本發(fā)明涉及沼氣發(fā)酵利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及農(nóng)村聯(lián)戶沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)余熱梯級利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源是人類活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類社會的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進能源技術(shù)的使用?，F(xiàn)如今，能源的發(fā)展是全世界、全人類共同關(guān)心的問題，也是我國社會、經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵。沼氣作為可再生能源，越來越受到重視并得到廣泛應(yīng)用，沼氣發(fā)電是隨著大型沼氣工程的建設(shè)和沼氣綜合利用技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項沼氣利用技術(shù)。目前,我國大中型沼氣發(fā)電工程普遍存在著運行穩(wěn)定性差、經(jīng)濟效益低、余熱利用率低等問題，制約著沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)體術(shù)的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了農(nóng)村聯(lián)戶沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)余熱梯級利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用農(nóng)作物秸稈發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，并利用沼氣進行發(fā)電的同時，將沼氣發(fā)電過程中產(chǎn)生的余熱用于供熱取暖和溴化鋰吸收式制冷，來滿足農(nóng)村地區(qū)用電、供熱、制冷等生活用能的需要，從而實現(xiàn)沼氣發(fā)電余熱的深度和高效利用，達到能源的梯級利用。

本發(fā)明為解決上述問題所采取的技術(shù)方案是，提供了農(nóng)村聯(lián)戶沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)余熱梯級利用系統(tǒng)，包括秸稈預(yù)處理池、攪拌池、發(fā)酵池、固液分離池、第一沼渣存儲池、第二沼渣存儲池、補水池、儲氣罐、三通閥門A、沼氣發(fā)電機組、溴化鋰吸收式制冷機、第一換熱器、第二換熱器、常溫水儲水池、熱水儲水池、三通閥門B，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池通過第四連接管相連通，固液分離池與第二沼渣存儲池通過第五連接管相連通，發(fā)酵池與三通閥門A分別通過第六連接管和第七連接管兩個獨立管道相連通，儲氣罐與三通閥門A通過第八連接管相連通，第二沼渣存儲池與秸稈預(yù)處理池通過第九連接管相連通，發(fā)酵池與補水池通過第十連接管相連通，儲氣罐與沼氣發(fā)電機組通過第十一連接管相連通，沼氣發(fā)電機組與第一換熱器分別通過第十二連接管和第十三連接管兩條管路相連通，沼氣發(fā)電機組與三通閥門B通過第十四連接管相連通，三通閥門B與第二換熱器通過第十五連接管相連通，三通閥門B與溴化鋰吸收式制冷機通過第十六連接管相連通，第一換熱器與第二換熱器通過第十七連接管相連通，第二換熱器與溴化鋰吸收式制冷機分別通過第十八連接管和第十九連接管兩條管路相連通，第一換熱器與常溫水儲水池通過第二十連接管相連通，第二換熱器與熱水儲水池通過第二十一連接管相連通，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，第十五連接管上設(shè)有第四閥門，第十六連接管上設(shè)有第五閥門，第十八連接管上設(shè)有第六閥門，第十九連接管上設(shè)有第七閥門，第二十連接管上設(shè)有第八閥門，第二十一連接管上設(shè)有第九閥門，第六連接管上設(shè)有氣體流量計，第三連接管上設(shè)有第一蠕動泵，第九連接管上設(shè)有第二蠕動泵，第十連接管上設(shè)有第三蠕動泵。

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。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)打破了現(xiàn)有的僅沼液自循環(huán)等單項循環(huán)，集多元循環(huán)于一體，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，使得發(fā)酵池內(nèi)的發(fā)酵料液混合更均勻，接觸更完全，提高了發(fā)酵底物降解利用率，保證發(fā)酵系統(tǒng)溫度；同時將發(fā)酵系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣進行收集并用于沼氣發(fā)電機組，為農(nóng)戶的生活提供電能；此外該系統(tǒng)解決了現(xiàn)有沼氣發(fā)電過程中余熱利用率低，造成能源浪費的問題，通過第一換熱器和第二換熱器的設(shè)置，將沼氣發(fā)電過程中產(chǎn)生的余熱和煙氣用于居民的生活供熱；通過溴化鋰吸收式制冷機內(nèi)的發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器的作用機理，將沼氣發(fā)電過程中產(chǎn)生的余熱和煙氣用于居民的生活制冷，從而將沼氣發(fā)電供電、供熱、制冷等生活用能的需要組成一個完整的系統(tǒng)，從而實現(xiàn)沼氣發(fā)電余熱的深度和高效利用，達到能源的梯級利用，從而提高整個沼氣發(fā)電系統(tǒng)的能源利用率及經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

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)明實施方式作進一步詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供了農(nóng)村聯(lián)戶沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)余熱梯級利用系統(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、第一沼渣存儲池5、第二沼渣存儲池6、補水池7、儲氣罐8、三通閥門A9、沼氣發(fā)電機組10、溴化鋰吸收式制冷機11、第一換熱器12、第二換熱器13、常溫水儲水池14、熱水儲水池15、三通閥門B16，秸稈預(yù)處理池1與攪拌池2通過第一連接管17相連通，攪拌池2與發(fā)酵池3通過第二連接管18相連通，發(fā)酵池3與固液分離池4通過第三連接管19相連通，固液分離池4與第一沼渣存儲池5通過第四連接管20相連通，固液分離池4與第二沼渣存儲池6通過第五連接管21相連通，發(fā)酵池3與三通閥門A9分別通過第六連接管22和第七連接管23兩個獨立管道相連通，儲氣罐8與三通閥門A9通過第八連接管24相連通，第二沼渣存儲池6與秸稈預(yù)處理池1通過第九連接管25相連通，發(fā)酵池3與補水池9通過第十連接管26相連通。

儲氣罐8與沼氣發(fā)電機組10通過第十一連接管27相連通，沼氣發(fā)電機組10與第一換熱器12分別通過第十二連接管28和第十三連接管29兩條管路相連通，沼氣發(fā)電機組10與三通閥門B16通過第十四連接管30相連通，三通閥門B16與第二換熱器13通過第十五連接管31相連通，三通閥門B16與溴化鋰吸收式制冷機11通過第十六連接管32相連通，第一換熱器12與第二換熱器13通過第十七連接管33相連通，第二換熱器13與溴化鋰吸收式制冷機11分別通過第十八連接管34和第十九連接管35兩條管路相連通，第一換熱器12與常溫水儲水池14通過第二十連接管36相連通，第二換熱器13與熱水儲水池15通過第二十一連接管37相連通。

其中第七連接管23上設(shè)有第一閥門38，第八連接管24上設(shè)有第二閥門39，第十一連接管27上設(shè)有第三閥門40，第十五連接管31上設(shè)有第四閥門41，第十六連接管32上設(shè)有第五閥門42，第十八連接管34上設(shè)有第六閥門43，第十九連接管35上設(shè)有第七閥門44，第二十連接管36上設(shè)有第八閥門45，第二十一連接管37上設(shè)有第九閥門46，第六連接管22上設(shè)有氣體流量計47，第三連接管19上設(shè)有第一蠕動泵48，第九連接管25上設(shè)有第二蠕動泵49，第十連接管26上設(shè)有第三蠕動泵50。

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51，其太陽能大棚51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52，出料臺52更有利于發(fā)酵底物進入固液分離池4。

使用時，首先利用粉碎機將回收的秸稈進行粉碎，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17進入攪拌池2，對發(fā)酵底物進行充分的攪拌，使其混合均勻，經(jīng)攪拌后的發(fā)酵底物經(jīng)第二連接管18進入發(fā)酵池3進行發(fā)酵處理，產(chǎn)生的沼氣，在發(fā)酵的過程中可以通過補水池7和第三蠕動泵50為發(fā)酵池內(nèi)的發(fā)酵底物提供水分，保證發(fā)酵過程的順利進行。

同時通過氣體流量計47觀察發(fā)酵過程中沼氣的產(chǎn)生量，當(dāng)沼氣未達到目標產(chǎn)量時，關(guān)閉第一閥門27，打開第二閥門28，沼氣經(jīng)第六連接管22、三通閥門A9、第八連接管24進入儲氣罐8；當(dāng)沼氣超過目標產(chǎn)量時，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24進入儲氣罐8和經(jīng)第七連接管23返回發(fā)酵池3，實現(xiàn)沼氣的循環(huán)，其中返回發(fā)酵池3的沼氣對發(fā)酵底物又一次進行攪拌。發(fā)酵反應(yīng)后的沼液經(jīng)第一蠕動泵48進入固液分離池4，在固液分離池4內(nèi)實現(xiàn)沼液和沼渣的分離，其中一部分沼渣經(jīng)第四連接管20進入第一沼渣存儲池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21進入第二沼渣存儲池6，這一部分沼渣又經(jīng)第二蠕動泵49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，實現(xiàn)秸稈的循環(huán)再利用。

先供熱后制冷的模式：

當(dāng)儲氣罐8內(nèi)的沼氣儲存到一定含量時，打開第三閥門40，沼氣經(jīng)第十一連接管27進入沼氣發(fā)電機組10內(nèi)，經(jīng)內(nèi)燃機的燃燒和發(fā)電機發(fā)電，將沼氣的生物熱能轉(zhuǎn)化為供居民使用的電能，用于居民日常生活的照明等。打開第四閥門41，關(guān)閉第五閥門42，沼氣發(fā)電機組10在進行發(fā)電過程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)第十二連接管28進入第二換熱器13，沼氣發(fā)電機組10在進行發(fā)電過程中產(chǎn)生的冷卻水經(jīng)第十三連接管29進入第一換熱器12，常溫水儲水池14內(nèi)的水先經(jīng)冷卻水和第一換熱器12預(yù)熱后，再被煙氣和第二換熱器13加熱，以便于充分的對常溫水進行加熱，當(dāng)常溫水的溫度達到供熱溫度后打開第九閥門46，經(jīng)第二十一連接管37進入熱水儲水池15，以供居民的取暖、洗澡、洗菜等，經(jīng)過第二換熱器13換熱后的煙氣經(jīng)第十八連接管34進入溴化鋰吸收式制冷機11的發(fā)生器中充當(dāng)熱源，通過溴化鋰吸收式制冷機11內(nèi)冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器等零部件的作用實現(xiàn)制冷循環(huán)，以供居民的制冷。

先制冷后供熱的模式：

當(dāng)儲氣罐8內(nèi)的沼氣儲存到一定含量時，打開第三閥門40，沼氣經(jīng)第十一連接管27進入沼氣發(fā)電機組10內(nèi)，經(jīng)內(nèi)燃機的燃燒和發(fā)電機發(fā)電，將沼氣的生物熱能轉(zhuǎn)化為供居民使用的電能，用于居民日常生活的照明等。關(guān)閉第四閥門41，打開第五閥門42，沼氣發(fā)電機組10在進行發(fā)電過程中產(chǎn)生的煙氣經(jīng)第十六連接管32進入溴化鋰吸收式制冷機11的發(fā)生器中充當(dāng)熱源，通過溴化鋰吸收式制冷機11內(nèi)冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器等零部件的作用實現(xiàn)制冷循環(huán)，以供居民的制冷。沼氣發(fā)電機組10在進行發(fā)電過程中產(chǎn)生的冷卻水經(jīng)第十三連接管29進入第一換熱器12，常溫水儲水池14內(nèi)的水先經(jīng)冷卻水和第一換熱器12預(yù)熱后，再被煙氣和第二換熱器13加熱，以便于充分的對常溫水進行加熱，當(dāng)常溫水的溫度達到供熱溫度后打開第九閥門46，經(jīng)第二十一連接管37進入熱水儲水池15，以供居民的取暖、洗澡、洗菜等。

該系統(tǒng)集沼氣的循環(huán)、沼渣的循環(huán)于一體，提高了發(fā)酵底物降解利用率，保證發(fā)酵系統(tǒng)溫度，并將沼氣發(fā)電的余熱（包括冷卻水和煙氣）應(yīng)用于供熱和制冷，將煙氣型和熱水型余熱利用模式相結(jié)合來滿足農(nóng)村地區(qū)用電、供熱、制冷等生活用能的需要，從而實現(xiàn)沼氣發(fā)電余熱的深度和高效利用，達到能源的梯級利用，從而提高整個沼氣發(fā)電系統(tǒng)的能源利用率及經(jīng)濟效益，有很好的推廣和實用價值。

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。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實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)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及等同物界定。