充足稳定的供应方式，因此该系统的地域适应性较差，此外由于太阳能的不连续性系统难以连续稳定的工作。中国发明专利“一种分布式生物质能冷热电联产系统”（申请号为201920165681.5），该专利中的系统可实现生物质能高效利用，在输出生物质燃气的同时还可向外输出冷、热、电多种能源，但在生物质气化过程中极易造成废水二次污染，处理废水需要额外的废水处理系统才能达到整个系统的无害化排放。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种以生物质能为输入的热电气肥联供系统。

本实用新型是一种以生物质能为输入的热电气肥联供系统，预处理装置1通过渣浆泵P-1与恒温厌氧发酵装置2相连通，恒温厌氧发酵装置2上设有第一温度传感器T1和第一压力传感器P1，恒温厌氧发酵装2通过第一阀门V-1与沼气净化装置3相连通，恒温厌氧发酵装置2通过第四阀门V-4和第一循环水泵P-2与第一蓄热水箱10相连通，恒温厌氧发酵装置2通过第六阀门V-6和沼液沼渣泵P-4排出沼液沼渣，供用户端使用，沼气净化装置3与贮气罐4相连通，贮气罐4上设有第二压力传感器P2，贮气罐4通过增压风机F-1和第二阀门V-2与用户端和沼气发电机7相连通，用户端沼气通过第三阀门V-3与燃气热水器5和燃气灶具6相连接，沼气发电机7产生的烟气经换热器9回收余热后排入大气，沼气发电机7的缸套水经第一换热器8冷却后进入沼气发电机7，第一蓄热水箱10经第二循环水泵P-3和第五阀门V-5与第一换热器8和第二换热器9相连，沼气发电机7所产电能供用户、系统用电设备使用剩余电能可上电网销售，生物质直燃锅炉11通过第七阀门V-7和第一给水泵P-5与用户端相连通，生物质直燃锅炉11上设有第三温度传感器T3，生物质直燃锅炉11产生的烟气依次经过省煤器15、锅炉烟气经烟气净化装置14和空气源热泵机组13进行余热回收和大气污染物的处理，最后锅炉烟气经引风机F-2排入大气，空气源热泵机组13通过第三循环水泵P-7和第九阀门V-9与第二蓄热水箱12相连通，第二蓄热水箱12上设有第四温度传感器T4，第二蓄热水箱12通过第二给水泵P-6和第八阀门V-8连通外界水源并通过第十阀门V-10定期对生物质直燃锅炉11进行补水，第二蓄热水箱12通过第七阀门V-7和第一给水泵P-5与用户端接通。

本实用新型的有益效果是：以可再生能源作为系统的能源输入，将生物质能恒温厌氧发酵技术、沼气发电机热电联产技术、生物质直燃锅炉供暖技术、空气源热泵回收烟气余热技术等与蓄热技术有机集成一个整体，系统充分利用不同形式的生物质能；并在系统内部利用蓄热技术和余热回收技术进行高效的余热回收，提高了能源利用效率；满足了用户不同时段不同种类的能源需求，提高了系统供能的可靠性和稳定性，并且实现了对用户所在地区生物质资源充分高效利用和生态环境的保护。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是一种以生物质能为输入的热电气肥联供系统，预处理装置1通过渣浆泵P-1与恒温厌氧发酵装置2相连通，恒温厌氧发酵装置2上设有第一温度传感器T1和第一压力传感器P1，恒温厌氧发酵装2通过第一阀门V-1与沼气净化装置3相连通，恒温厌氧发酵装置2通过第四阀门V-4和第一循环水泵P-2与第一蓄热水箱10相连通，恒温厌氧发酵装置2通过第六阀门V-6和沼液沼渣泵P-4排出沼液沼渣，供用户端使用，沼气净化装置3与贮气罐4相连通，贮气罐4上设有第二压力传感器P2，贮气罐4通过增压风机F-1和第二阀门V-2与用户端和沼气发电机7相连通，用户端沼气通过第三阀门V-3与燃气热水器5和燃气灶具6相连接，沼气发电机7产生的烟气经第二换热器9回收余热后排入大气，沼气发电机7的缸套水经第一换热器8冷却后进入沼气发电机7，第一蓄热水箱10经第二循环水泵P-3和第五阀门V-5与第一换热器8和第二换热器9相连，沼气发电机7所产电能供用户、系统用电设备使用剩余电能可上电网销售，生物质直燃锅炉11通过第七阀门V-7和第一给水泵P-5与用户端相连通，生物质直燃锅炉11上设有第三温度传感器T3，生物质直燃锅炉11产生的烟气依次经过省煤器15、锅炉烟气经烟气净化装置14和空气源热泵机组13进行余热回收和大气污染物的处理，最后锅炉烟气经引风机F-2排入大气，空气源热泵机组13通过第三循环水泵P-7和第九阀门V-9与第二蓄热水箱12相连通，第二蓄热水箱12上设有第四温度传感器T4，第二蓄热水箱12通过第二给水泵P-6和第八阀门V-8连通外界水源并通过第十阀门V-10定期对生物质直燃锅炉11进行补水，第二蓄热水箱12通过第七阀门V-7和第一给水泵P-5与用户端接通。

如图1所示，所述第一蓄热水箱10为内置盘管式，盘管出口经第二循环水泵P-3和第五阀门V-5与第一换热器8相连，盘管入口与第二换热器9相连。

如图1所示，所述第二蓄热水箱12为内置盘管式，盘管出口经第三循环水泵P-7和第九阀门V-9与空气源热泵机组13冷凝端入口相连，盘管入口与空气源热泵机组13冷凝端出口相连。

如图1所示，所述第一温度传感器T1和第一压力传感器P1安装在恒温厌氧发酵装置2的顶部贮气区域。

下面结合具体实施例，进一步展开本实用新型。本实用新型利用恒温厌氧发酵技术、生物质直燃供暖技术、空气源热泵技术、沼气热电联产技术和蓄热技术集成一个能为新农村社区或者村镇居民区连续稳定提供热电气肥的系统。

如图1所示本系统中燃气热水器5、燃气灶具6布置在用户端；其余所述装置预处理装置1、恒温厌氧发酵装置2、沼气净化装置3、储气装置4、沼气发电机7、第一换热器8、第二换热器9、第一蓄热水箱10、第二蓄热水箱12、生物质直燃锅炉11、空气源热泵机组13、烟气净化装置14和省煤器15均采取集中布置于供能端。

生物质（秸秆、粪污和果蔬废弃物等）进入预处理装置1进行预处理，预处理后通过渣浆泵P-1进入恒温厌氧发酵装置2进行厌氧发酵（37℃），恒温厌氧发酵装置2上设有第一温度传感器T1和第一压力传感器P1，以监测恒温厌氧发酵装置2内温度和压力的变化，恒温厌氧发酵装置2所产沼气通过第一阀门V-1进入沼气净化装置3进行净化，净化后沼气进入贮气罐4贮存，所产沼液沼渣经第六阀门V-6和沼液沼渣泵P-4供用户端作有机肥使用。当恒温厌氧发酵装置2内温度＜37℃时，开启第四阀门V-4和第一循环水泵P-2给恒温厌氧发酵装置2进行增温。

贮气罐4设有第二压力传感器P2，以监测贮气罐4内压力变化，贮气罐4内沼气通过第二阀门V-2的a-c侧供给用户端使用，用户端沼气通过第三阀门V-3的a-c侧和a-b侧分别供给燃气灶具6和燃气热水器5沼气满足用户炊事和生活热水的用气需求，通过第二阀门V-2的a-b侧供给沼气发电机7进行热电联产。沼气发电机7的烟气经第二换热器9降温后排入大气，缸套水经第一换热器8降温后流回沼气发电机7。蓄热水箱10内的水依次经第二循环水泵P-3、第五阀门V-5和第一换热器8和第二换热器9回收沼气发电机7的缸套水余热和烟气余热。

当沼气发电机7的发电量大于系统总电负荷（用户电负荷和系统运行耗电）时，系统可向外售电。

生物质燃料（生物质成型燃料或散装生物质燃料）在生物质直燃锅炉11中燃烧所产生的烟气依次经过省煤器15、锅炉烟气经烟气净化装置14和空气源热泵机组13进行余热回收和大气污染物的处理，最后锅炉烟气经引风机F-2排入大气，生物质直燃锅炉11所生产的热水经第七阀门a-b侧和第一给水泵P-5将50℃供暖热水送至用户端。

空气源热泵机组13通过第三循环水泵P-7和第九阀门V-9与第二蓄热水箱12相连通，空气源热泵机组13通过进一步回收锅炉烟气潜热并通过第三循环水泵P-7和第九阀门V-9将回收的热量储存至第二蓄热水箱12中。

第二蓄热水箱12上设有第四温度传感器T4，第二蓄热水箱12通过第二给水泵P-6和第八阀门V-8连通外界水源并通过第十阀门V-10定期对生物质直燃锅炉11进行补水，当第二蓄热水箱12内温度>50℃时，通过第七阀门V-7的c-b侧和第一给水泵P-5与用户端接通参与用户端供暖。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干等同替换和改进，这些等同替换和改进也应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.以生物质能为输入的热电气肥联供系统，其特征在于预处理装置（1）通过渣浆泵（P-1）与恒温厌氧发酵装置（2）相连通，恒温厌氧发酵装置（2）上设有第一温度传感器（T1）和第一压力传感器（P1），恒温厌氧发酵装置（2）通过第一阀门（V-1）与沼气净化装置（3）相连通，恒温厌氧发酵装置（2）通过第四阀门（V-4）和第一循环水泵（P-2）与第一蓄热水箱（10）相连通，恒温厌氧发酵装置（2）通过第六阀门（V-6）和沼液沼渣泵（P-4）排出沼液沼渣，供用户端使用，沼气净化装置（3）与贮气罐（4）相连通，贮气罐（4）上设有第二压力传感器（P2），贮气罐（4）通过增压风机（F-1）和第二阀门（V-2）与用户端和沼气发电机（7）相连通，用户端沼气通过第三阀门（V-3）与燃气热水器（5）和燃气灶具（6）相连接，沼气发电机（7）产生的烟气经第二换热器（9）回收余热后排入大气，沼气发电机（7）的缸套水经第一换热器（8）冷却后进入沼气发电机（7），第一蓄热水箱（10）经第二循环水泵（P-3）和第五阀门（V-5）与第一换热器（8）和第二换热器（9）相连，沼气发电机（7）所产电能供用户、系统用电设备使用剩余电能可上电网销售，生物质直燃锅炉（11）通过第七阀门（V-7）和第一给水泵（P-5）与用户端相连通，生物质直燃锅炉（11）上设有第三温度传感器（T3），生物质直燃锅炉（11）产生的烟气依次经过省煤器（15）、锅炉烟气经烟气净化装置（14）和空气源热泵机组（13）进行余热回收和大气污染物的处理，最后锅炉烟气经引风机（F-2）排入大气，空气源热泵机组（13）通过第三循环水泵（P-7）和第九阀门（V-9）与第二蓄热水箱（12）相连通，第二蓄热水箱（12）上设有第四温度传感器（T4），第二蓄热水箱（12）通过第二给水泵（P-6）和第八阀门（V-8）连通外界水源并通过第十阀门（V-10）定期对生物质直燃锅炉（11）进行补水，第二蓄热水箱（12）通过第七阀门（V-7）和第一给水泵（P-5）与用户端接通参与用户供暖。

2.根据权利要求1所述的以生物质能为输入的热电气肥联供系统，其特征在于：第一蓄热水箱（10）为内置盘管式，盘管出口经第二循环水泵（P-3）和第五阀门（V-5）与第一换热器（8）相连，盘管入口与第二换热器（9）相连，盘管内换热介质为水，或制冷剂。

3.根据权利要求1所述的以生物质能为输入的热电气肥联供系统，其特征在于：第二蓄热水箱（12）为内置盘管式，盘管出口经第三循环水泵（P-7）和第九阀门（V-9）与空气源热泵机组（13）冷凝端入口相连，盘管入口与空气源热泵机组（13）冷凝端出口相连。

4.根据权利要求1所述的以生物质能为输入的热电气肥联供系统，其特征在于：第二蓄热水箱（12）通过第二给水泵（P-6）和第八阀门（V-8）与外界水源接通，同时第二蓄热水箱（12）通过第十阀门（V-10）与生物质直燃锅炉（11）补水口接通，通过第七阀门（V-7）的（c-b）侧和第一给水泵（P-5）与用户端接通。

5.根据权利要求1所述的以生物质能为输入的热电气肥联供系统，其特征在于：所述空气源热泵机组（13）所利用热源为经烟气净化装置（14）所净化后的锅炉烟气。