生物质能-沼气发酵-太阳能集成利用系统技术方案

本发明专利技术涉及一种生物质能－沼气发酵－太阳能集成利用系统，由生物质气化单元、沼气厌氧发酵单元、中央集成控制单元、太阳能光热单元、生物质燃气供热单元、生物质燃气和沼气自动混合单元、燃气输配和燃气用户单元组成，中央控制单元与其余单元分别连接，生物质气化单元分别生物质燃气供热单元及生物质燃气和沼气自动混合单元相连，沼气厌氧发酵单元与生物质燃气和沼气自动混合单元相连，生物质燃气和沼气自动混合单元与燃气输配和燃气用户单元相连，太阳能光热单元和生物质燃气供热单元分别与沼气厌氧发酵单元相连。本发明专利技术既可化污染为沼气资源，又提升秸秆气化、燃气净化水平；又利用秸秆燃气和太阳能光热技术为沼气发酵系统进行加热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可再生能源综合利用系统，具体地说是一种生物质能-沼气发酵-太阳能集成利用系统。
技术介绍
我们知道，目前我国农村地区生物质能源利用有两种形式，一种是基于秸秆、可燃垃圾等低水分生物质的燃料制备，主要用于农村地区居民炊事集中供气或小型发电；另一种是利用粪便、可腐垃圾等高水分生物质进行碳氢能源转化产生沼气，也主要用于农村居民炊事供气。但这两种利用形式均有一定局限性，不能完全解决村庄能源供给与环境污染问题。生物质气化系统具有产气量大、启动灵活产气迅速的优点，但生物质燃气热值中氮气占50％左右，热值相对较低。而沼气热值相对较高，且沼气清洁度较高，属于高品质燃料，但沼气发酵系统产气比较均匀，产气负荷调节滞后，灵活性较差，不能满足短时间内高负荷用气的需要。沼气系统最大的缺陷是冬季运行稳定性差的问题，冬季产气率相当低，有的甚至无法正常运行，导致系统冬季利用效率低，造成资源的浪费。目前综合利用村庄秸秆、粪便、垃圾各种来源的生物质分类后转化为能源的项目未见报道。另外，目前国内外的生物质气化技术和沼气发酵技术都是各自独立的生物质能利用方式，并未实现两种技术的有机结合，克服沼气发酵冬季稳定运行和秸秆燃气热值低的缺陷，未能实现生物质资源利用方式的最优配置和资源的高效综合利用。而研究基于生物质气化、沼气发酵与太阳能三能合一高效利用的新农村能源供应系统的更是处于完全空白状态。从国际联机检索的结果来看，未见基于村庄秸秆、粪便、垃圾各种来源的生物质分类气化与厌氧发酵技术有机结合的供能系统的设计与应用，以及以生物质气和太阳能为热源的沼气冬季稳定运行技术的专利报道。专利技术内容本专利技术为克服上述现有技术的不足，提供一种生物质能-沼气发酵-太阳能集成利用系统，既可实现村镇人畜粪便和生活污水的集中处理，化污染为沼气资源，又提升秸秆气化、燃气净化水平，解决现有秸秆气化存在的焦油含量高、热值低和气化效率低的难题；又利用秸秆燃气和太阳能光热技术为沼气发酵系统进行加热，解决了沼气寒冷季节产气稳定性差的问题，确保了两种生物质利用技术的有机结合和相互补充，拓展生物质能的应用领域。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的一种生物质能-沼气发酵-太阳能集成利用系统，由生物质气化单元、沼气厌氧发酵单元、中央集成控制单元、太阳能光热单元、生物质燃气供热单元、生物质燃气和沼气自动混合单元、燃气输配和燃气用户单元组成，中央控制单元与其余单元分别连接，生物质气化单元分别生物质燃气供热单元及生物质燃气和沼气自动混合单元相连，沼气厌氧发酵单元与生物质燃气和沼气自动混合单元相连，生物质燃气和沼气自动混合单元与燃气输配和燃气用户单元相连，太阳能光热单元和生物质燃气供热单元分别与沼气厌氧发酵单元相连。所述的生物质气化单元由加料器、气化反应炉、燃气净化器、电控装置和风机组成，加料器、气化反应炉、燃气净化器和风机相串联，电控装置与其它部分通过线路连接。所述的气化反应炉由上、下炉体两部分组成，上炉体上分别设有加料口、观察门和自动风门，上炉体内设有锥形体，锥形体与炉体外壁之间设有空腔，空腔下部设有与炉体内相通的进气管；下炉体的高径比为1.5，上部为反应区，炉体周圈设有炉墙保温层和水套，中部设有炉排机构和出气管，出气管上设有温度传感器；下部为灰室，并设有出灰门。所述的燃气净化器主要由壳体和设于壳体内的喷淋室、气液室、降膜吸收室、脱湿室组成，气液室设于喷淋室的下部，降膜吸收室设于气液室和喷淋室的右侧，脱湿室设于降膜吸收室的右侧；壳体上部设有进气管，进气管与喷淋室内相通，喷淋室内设有喷淋装置；气液室内设有的锯齿状立板，位于气液室和降膜吸收室间的隔板下面，深入水下约100mm；降膜吸收室内设有叶轮和隔板，下部设有排污门；脱湿室上部设有出气口。所述的沼气厌氧发酵单元主要由预处理设备、UASB反应器、净化装置依次串接组成，在预处理设备和UASB反应器均安装水位传感器和温度传感器，预处理设备包括集水池、隔栅和潜污泵，隔栅设置在集水池入口处，潜污泵设于集水池内，潜污泵的出水管连接到UASB反应器内，UASB反应器内产生的沼气经收集、净化装置脱水脱硫及去杂后输送至储气柜。所述的UASB反应器由进水配水系统、反应区和三相分离器组成，所述的进水配水系统由一根主进水管和多根子配水管组成，主进水管伸到UASB反应器底部，然后由沿主进水管一周均匀分布的多根子配水管均匀分配料液，使微生物与原料充分接触，并有利于颗粒污泥的形成。反应区包括污泥床区和污泥悬浮区；三相分离器位于厌氧反应器中上部，与UASB反应器成55°浸没于浆面以下，它由气体收集器和折流挡板组成，整个折流挡板形成一个圆锥空间，顶部连接气体收集器，三相分离器的功能就是将沼气引入气体收集器，将处理出的水引入出水区，将固体颗粒导入反应区。在折流挡板和气体收集器之间还放置了一个防堵器，用以防止固体漂浮和冲出，使MRT比HRT大大增长，有利于沼气的产出。所述的太阳能光热单元由太阳能集热器、储热水箱、循环管道和自动控制装置四部分组成，太阳能集热器通过循环管道、自动控制装置与储热水箱相连；太阳能集热器进、出口和储热水箱内均安装温度传感器。所述的生物质燃气供热单元由燃气供热锅炉以及与其相连接的进气管道和输热管道组成。所述的生物质燃气和沼气自动混合单元主要由沼气贮气柜、生物质燃气与沼气混合贮气柜、混合风机以及燃气容量监测系统组成，燃气容量监测系统分别与沼气贮气柜和生物质燃气与沼气混合贮气柜相连，在秸秆气至混合贮气柜前的管道中安装有秸秆气流量计及传感器，在沼气贮气柜内和混合气贮气柜内均安装液位传感器，在沼气贮气柜出口设置有流量计，混合风机设于混合燃气贮气柜和沼气贮气柜之间，贮气柜前后端分别设有水封器和阻火器。所述的燃气输配和燃气用户单元包括附属设备、输气管网和户用燃气设备，附属设备安装与输气管网上，输气管网与户用燃气设备相连；所述的附属设备包括功能井和安装在其内的阀门器、集水器、放散器；阀门器包括闸阀、球阀和旋塞阀，集水器安装于具有一定坡度管道的较低处；户用燃气设备包括通过管道依次连接的煤气表、滤清器、阀门、混合燃气灶具。所述的中央集成控制单元包括传感器、流量计和控制模块，传感器和流量计设置在前述各单元上，传感器和流量计数据通过局域网传递到远程计算机上，安装在远程计算机上的控制模块分析处理传递的数据，并做出相应的命令对设备进行控制。控制模块主要包括数据采集模块、数据中央处理模块、数据反馈输出模块。数据采集模块主要采集气化炉的产气量、温度等系统关键技术参数，将其转化为数字信号，输送至数据中央处理模块，并与预先设定参数进行对比，中央处理模块向数据反馈模块发出指令，数据反馈模块再将反馈的数字信号转化为模拟信号，输送到驱动机构，实现整个系统的自动化控制。本专利技术既实现了村镇人畜粪便和生活污水的集中处理，化污染为沼气资源，又提升了秸秆气化、燃气净化水平，解决了现有秸秆气化存在的焦油含量高、热值低和气化效率低的难题，研制出适合秸秆气一沼气混合燃气的专用炊事和供暖系统，为建立独立分布式生物质供暖系统打下了基础。本专利技术的有益效果是1.实现了生物质气化技术、沼气厌氧发酵技术和太阳能光热技术有机结合，建立了基于生物质气化、沼气发酵与太阳能三能合一高效利用的新农村能源供应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质能－沼气发酵－太阳能集成利用系统，主要由生物质气化单元、沼气厌氧发酵单元、燃气输配和燃气用户单元组成，其特征在于：还包括中央集成控制单元、太阳能光热单元、生物质燃气供热单元、生物质燃气和沼气自动混合单元，中央控制单元与其余单元分别连接，生物质气化单元分别生物质燃气供热单元及生物质燃气和沼气自动混合单元相连，沼气厌氧发酵单元与生物质燃气和沼气自动混合单元相连，生物质燃气和沼气自动混合单元与燃气输配和燃气用户单元相连，太阳能光热单元和生物质燃气供热单元分别与沼气厌氧发酵单元相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董磊，李景东，景元琢，刘艳涛，强宁，
申请(专利权)人：济南百川同创实业有限公司，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]