生物质热电联产的微藻养殖系统技术方案

本实用新型专利技术涉及养殖及资源综合利用技术领域，具体涉及生物质热电联产的微藻养殖系统，其包括畜禽养殖废弃物热电站、沼液沼渣处理装置、密闭透光式微藻养殖池、微藻培养液收集罐和微藻收集装置；畜禽养殖废弃物热电站包括控制装置以及依次连接的CSTR发酵罐、用于将沼气分离出甲烷的甲烷提取装置、用于将甲烷合成甲醇的甲醇合成装置、甲醇水制氢重整器和燃料电池，甲醇水制氢重整器设置有供甲醇水重整制氢反应所需温度的电加热器。本实用新型专利技术利用畜禽养殖废弃物就地实现热能和电能的高效转化，并利用该热能和电能实现微藻养殖以及为系统自身供电供热，整个系统结构紧凑、运行成本低。

Microalgae cultivation system based on biomass cogeneration

The utility model relates to the technical field of comprehensive utilization of resources and aquaculture, microalgae aquaculture system relates to biomass cogeneration, including livestock and poultry waste heat power station, biogas processing device, closed transmission type microalgae breeding pool, microalgae culture collection tank and microalgae collection device; livestock waste heat power station comprises a control device and connected in turn. CSTR fermentation tank, for biogas methane separated methane extraction device for methanol synthesis, methanol synthesis unit, methane methanol water hydrogen reformer and fuel cell, methanol water hydrogen reformer is provided with an electric heater for methanol reforming the required temperature. The utility model utilizes livestock and poultry waste to realize the efficient conversion of heat energy and electric energy on the spot, and uses the heat energy and the electric energy to realize the microalgae culture and the power supply for the system itself, and the whole system has compact structure and low operation cost.

【技术实现步骤摘要】
生物质热电联产的微藻养殖系统
本技术涉及养殖及资源综合利用
，具体涉及生物质热电联产的微藻养殖系统。
技术介绍
近年来，可生产生物柴油的微藻养殖以及可生产沼气的沼气厌氧发酵工程得到了国家的大力支持，发展迅猛。微藻生存繁殖能力极强，能够从废水中吸收各种无机营养和简单有机物。以有机废水作为廉价的培养基规模化养殖经济微藻、能源微藻是国内外研究的热点。而畜禽养殖过程产生大量的有机废水，目前主要是利用其制备沼气，特别是在北方寒冷地区需要配备燃烧沼气的锅炉，利用沼气燃烧后的热量为沼气池和养殖池加热。但现有技术中，沼气工程和微藻养殖过程中，仍存在一些亟待解决的问题：（1）沼气燃烧后的废气富含二氧化碳和一定的热量，对其不能进行利用而随意排放，不但造成热量的损失，还增加了大气的温室效应；（2）微藻养殖设备以及沼气工程设备的供电主要有两种方式，一种是长距离的集中式发电，但这种方式难以为交通不便的偏远地区供电，从而极大限制了微藻养殖和沼气工程场地的选择；另一种是利用沼气进行发电，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；（3）沼气发酵后的剩余物主要是沼液，其富含氮素等营养物质，但这部分沼液往往得不到及时有效的利用，造成资源的浪费，还对沼气工程周边的环境造成污染。因此，现有的微藻养殖缺乏综合处理，整体运行成本高，未能得到产业化应用。
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生物质热电联产的微藻养殖系统，该系统利用畜禽养殖废弃物就地实现热能和电能的高效转化，并利用热能和电能实现微藻养殖以及为系统自身供电供热，整个系统结构紧凑、运行成本低。为实现上述目的，本技术提供以下技术方案：提供生物质热电联产的微藻养殖系统，包括畜禽养殖废弃物热电站、沼液沼渣处理装置、密闭透光式微藻养殖池、微藻培养液收集罐和微藻收集装置，所述微藻养殖池设置有CO2溶气装置和搅拌器；所述畜禽养殖废弃物热电站包括控制装置以及依次连接的用于沼气发酵的CSTR发酵罐、用于从沼气中分离出甲烷的甲烷提取装置、用于将甲烷合成甲醇的甲醇合成装置、甲醇水制氢重整器和燃料电池，所述甲醇水制氢重整器设置有供甲醇水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：由所述甲醇合成装置制备的甲醇与水混合后，通过与控制器连接的第一输送泵输送至所述甲醇水制氢重整器内发生甲醇和水的重整制氢反应，制得氢气和高温余气，所述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系统中的所有用电设备供电；所述高温余气收集至高温余气收集装置为沼气发酵、甲醇合成反应以及微藻养殖池提供所需的热能；所述CSTR发酵罐的沼液沼渣出口通过所述沼液沼渣处理装置与所述微藻培养液收集罐的进液口连接，所述微藻培养液收集罐的出液口与所述微藻养殖池的进液口连通，所述微藻养殖池的出液口依次与所述微藻收集装置和所述沼液沼渣处理装置连接。其中，所述微藻养殖池设置有加热盘管，所述加热盘管通过第一加热管路与所述高温余气收集装置连接，所述第一加热管路设置有与控制器连接的调节阀，所述微藻养殖池内设置有与控制器连接的温度传感器。其中，所述沼液沼渣处理装置包括缓冲池、固液分离器、沼液池、沼渣池和膜过滤器，所述CSTR发酵罐的沼液沼渣出口依次与所述缓冲池和固液分离器的进料口连接，所述固液分离器的沼液出口依次与所述沼液池和膜过滤器连接，所述膜过滤器的出液口与所述微藻培养液收集罐的进液口连接，所述固液分离器的沼渣出口与所述沼渣池连通。其中，所述微藻培养液收集罐与所述微藻养殖池的连接管路上设置有第二输送泵和液体流量控制阀，所述液体流量阀和所述第二输送泵分别与控制器电连接。其中，所述微藻收集装置包括用于将微藻分离的气浮分离器以及微藻干燥室，所述微藻养殖池的出料口与所述气浮分离器的进料口连通，所述气浮分离器的出液口与所述沼液池的进液口连通；所述微藻干燥室通过第四加热管路与所述高温余气收集装置连接，所述第四加热管路设置有与控制器连接的调节阀，所述微藻干燥室内设置有与控制器连接的温度传感器。其中，所述CSTR发酵罐的罐体设置有用于通入加热介质的夹层，所述夹层通过第二加热管路与所述高温余气收集装置连接，所述第二加热管路设置有与控制器连接的调节阀，所述CSTR发酵罐内设置有与控制器连接的温度传感器。其中，所述甲醇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输送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。其中，所述输送管道和循环管路均设置有与控制器连接的气体流量控制阀；所述甲醇合成塔设置有与所述高温余气收集装置连接的第三加热管路，所述第三加热管路设置有与控制器连接的调节阀，所述甲醇合成塔内设置有与控制器连接的温度传感器和压力传感器。其中，还包括冷凝器，所述高温余气收集装置与所述冷凝器的进气口连接，所述冷凝器的出气口通过输送管路与所述CO2溶气装置连接，所述冷凝器的出液口与所述甲醇水溶液存储器连接；所述输送管路设置有与控制器连接的气体流量控制阀。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电加热器和输送泵供电。本技术的有益效果：与现有技术相比，本技术具有以下优点：（1）本技术的畜禽养殖废弃物热电站利用畜禽养殖废弃物，通过畜禽养殖废弃物-沼气-甲醇-电能/热能实现电能、热能的高效转化和利用，该畜禽养殖废弃物热电站产生的电能直接为所有设备供电，实现自给自足，无需外来供电，而且该电能为直流电，无需转换即可直接供直流电器使用，相比目前的直流高压集中式发电的方式，具有随用随发、易于分布安装、成本低的特点，不受交通、场地的限制，该畜禽养殖废弃物热电站更加适合水产养殖业；（2）利用畜禽养殖废弃物热电站在甲醇水重整制氢反应所产生大量高品质的热能（高温余气的温度高达300~600℃），这部分热能得到充分的利用，直接为沼气发酵、甲醇合成反应以及微藻养殖池提供所需的热能提供所需的热能；（3）沼气发酵后的沼液沼渣中含有丰富的氮、磷等营养物质，经过沼液沼渣处理装置回收处理后获得微藻培养液输送至微藻养殖池，用于培养微藻，同时微藻养殖池经过微藻收集装置收集微藻后的废液再经过沼液沼渣处理装置处理后回用于微藻养殖池。由此，本技术可以根据畜禽养殖废弃物热电站所需畜禽养殖废弃物的用量、转化为甲醇的量、各加热模块所需的温度、各用电模块的功率以及甲醇水重整制氢反应中产生的热能以及燃料电池输出的电能进行能量恒算，从而将畜禽养殖废弃物的处理、供电、供热、微藻养殖关联，形成自动化控制、节能、环保、可循环的连续式生产系统，使生物质能源得到综合利用，具有设备结构紧凑、运行成本低的优点，其具有广阔的产业化应用前景。附图说明图1为本技术的生物质热电联产的微藻养殖系统的结构示意图。图2为本技术的生物质热电联产的微藻养殖系统的甲醇合成装置的结构示意图。附图标记：密闭透光式微藻养殖池1；畜禽养殖废弃物热电站2、控制装本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物质热电联产的微藻养殖系统，其特征在于：包括畜禽养殖废弃物热电站、沼液沼渣处理装置、密闭透光式微藻养殖池、微藻培养液收集罐和微藻收集装置，所述微藻养殖池设置有CO2溶气装置和搅拌器；所述畜禽养殖废弃物热电站包括控制装置以及依次连接的用于沼气发酵的CSTR发酵罐、用于从沼气中分离出甲烷的甲烷提取装置、用于将甲烷合成甲醇的甲醇合成装置、甲醇水制氢重整器和燃料电池，所述甲醇水制氢重整器设置有供甲醇水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：由所述甲醇合成装置制备的甲醇与水混合后，通过与控制器连接的第一输送泵输送至所述甲醇水制氢重整器内发生甲醇和水的重整制氢反应，制得氢气和高温余气，所述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系统中的所有用电设备供电；所述高温余气收集至高温余气收集装置为沼气发酵、甲醇合成反应以及微藻养殖池提供所需的热能；所述CSTR发酵罐的沼液沼渣出口通过所述沼液沼渣处理装置与所述微藻培养液收集罐的进液口连接，所述微藻培养液收集罐的出液口与所述微藻养殖池的进液口连通，所述微藻养殖池的出液口依次与所述微藻收集装置和所述沼液沼渣处理装置连接。...

【技术特征摘要】
1.生物质热电联产的微藻养殖系统，其特征在于：包括畜禽养殖废弃物热电站、沼液沼渣处理装置、密闭透光式微藻养殖池、微藻培养液收集罐和微藻收集装置，所述微藻养殖池设置有CO2溶气装置和搅拌器；所述畜禽养殖废弃物热电站包括控制装置以及依次连接的用于沼气发酵的CSTR发酵罐、用于从沼气中分离出甲烷的甲烷提取装置、用于将甲烷合成甲醇的甲醇合成装置、甲醇水制氢重整器和燃料电池，所述甲醇水制氢重整器设置有供甲醇水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：由所述甲醇合成装置制备的甲醇与水混合后，通过与控制器连接的第一输送泵输送至所述甲醇水制氢重整器内发生甲醇和水的重整制氢反应，制得氢气和高温余气，所述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系统中的所有用电设备供电；所述高温余气收集至高温余气收集装置为沼气发酵、甲醇合成反应以及微藻养殖池提供所需的热能；所述CSTR发酵罐的沼液沼渣出口通过所述沼液沼渣处理装置与所述微藻培养液收集罐的进液口连接，所述微藻培养液收集罐的出液口与所述微藻养殖池的进液口连通，所述微藻养殖池的出液口依次与所述微藻收集装置和所述沼液沼渣处理装置连接。2.根据权利要求1所述的生物质热电联产的微藻养殖系统，其特征在于：所述微藻养殖池设置有加热盘管，所述加热盘管通过第一加热管路与所述高温余气收集装置连接，所述第一加热管路设置有与控制器连接的调节阀，所述微藻养殖池内设置有与控制器连接的温度传感器。3.根据权利要求1所述的生物质热电联产的微藻养殖系统，其特征在于：所述沼液沼渣处理装置包括缓冲池、固液分离器、沼液池、沼渣池和膜过滤器，所述CSTR发酵罐的沼液沼渣出口依次与所述缓冲池和固液分离器的进料口连接，所述固液分离器的沼液出口依次与所述沼液池和膜过滤器连接，所述膜过滤器的出液口与所述微藻培养液收集罐的进液口连接，所述固液分离器的沼渣出口与所述沼渣池连通。4.根据权利要求3所述的生物质热电联产的微藻养殖系统，其特征在于：所述微藻培养液收集罐与所述微藻养殖池的连接管路上设置有第二输送泵和液体流...

【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