利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场制造技术

本实用新型专利技术涉及养殖及资源综合利用技术领域，具体涉及利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场，其包括猪房，养猪房内间隔设置有多个猪圈，每个猪圈内设置有粪便污水收集池，养猪房地下铺设有污水管道，粪便污水收集池的排水口与污水管道连通养猪房，养猪房内设置有供暖装置、制冷装置、冲洗装置、通风装置和照明装置；在养猪房外分别设置粪便调配池、污水沉淀池、第一沼气发酵池、第二沼气发酵池、甲烷提取装置、甲醇溶液合成装置、沼液沼渣处理装置、甲醇水制氢重整器、燃料电池和控制装置。本实用新型专利技术利用养猪废弃物转化产生热能和电能，并实现生物质、热、电的智能化控制，使生物质能源得到高效地转化和综合利用。

Intelligent pig farm using pig manure in situ to realize combined heat and power supply

The utility model relates to the technical field of comprehensive utilization of resources and breeding, in particular in the realization of intelligent pig farm cogeneration using pig manure, including pig pig house, room interval is provided with a plurality of pigsty, each pen is arranged in the fecal sewage collection pool, real estate has lower pig sewage pipes and sewage outfall. The pipeline fecal sewage pools connected real pig, pig housing is arranged in a heating device, a cooling device, a flushing device and ventilation device and lighting device are respectively arranged outside the room; in the pig manure allocation pool, sewage sedimentation tank, the methane fermentation tank, second biogas fermentation tank, methane extraction device, methanol synthesis device, biogas processing device, methanol water hydrogen reformer, fuel cell and control device. The utility model utilizes pig waste to transform to generate heat energy and electric energy, and realizes intelligent control of biomass, heat and electricity, so that biomass energy can be efficiently transformed and utilized comprehensively.

【技术实现步骤摘要】
利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场
本技术涉及养殖及资源综合利用
，具体涉及一种利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场。
技术介绍
环境污染和能源短缺是世界性的两大主题，开发绿色的环境治理及可再生能源生产的技术已迫在眉睫。据统计，我国规模化畜禽养殖每年产生的畜禽养殖废弃物（粪便）达到约38亿吨，若完全转化成沼气相当于1.62亿吨标准煤，而其中仅有约15%配备了沼气工程处理设备。畜禽粪便已成为农业面源污染的主要源头之一，大量的畜禽粪便未经处理，擅自排放，严重的污染了生活环境及地下水源，粪污、臭气的污染对农业、养殖业的健康可持续发展造成巨大威胁。然而，畜禽养殖废弃物既会成为污染源，也可能成为优质的生物质能。现有技术中，生物质制沼气已普及多年。为了有效利用畜禽养殖中产生的畜禽粪便，一些地区开始利用畜禽粪便制造沼气。沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。但是，现有的养猪场处理粪便的方法，存在的主要问题是：（1）畜禽粪便没有充分利用好、转化好，畜禽粪便的处理方法单一，没有综合处理，处理效率低，而且设备占地面积大、运行、维护成本高，影响大规模推广使用；（2）目前养猪场主要依靠外部电站的高压集中式发电为养殖用的制暖、制冷、照明、冲洗和通信等设备供电，无法为交通不便的偏远地区供电，从而限制了养殖场地的选择，而且养殖场主要依靠人工操作，智能化程度低，造成养殖效率低下，控制成本高，不利于农村养殖业的规模化和产业化发展；（3）现有的畜禽废弃物的处理、沼气发酵以及利用沼气发电或燃烧供热相互分离，畜禽粪便需要远距离运输至沼气发酵厂、然后再将产生的沼气存储和运输至发电厂或农户燃烧使用，资源利用和转化效率低，特别是沼气在储存运输和有效利用上存在以下问题：一方面，沼气含有硫化氢、一氧化碳等有毒气体，还含有多种杂气、臭气，易燃烧爆炸；另一方面，目前人们对沼气的利用主要是通过直接使其燃烧的方式获得能量，如利用沼气做饭、制暖、照明等，这种方式的能源利用率较低；此外，现有技术也有利用沼气进行发电，但现有的沼气发电系统是通过沼气燃烧的方式进行热能发电，即先从热能转化为机械能，再从机械能转化为电能，二次转化效率过低，故未能得到广泛应用。
技术实现思路
针对现有技术存在上述技术问题，本技术的目的在于提供一种利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场，该智能化养猪场利用自身的养猪废弃物转化为甲醇作为产生电能和热能的原料，就地实现生物质与热能和电能的高效转化和利用以及自动化控制，而且将产生的沼气直接转化为甲醇不需要存储、运输和燃烧，具有安全、节能和环保的优点。为实现上述目的，本技术提供以下技术方案：提供利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场，包括养猪房，养猪房内间隔设置有多个猪圈，每个猪圈内设置有粪便污水收集池，养猪房地下铺设有污水管道，粪便污水收集池的排水口与污水管道连通；养猪房内设置有供暖装置、制冷装置、冲洗装置、通风装置和照明装置；在养猪房外的区域就近设置粪便调配池、污水沉淀池、第一沼气发酵池、第二沼气发酵池、甲烷提取装置、甲醇溶液合成装置、沼液沼渣处理装置、甲醇水制氢重整器、燃料电池和控制装置，所述冲洗装置包括冷水管路和热水管路，所述热水管路上设置有第一换热器，所述甲醇水制氢重整器包括重整室、分离室以及为重整室提供重整制氢反应所需温度的电加热器，所述控制装置包括控制器和用于向外输出电能的电力输出端口，其中：粪便污水收集池内的粪便集中输送至粪便调配池，粪便污水收集池内的尿液和冲洗水等污水通过污水管道输送至污水沉淀池，所述污水沉淀池的浓液出口与所述粪便调配池连通，所述污水沉淀池的清液出口与第一沼气发酵池连通，所述粪便调配池通过第一输送泵与所述第二沼气发酵池连通，所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池的沼气出口通过第一管道依次与甲烷提取装置、甲醇溶液合成装置连通，所述甲醇溶液合成装置的出液口通过第二输送泵与所述甲醇水制氢重整器连接；由所述甲醇溶液合成装置制备的甲醇水溶液在所述甲醇水制氢重整器内经发生甲醇和水的重整制氢反应，制得以二氧化碳和氢气为主的混合气体，该混合气体经分离室分离出氢气和高温余气，该氢气输送至燃料电池产生电能，该电能通过电力输出端口为所述第一输送泵、第二输送泵、制冷装置、冲洗装置、照明装置、通风装置、电加热器以及其他用电设备供电；由所述分离室分离出的高温余气的温度为300~600℃，所述高温余气收集至高温余气收集装置，所述高温余气收集装置通过第一加热管路与所述供暖装置连接，所述高温余气收集装置通过第二加热管路与所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池连接；高温余气通过所述第一换热器与所述热水管路内的冲洗水进行热交换；所述第一加热管路、第二加热管路和所述热水管路均设置有调节阀和第一温度传感器，所述调节阀和第一温度传感器分别与所述控制器电连接。其中，所述甲醇提取装置包括依次连接的第一固液分离器、脱硫塔、二氧化碳吸收塔和氨气吸收塔，所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池的沼气出口分别与所述第一固液分离器的进气口连通，所述氨气吸收塔的出气口与所述甲醇溶液合成装置连通。其中，所述甲醇溶液合成装置包括依次连接的压缩机、甲醇合成塔、气液分离器和甲醇水溶液存储器，由所述氨气吸收塔的出气口输出的甲烷气体以及氧气分别通过第二管道与压缩机的进气口连通，所述气液分离器的出液口与所述甲醇水溶液存储器连接，所述气液分离器的出气口通过循环管路与压缩机的进气口连通；所述第一管道、第二管道和循环管路均设置有气体流量控制阀，所述气体流量控制阀与所述控制器电连接。其中，所述甲醇合成塔设置有第三加热管路，所述第三加热管路与所述高温余气收集装置连接，所述第三加热管路上设置有调节阀，所述甲醇合成塔设置有第二温度传感器和压力传感器，所述调节阀、所述第二温度传感器和所述压力传感器分别与所述控制器电连接。其中，所述甲醇水溶液存储器和所述甲醇水重整器之间输送管路上设置有第二换热器，低温的甲醇水溶液与分离室分离出的高温氢气经所述第二换热器进行热交换。其中，还包括沼液沼渣处理装置，所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池的沼液沼渣出口分别与所述沼液沼渣处理装置的进料口连接，所述沼液沼渣处理装置的清液出口通过清液总管分别与所述冷水管路和热水管路连接。其中，所述清液总管设置有用于对冷水管路和热水管路进行切换的换向阀，高温余气通向所述第一换热器的管路上设置有调节阀和第三温度传感器，所述调节阀和第三温度传感器分别与所述控制器电连接。其中，所述通风装置包括鼓风机和排风机，所述养猪房的四周墙体开设有进风口，所述养猪房的顶部开设有排风口，所述进风口通过进风管与所述鼓风机连接，所述进风口通过进风管与所述鼓风机连接，所述鼓风机和所述排风机分别与所述控制器电连接。其中，所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池的池壁和或池底设置有用于通入加热介质的夹层，所述加热介质为高温余气，所述夹层的进气口通过所述第二加热管路与所述高温余气收集装置连接，所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池内设置有第四温度传感器，所述第四温度传感器与所述控制器电连接。其中，所述甲醇水制氢重整器设置有启动装置，所述启动装置在甲醇水制氢重整器启动过程中，为所述第二输送泵和电加热器供电。本技术的有益效果：专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场，其特征在于：包括养猪房，养猪房内间隔设置有多个猪圈，每个猪圈内设置有粪便污水收集池，养猪房地下铺设有污水管道，粪便污水收集池的排水口与污水管道连通；养猪房内设置有供暖装置、制冷装置、冲洗装置、通风装置和照明装置；在养猪房外的区域就近设置粪便调配池、污水沉淀池、第一沼气发酵池、第二沼气发酵池、甲烷提取装置、甲醇溶液合成装置、沼液沼渣处理装置、甲醇水制氢重整器、燃料电池和控制装置，所述冲洗装置包括冷水管路和热水管路，所述热水管路上设置有第一换热器，所述甲醇水制氢重整器包括重整室、分离室以及为重整室提供重整制氢反应所需温度的电加热器，所述控制装置包括控制器和用于向外输出电能的电力输出端口，其中：粪便污水收集池内的粪便集中输送至粪便调配池，粪便污水收集池内的尿液和冲洗水等污水通过污水管道输送至污水沉淀池，所述污水沉淀池的浓液出口与所述粪便调配池连通，所述污水沉淀池的清液出口与第一沼气发酵池连通，所述粪便调配池通过第一输送泵与所述第二沼气发酵池连通，所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池的沼气出口通过第一管道依次与甲烷提取装置、甲醇溶液合成装置连通，所述甲醇溶液合成装置的出液口通过第二输送泵与所述甲醇水制氢重整器连接；由所述甲醇溶液合成装置制备的甲醇水溶液在所述甲醇水制氢重整器内经发生甲醇和水的重整制氢反应，制得以二氧化碳和氢气为主的混合气体，该混合气体经分离室分离出氢气和高温余气，该氢气输送至燃料电池产生电能，该电能通过电力输出端口为所述第一输送泵、第二输送泵、制冷装置、冲洗装置、照明装置、通风装置、电加热器以及其他用电设备供电；由所述分离室分离出的高温余气的温度为300~600℃，所述高温余气收集至高温余气收集装置，所述高温余气收集装置通过第一加热管路与所述供暖装置连接，所述高温余气收集装置通过第二加热管路与所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池连接；高温余气通过所述第一换热器与所述热水管路内的冲洗水进行热交换；所述第一加热管路、第二加热管路和所述热水管路均设置有调节阀和第一温度传感器，所述调节阀和第一温度传感器分别与所述控制器电连接。...

【技术特征摘要】
1.利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场，其特征在于：包括养猪房，养猪房内间隔设置有多个猪圈，每个猪圈内设置有粪便污水收集池，养猪房地下铺设有污水管道，粪便污水收集池的排水口与污水管道连通；养猪房内设置有供暖装置、制冷装置、冲洗装置、通风装置和照明装置；在养猪房外的区域就近设置粪便调配池、污水沉淀池、第一沼气发酵池、第二沼气发酵池、甲烷提取装置、甲醇溶液合成装置、沼液沼渣处理装置、甲醇水制氢重整器、燃料电池和控制装置，所述冲洗装置包括冷水管路和热水管路，所述热水管路上设置有第一换热器，所述甲醇水制氢重整器包括重整室、分离室以及为重整室提供重整制氢反应所需温度的电加热器，所述控制装置包括控制器和用于向外输出电能的电力输出端口，其中：粪便污水收集池内的粪便集中输送至粪便调配池，粪便污水收集池内的尿液和冲洗水等污水通过污水管道输送至污水沉淀池，所述污水沉淀池的浓液出口与所述粪便调配池连通，所述污水沉淀池的清液出口与第一沼气发酵池连通，所述粪便调配池通过第一输送泵与所述第二沼气发酵池连通，所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池的沼气出口通过第一管道依次与甲烷提取装置、甲醇溶液合成装置连通，所述甲醇溶液合成装置的出液口通过第二输送泵与所述甲醇水制氢重整器连接；由所述甲醇溶液合成装置制备的甲醇水溶液在所述甲醇水制氢重整器内经发生甲醇和水的重整制氢反应，制得以二氧化碳和氢气为主的混合气体，该混合气体经分离室分离出氢气和高温余气，该氢气输送至燃料电池产生电能，该电能通过电力输出端口为所述第一输送泵、第二输送泵、制冷装置、冲洗装置、照明装置、通风装置、电加热器以及其他用电设备供电；由所述分离室分离出的高温余气的温度为300~600℃，所述高温余气收集至高温余气收集装置，所述高温余气收集装置通过第一加热管路与所述供暖装置连接，所述高温余气收集装置通过第二加热管路与所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池连接；高温余气通过所述第一换热器与所述热水管路内的冲洗水进行热交换；所述第一加热管路、第二加热管路和所述热水管路均设置有调节阀和第一温度传感器，所述调节阀和第一温度传感器分别与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场，其特征在于：所述甲醇提取装置包括依次连接的第一固液分离器、脱硫塔、二氧化碳吸收塔和氨气吸收塔，所述第一沼气发酵池和第二沼气发酵池的沼气出口分别与所述第一固液分离器的进气口连通，所述氨气吸收塔的出气口与所述甲醇溶液合成装置连通。3.根据权利要求2所述的利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场，其特征在于：所述甲醇溶液合成装置包括依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：向华，
申请(专利权)人：广东合即得能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44