用于多相流沼氣池的太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用太陽(yáng)能集熱技術(shù)加熱沼氣罐的裝置，屬于可再生能源技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源安全、氣候變暖、環(huán)境污染等問(wèn)題日益嚴(yán)峻，使世界各國(guó)開始將目光聚集到新能源領(lǐng)域，積極探索可持續(xù)能源技術(shù)。沼氣作為一種來(lái)源廣泛、制取技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低廉的綠色清潔可再生能源，具有極大的開發(fā)利用潛力。
[0003]沼氣的發(fā)酵溫度是影響沼氣產(chǎn)生和產(chǎn)氣率高低的關(guān)鍵因素。在適宜的溫度范圍內(nèi)才能達(dá)到較高的產(chǎn)氣率，溫度過(guò)低和溫度波動(dòng)過(guò)大，都會(huì)引起沼氣產(chǎn)量的明顯下降。高寒牧區(qū)由于嚴(yán)寒的氣候條件，使得沼氣的使用和推廣收到嚴(yán)重制約。
[0004]太陽(yáng)能資源清潔無(wú)污染，而且取之不盡、用之不竭。我國(guó)是太陽(yáng)能資源十分豐富的國(guó)家。太陽(yáng)能集熱和沼氣發(fā)酵都是非常成熟的技術(shù)，將低品位太陽(yáng)能與沼氣技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)低品位、不穩(wěn)定的太陽(yáng)能、生物質(zhì)能向高品位沼氣化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，充分體現(xiàn)了能量綜合梯級(jí)利用。
[0005]太陽(yáng)能加溫系統(tǒng)是通過(guò)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)完成熱能的采集和傳輸，該系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。現(xiàn)有太陽(yáng)能加溫系統(tǒng)多采用罐內(nèi)添加盤管加熱的方式，這種方式易造成受熱不均，維護(hù)困難，且目前缺少能用于沼氣池的耐腐蝕、熱轉(zhuǎn)化效率高的熱交換器；沼液排放時(shí)攜帶大量的熱量，沒(méi)有采取有效的余熱回收利用方式，耗散在環(huán)境中，造成能源浪費(fèi)；太陽(yáng)能集熱技術(shù)易受天氣狀況的影響，加熱不穩(wěn)定。
[0006]對(duì)此，中國(guó)專利CN202157071U公開了 “一種多相流沼氣池”，該沼氣池利用沼氣池本體底部的流化床，將水通過(guò)通孔噴射入發(fā)酵間中，并與原料物質(zhì)混合在一起。由于噴入發(fā)酵間中的水增多，從而使附著在沼氣池本體側(cè)壁上的原料物質(zhì)被浸入水中，同時(shí)在水的噴射力的作用下使原料物質(zhì)呈沸騰狀。此時(shí)，原料的固態(tài)物質(zhì)、沼液以及發(fā)酵后產(chǎn)生的氣體等形成固體、液體和氣體共存的多相混合流體。該專利利用流化床的傳熱、傳質(zhì)快、易于流動(dòng)的特性，使發(fā)酵物質(zhì)混合更充分、更均勻。若配以適當(dāng)?shù)奶?yáng)能增溫系統(tǒng)，對(duì)于保證冬季(特別是高寒地區(qū))沼氣發(fā)酵正常進(jìn)行具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明在多相流沼氣池的基礎(chǔ)上，提供一種尚效、穩(wěn)定的外增溫式帶余熱利用的太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)。并使其具有減少天氣對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的影響，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案是:
[0009]用于多相流沼氣池的太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)，設(shè)置在多相流沼氣池外為沼氣池內(nèi)物料提供太陽(yáng)能增溫，其特征在于，由太陽(yáng)能集熱器1、蓄熱水箱2、熱水換熱器3、潷水篩5、壓榨機(jī)6、沼液箱7、過(guò)濾機(jī)8、加熱盤管9、蓄熱循環(huán)泵10、換熱器熱水循環(huán)泵11、給水泵12、沼液泵13和排液泵14構(gòu)成太陽(yáng)能增溫支路和余熱增溫支路兩個(gè)增溫支路；
[0010]所述太陽(yáng)能增溫支路由與太陽(yáng)能集熱器I連接的蓄熱水箱2、熱水換熱器3、沼液箱7、過(guò)濾機(jī)8、換熱器熱水循環(huán)泵11和給水泵12構(gòu)成；蓄熱水箱2上方的出水口通過(guò)換熱器熱水循環(huán)泵11連接至熱水換熱器3入水口，熱水換熱器3出水口通過(guò)閥門連接至蓄熱水箱2下方回水管，構(gòu)成高溫側(cè)換熱環(huán)路；多相流沼氣池4上方的排水管通過(guò)閥門連接至沼液箱7、之后再經(jīng)過(guò)濾機(jī)8和給水泵12連接至熱水換熱器3入水口，構(gòu)成低溫側(cè)換熱環(huán)路；
[0011]所述余熱增溫支路由過(guò)濾機(jī)8、加熱盤管9、排液泵14構(gòu)成；加熱盤管9設(shè)在多相流沼氣池4外壁，繞外壁呈螺旋狀；過(guò)濾機(jī)8通過(guò)排液泵14連接加熱盤管9，加熱盤管9的末端接至污水處理廠。
[0012]這樣，過(guò)濾機(jī)8中即將作為廢水排出的沼液，通過(guò)排液泵14泵入加熱盤管9中，利用沼液余熱對(duì)多相流沼氣池4進(jìn)行加熱，之后排至污水處理廠。
[0013]本發(fā)明工作原理為:太陽(yáng)能加溫裝置設(shè)于多相流沼氣池外，太陽(yáng)能集熱裝置收集太陽(yáng)能并存儲(chǔ)到蓄熱水箱中；循環(huán)沼液與污泥分離后進(jìn)入沼液箱，沼液箱中的部分沼液經(jīng)過(guò)濾裝置進(jìn)入到熱水換熱器中；蓄熱水箱中的熱水通過(guò)熱水換熱器對(duì)循環(huán)沼液進(jìn)行加熱；經(jīng)熱水換熱器加熱后的沼液被送入到多相流沼氣池下方的流化床反應(yīng)器水室，經(jīng)過(guò)發(fā)酵主體后從沼氣池上方排水管排至沼液箱，再泵入換熱器中，如此循環(huán)利用沼液對(duì)沼氣池內(nèi)的料液進(jìn)行增溫；沼氣池外壁設(shè)置加熱盤管，經(jīng)過(guò)濾裝置過(guò)濾后的沼液，在排出前先通過(guò)加熱盤管，利用沼液余熱加熱多相流沼氣池。
[0014]本發(fā)明的采用發(fā)酵罐外增溫方式，避免了內(nèi)置式換熱裝置易腐蝕、難維護(hù)的缺點(diǎn)，同時(shí)配合多相流沼氣池，增強(qiáng)了罐內(nèi)物料的傳熱傳質(zhì)，使得料液加熱均勻。利用發(fā)酵之后的沼液進(jìn)行循環(huán)加熱，避免了直接排出沼液造成的熱損失；沼氣池壁附近的料液由于熱損失，溫度較池心低，沼液排出前通過(guò)沼氣外壁的加熱盤管，利用余熱加熱沼氣池，提高了貼壁側(cè)的料液溫度，減少了對(duì)沼氣池壁保溫裝置的投資；利用蓄熱水箱減少了天氣對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的影響；裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，故障點(diǎn)少，故障率低，運(yùn)行成本低。
[0015]本發(fā)明中的太陽(yáng)能沼氣池外可設(shè)太陽(yáng)能暖棚，暖棚產(chǎn)生溫室效應(yīng)，減少沼氣罐的散熱損失，以利于沼氣發(fā)酵。
[0016]另外，本發(fā)明中的沼液排出流經(jīng)的加熱盤管可設(shè)在進(jìn)料裝置上，利用沼液余熱加熱進(jìn)料。
[0017]加熱的熱源還可以是發(fā)電余熱、鍋爐等。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是多相流沼氣池的太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是多相流沼氣池太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)工藝流程圖。
[0020]本發(fā)明的沼氣池太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)在引入外熱源的同時(shí)，對(duì)余熱也進(jìn)行利用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。多相流沼氣池太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能集熱器1、蓄熱水箱2、熱水換熱器3、多相流沼氣池4、潷水篩5、壓榨機(jī)6、沼液箱7、過(guò)濾機(jī)8、加熱盤管9、蓄熱循環(huán)泵10、換熱器熱水循環(huán)泵11、給水泵12、沼液泵13和排液泵14組成。
[0021]太陽(yáng)能集熱裝置由太陽(yáng)能集熱器1，蓄熱水箱2，太陽(yáng)能集熱器熱水循環(huán)泵10構(gòu)成；蓄熱水箱2上方入水口連接至太陽(yáng)能集熱器I下方的出水管，下方出水口通過(guò)蓄熱循環(huán)泵10連接至太陽(yáng)能集熱器I上方的回水管，構(gòu)成集熱環(huán)路。蓄熱水箱2中的循環(huán)水通過(guò)蓄熱循環(huán)泵10泵入到太陽(yáng)能集熱器I中，加熱后，從太陽(yáng)能集熱器I下方的出水管流回蓄熱水箱，如此循環(huán)制取熱水。
[0022]沼氣池增溫系統(tǒng)包括兩個(gè)增溫支路，太陽(yáng)能增溫支路和余熱增溫支路。
[0023]太陽(yáng)能增溫支路由蓄熱水箱2、熱水換熱器3、多相流沼氣池4、沼液箱7、過(guò)濾機(jī)8、換熱器熱水循環(huán)泵11和給水泵12構(gòu)成；蓄熱水箱2上方的出水口通過(guò)換熱器熱水循環(huán)泵11連接至熱水換熱器3入水口，熱水換熱器3出水口通過(guò)閥門連接至蓄熱水箱2下方回水管，構(gòu)成高溫側(cè)換熱環(huán)路。多相流沼氣池4上方的排水管通過(guò)閥門連接至沼液箱7、之后再經(jīng)過(guò)濾機(jī)8和給水泵12連接至熱水換熱器3入水口，構(gòu)成低溫側(cè)換熱環(huán)路。增溫系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，蓄熱水箱2中的熱水通過(guò)換熱器熱水循環(huán)泵11泵入熱水換熱器3，在熱水換熱器3中與循環(huán)沼液換熱后，從回水管流回蓄熱水箱2中；循環(huán)沼液從多相流沼氣池4上方的排水管送入到沼液箱7中，經(jīng)過(guò)濾機(jī)8過(guò)濾后通過(guò)給水泵12泵入熱水換熱器3中，被加熱后的送入到多相流沼氣池4下方的流化床反應(yīng)器水室，再經(jīng)過(guò)分布板進(jìn)入發(fā)酵主體，從而對(duì)沼氣池內(nèi)的料液進(jìn)行增溫，高溫側(cè)和低溫測(cè)換熱環(huán)路同時(shí)運(yùn)行，循環(huán)加熱發(fā)酵料液。
[0024]余熱增溫支路由多相流沼氣池4、過(guò)濾機(jī)8、加熱盤管9、排液泵14構(gòu)成；加熱盤管9設(shè)在多相流沼氣池4外壁，繞外壁呈螺旋狀；過(guò)濾機(jī)8通過(guò)排液泵14連接加熱盤管9，加熱盤管9的末端接至污水處理廠。過(guò)濾機(jī)8中即將作為廢水排出的沼液，通過(guò)排液泵14泵入加熱盤管9中，利用沼液余熱對(duì)多相流沼氣池4進(jìn)行加熱，之后排至污水處理廠。
[0025]沼液箱7中的循環(huán)沼液主要來(lái)自兩部分，一部分是從多相流沼氣池4側(cè)下方排污口經(jīng)潷水篩5分離污泥與沼液后，沼液通過(guò)管路被送入到沼液箱7中。另一部分沼液從剩余污泥壓榨機(jī)6中壓出，再通過(guò)沼液泵13泵入沼液箱7中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于多相流沼氣池的太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)，設(shè)置在多相流沼氣池外為沼氣池內(nèi)物料提供太陽(yáng)能增溫，其特征在于，由太陽(yáng)能集熱器(I)、蓄熱水箱(2)、熱水換熱器(3)、潷水篩(5)、壓榨機(jī)￠)、沼液箱(7)、過(guò)濾機(jī)(8)、加熱盤管(9)、蓄熱循環(huán)泵(10)、換熱器熱水循環(huán)泵(11)、給水泵(12)、沼液泵(13)和排液泵(14)構(gòu)成太陽(yáng)能增溫支路和余熱增溫支路兩個(gè)增溫支路； 所述太陽(yáng)能增溫支路由與太陽(yáng)能集熱器(I)連接的蓄熱水箱(2)、熱水換熱器(3)、沼液箱(7)、過(guò)濾機(jī)(8)、換熱器熱水循環(huán)泵(11)和給水泵(12)構(gòu)成；蓄熱水箱(2)上方的出水口通過(guò)換熱器熱水循環(huán)泵(11)連接至熱水換熱器(3)入水口，熱水換熱器(3)出水口通過(guò)閥門連接至蓄熱水箱(2)下方回水管，構(gòu)成高溫側(cè)換熱環(huán)路；多相流沼氣池(4)上方的排水管通過(guò)閥門連接至沼液箱(7)之后再經(jīng)過(guò)濾機(jī)(8)和給水泵(12)連接至熱水換熱器(3)入水口，構(gòu)成低溫側(cè)換熱環(huán)路； 所述余熱增溫支路由過(guò)濾機(jī)(8)、加熱盤管(9)、排液泵(14)構(gòu)成；加熱盤管(9)設(shè)在多相流沼氣池⑷外壁，繞外壁呈螺旋狀；過(guò)濾機(jī)⑶通過(guò)排液泵(14)連接加熱盤管(9)，加熱盤管(9)的末端接至污水處理廠。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于多相流沼氣池的太陽(yáng)能增溫系統(tǒng)，由太陽(yáng)能集熱器1、蓄熱水箱2、熱水換熱器3、潷水篩5、壓榨機(jī)6、沼液箱7、過(guò)濾機(jī)8、加熱盤管9、蓄熱循環(huán)泵10、換熱器熱水循環(huán)泵11、給水泵12、沼液泵13和排液泵14構(gòu)成太陽(yáng)能增溫支路和余熱增溫支路兩個(gè)增溫支路。本發(fā)明利用蓄熱水箱減少了天氣對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的影響，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，故障點(diǎn)少，故障率低，運(yùn)行成本低。
【IPC分類】C12M1-107, C12M1-02
【公開號(hào)】CN104651220
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510098855
【發(fā)明人】余南陽(yáng), 譚玲, 賴澤民, 袁艷平, 楊曉嬌
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年3月6日