專利名稱：一種多能耦合的可再生能源制沼氣系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物質能與太陽能綜合利用系統。
背景技術：
化石能源枯竭和環境日益惡化已經成為制約全球經濟和社會發展的長期、重大瓶頸，未來將影響到人類的生存狀態。為了解決該問題，一方面要大力開展節能與科學用能，另一個方面必須加速可再生能源的開發和利用。沼氣作為一種清潔、高效的新型 再生能源，越來越受到世界各國的廣泛關注。但沼氣發酵受溫度條件限制，當沼氣池溫度低于10°C時幾乎不再產氣。在我國北方冬季寒冷地區，沼氣池存在“半年使用，半年閑置”的現象，而且沼氣池空腹過冬，造成大量沼氣池的凍裂、報廢，造成巨大的經濟損失。同時，生物質預處理也是影響厭氧發酵系統穩定運行、提高產氣率和工程效益的重要環節，如秸桿預處理是提高秸桿原料利用率，加大產氣量，縮短啟動時間的有效手段。
發明內容本實用新型的目的是提供一種多能耦合的可再生能源制沼氣系統。本實用新型是一種多能耦合的可再生能源制沼氣系統，生物質原料9通過粉碎機
8、輸送機10裝置，進入厭氧消化器11中，系統由太陽能熱發電系統、生物質原料預處理系統、沼氣發酵系統、余熱利用系統以及燃料自控噴入系統組成；太陽能熱發電系統由壓縮機I、燃氣輪機2、換熱器3、太陽能聚熱器4、燃燒室5、發電機7組成，換熱器3分別與壓縮機I、燃氣輪機2相連；生物質原料預處理系統由發電機7、粉碎機8、輸送機10組成；沼氣發酵系統由生物質原料9、厭氧消化器11、攪拌機12組成，攪拌機12與發電機7相連；余熱利用系統由太陽能聚熱器4、燃氣輪機2、換熱器3、消聲器6組成，乏氣經由太陽能聚熱器4、燃氣輪機2、換熱器3、消聲器6出來；燃料自控噴入系統由厭氧消化器11、凈化裝置13、截止閥14、穩壓罐15、調節閥16和阻火器17組成，阻火器16與燃燒室5相連，溫度指示與控制儀表與聚熱器4、燃燒室5之間的管道相連。本實用新型的有益效果是，開發光氣燃氣輪機和太陽能集熱協同進行高效生物質預處理集成單元，將太陽能通過動力裝置轉化為電能，由電能轉化為機械能來進行生物質預處理，使其便于發酵，提高產氣率。同時，利用太陽能和燃氣輪機的余熱來維持沼氣池恒溫條件，使產氣率在原有基礎上大幅提高，保持連續、穩定供氣，以達到多能互補，能量綜合梯級利用的節能效果。

圖I是本實用新型的系統結構示意圖，附圖標記及對應名稱為壓縮機1，燃氣輪機2,換熱器3,太陽能聚熱器4,燃燒室5,消聲器6,發電機7,粉碎機8,生物質原料9,輸送機10，厭氧消化器11，攪拌機12，凈化裝置13，截止閥14，穩壓罐15，調節閥16，阻火器17。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型是一種多能耦合的可再生能源制沼氣系統，生物質原料9通過粉碎機8、輸送機10裝置，進入厭氧消化器11中，系統由太陽能熱發電系統、生物質原料預處理系統、沼氣發酵系統、余熱利用系統以及燃料自控噴入系統組成；太陽能熱發電系統由壓縮機I、燃氣輪機2、換熱器3、太陽能聚熱器4、燃燒室5、發電機7組成,換熱器3分別與壓縮機I、燃氣輪機2相連；生物質原料預處理系統由發電機7、粉碎機8、輸送機10組成；沼氣發酵系統由生物質原料9、厭氧消化器11、攪拌機12組成，攪拌機12與發電機7相連；余熱利用系統由太陽能聚熱器4、燃氣輪機2、換熱器3、消聲器6組成，乏氣經由太陽能聚熱器4、燃氣輪機2、換熱器3、消聲器6出來；燃料自控噴入系統由厭氧消化器11、凈化裝置13、截止閥14、穩壓罐15、調節閥16和阻火器17組成，阻火器16與燃燒室5相連，溫度指示與控制儀表與聚熱器4、燃燒室5之間的管道相連。太陽能聚熱器4為塔式結構，或者槽式結構，或者碟式結構。厭氧消化器11為高溫厭氧消化器。·所述的生物質原料9為秸桿生物質原料。所述的厭氧消化器11采用聚氨酯作為保溫材料，用玻璃鋼對保溫層進行防水保護。所述的換熱器3為U型管換熱器，或者翅片管換熱器，或者板式換熱器。所述的凈化裝置13為采用碳分子篩工藝的凈化裝置，或者采用活性炭吸附工藝的凈化裝置，或者采用吸附干燥工藝的凈化裝置。所述的燃燒室5點火采用點火噴燃技術，在燃料噴入燃燒室5之前設置阻火器17。所述的調節閥16為氣動調節閥。本實用新型利用太陽能加熱空氣，將高溫空氣通入燃氣輪機，再由燃氣輪機驅動發電機發電，產生的電能驅動粉碎機進行生物質預處理，然后輸入到沼氣池中發酵，產生的部分沼氣作為燃料通入燃氣輪機中。本實用新型采用太陽能和燃氣輪機的余熱來維持沼氣池恒溫發酵條件，實現高效、穩定供氣。太陽能具有間歇性和不穩定，使它的適用范圍大大縮小，但在該系統中，可通過控制沼氣池凈化出來的甲烷量，連續穩定地噴入燃氣輪機中。當在冬季或陰天時，太陽能減少，進入燃氣輪機的空氣溫度較低，噴入甲烷燃料量就自動增大；當在夏天或陽光充足時，太陽能增大，進入燃氣輪機的空氣溫度較高，噴入甲烷燃料量就自動減少。甲烷自控噴入系統的開發，保障了整個系統的穩定性，不受外界干擾，連續、穩定發電，進行生物質預處理。
權利要求1.一種多能耦合的可再生能源制沼氣系統，生物質原料(9)通過粉碎機(8)、輸送機(10)裝置，進入厭氧消化器(11)中，其特征在于系統由太陽能熱發電系統、生物質原料預處理系統、沼氣發酵系統、余熱利用系統以及燃料自控噴入系統組成；太陽能熱發電系統由壓縮機(I)、燃氣輪機(2)、換熱器(3)、太陽能聚熱器(4)、燃燒室(5)、發電機(7)組成，換熱器(3)分別與壓縮機(I)、燃氣輪機(2)相連；生物質原料預處理系統由發電機(7)、粉碎機(8)、輸送機(10)組成；沼氣發酵系統由生物質原料(9)、厭氧消化器(11)、攪拌機(12)組成，攪拌機(12)與發電機(7)相連；余熱利用系統由太陽能聚熱器(4)、燃氣輪機(2)、換熱器(3)、消聲器(6)組成，乏氣經由太陽能聚熱器(4)、燃氣輪機(2)、換熱器(3)、消聲器(6)出來；燃料自控噴入系統由厭氧消化器(11)、凈化裝置(13)、截止閥(14)、穩壓罐(15)、調節閥(16)和阻火器(17)組成，阻火器(16)與燃燒室(5)相連，溫度指示與控制儀表與聚熱器(4)、燃燒室(5)之間的管道相連。
2.根據權利要求I所述的多能耦合的可再生能源制沼氣系統，其特征在于，所述的太陽能聚熱器(4)為塔式結構，或者槽式結構，或者碟式結構。
3.根據權利要求I所述的多能耦合的可再生能源制沼氣系統，其特征在于，所述的厭氧消化器(11)為高溫厭氧消化器。
4.根據權利要求I所述的多能耦合的可再生能源制沼氣系統，其特征在于，所述的生物質原料(9)為秸桿生物質原料。
5.根據權利要求3所述的多能耦合的可再生能源制沼氣系統，其特征在于，所述的厭氧消化器(11)采用聚氨酯作為保溫材料，用玻璃鋼對保溫層進行防水保護。
6.根據權利要求I所述的多能耦合的可再生能源制沼氣系統，其特征在于，所述的換熱器(3)為U型管換熱器，或者翅片管換熱器，或者板式換熱器。
7.根據權利要求I所述的多能耦合的可再生能源制沼氣系統，其特征在于，所述的凈化裝置(13)為采用碳分子篩工藝的凈化裝置，或者采用活性炭吸附工藝的凈化裝置，或者采用吸附干燥工藝的凈化裝置。
8.根據權利要求I所述的多能耦合的可再生能源制沼氣系統，其特征在于，所述的燃燒室(5 )點火采用點火噴燃技術，在燃料噴入燃燒室(5 )之前設置阻火器(17 )。
9.根據權利要求I所述的多能耦合的可再生能源制沼氣系統，其特征在于，所述的調節閥(16)為氣動調節閥。
專利摘要一種多能耦合的可再生能源制沼氣系統，由太陽能熱發電系統、生物質原料預處理系統、沼氣發酵系統、余熱利用系統以及燃料自控噴入系統組成；太陽能熱發電系統中的換熱器(3)分別與壓縮機(1)、燃氣輪機(2)相連；生物質原料預處理系統中的攪拌機(12)與發電機(7)相連；余熱利用系統中的乏氣經由太陽能聚熱器(4)、燃氣輪機(2)、換熱器(3)、消聲器(6)出來；燃料自控噴入系統中的阻火器(16)與燃燒室(5)相連，溫度指示與控制儀表與聚熱器(4)、燃燒室(5)之間的管道相連。
文檔編號C12M1/107GK202730116SQ201220240098

公開日2013年2月13日 申請日期2012年5月26日 優先權日2012年5月26日
發明者陳叔平, 謝福壽 申請人:蘭州理工大學