城市住宅小区生物质可再生能源混合供暖装置。由分离塔、产酸塔、产甲烷塔、膜分离器、燃料电池、好氧塔、热交换器、太阳能集热器、生物质燃烧器、电子控制器通过管道、电路、机械分别连成一体，构成城市住宅小区生物质可再生能源混合供暖装置。该装置采用生物质低温生物化学反应工艺，燃料电池清洁发电工艺，生物质可再生燃料低碳燃烧工艺。解决了大规模大城市发展中城市采暖供热实现绿色低碳节能减排的难题。免除了消耗矿物能源煤炭、石油、天然气、核原料及其污染源。免除了消耗城市生活饮用水(自来水)。免除了消耗城市电网电能(相当于减少了火力发电厂煤炭消耗量)。免除了传统供暖中大规模的煤炭、煤灰的运输和人工。其供暖成本比传统煤炭石油供暖成本减少60％。城市住宅小区采用生物质可再生能源混合供暖装置生态化、低碳化、智能化、现代化供暖的热用户采暖成本是传统燃煤供暖成本的1/5，即建筑面积每平方米一个采暖期人民币6元。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术技术涉及一种城市住宅小区供暖装置。
技术介绍
煤炭石油是一次性不可再生的矿物能源，形成它要经过几千年上亿年时间。近两个世纪人类大规模开发利用煤炭石油，使人类进入了工业化现代化社会，同时也产生了全球关注的气侯变暖，能源短缺，环境污染，公众健康受到损害的问题。为此人类社会已经付出了巨大的代价，影响了社会的可持续发展，因此开发利用清洁环保、节能高效、绿色低碳、安全生态、生物质可再生能源，已成为人类社会的共识。目前世界人口在增长，城市建设在发展，全球6000个城市中，地处严寒地区的城 市，冬季采暖供热已成为人类生存、活动、社会持续发展的基本条件和物质保障。以煤炭石油为能量源传统供暖方式的城市住宅建筑物，冬季室内温度维持稳定在18°C时，其建筑面积每平方米热负荷为270KJ(m2. h)，一个100平方米建筑面积的住宅，每天需要3千瓦热能24小时供热。一个100万户住宅建筑物的城市供暖面积超过了 5000万平方米，一个采暖期150天需要燃烧消耗优质煤炭(热值大于5000千卡/公斤)超过了 300万吨，约为210万吨标煤(TCE)。由于传统供暖燃煤锅炉热效率低，排烟带走损失的热能量多，输热管网管道长，表面积大，热能量损失多，以及经常补充自来水，又多增加浪费了煤炭的燃烧消耗100万吨。同时消耗城市电网电能大于3亿千瓦时(KW.h)度(火力发电3亿度消耗100万吨煤炭)，消耗城市生活饮用水(自来水)大于100万吨，以及大量煤炭、煤灰的运输和人工，并且直接向城市大气环境中排放有害污染物So28. 5万吨，煤烟10万吨，煤灰60万吨以及所产生的大量废热，温室气体Co2、Nno, Co。因此传统燃煤供暖方式存在的问题是供暖综合热效率低，热能量转换输送损失大，消耗不可再生矿物能源多，供热成本高，城市大气环境污染严重，治理难度大，危害公众健康，已经不再适应大规模现代化城市建设的绿色低碳，节能减排可持续发展。因此开发利用清洁环保、节能高效、绿色生态、安全低碳、生物质可再生能源，混合化、低碳化、生态化、智能化、现代化技术城市住宅小区供暖装置已成为人类社会实现可持续发展重要而紧迫的课题。
技术实现思路
生物质是太阳能通过光合作用生成的有机物，是能量和氢的双重载体，储存的能量为碳氢化合物的碳-氢键能。生物质由C、H、D、N、S元素组成，其中H元素的质量占6%，即每千克生物质可以产生O. 672M3H2,占其物质总能量的40%。本专利技术技术的目的在于提供一种城市住宅小区生物质可再生能源混合供暖装置。该装置将有机生物质(管道生活污水、有机厨余废弃物)，8-10°C加热到38°C经细菌微生物转化为可溶性挥发酸类甲烷基质，再由甲烷细菌微生物将甲烷基质转化为甲烷CH4沼气，经过燃料电池转换发电，高温余热加热生物质污水，电能供给厌氧消化-耗氧处理工艺能源自给，生物化学反应后的38°C中水将住宅小区供暖总水量加热稳定达到30°C，或经过太阳能加热到60°C，由电子控制器根据城市寒冷程度，所在纬度，天气变化和住宅小区热用户对热能的需求量送往住宅小区供暖，夜晚和寒冷天气经过生物质燃料燃烧加热到90°C再送往住宅小区循环供暖。其中生物化学反应后38°C中水可以经过太阳能加热到60°C直接送往住宅小区供暖。结合附图I本专利技术技术解决其技术问题所采用的技术方案是由分离塔I、产酸塔2、产甲烷塔3、膜分离器4、燃料电池5、好氧塔6、热交换器7、太阳能集热器8、生物质燃烧器9、电子控制器10通过管道、电路、机械分别连成一体，构成城市住宅小区生物质可再生能源混合供暖装置。其特征是通过管道将分离塔出水口与热交换器进水口，热交换器出水口与产酸塔进水口，产酸塔出水口与产甲烷塔进水口，产甲烷塔排气口与膜分离器进气口，膜分离器排气口与燃料电池进气口，燃料电池排气口与热交换器进气口，产甲烷塔出水口与好氧塔进水口，好氧塔出水口与电子控制器进水口，电子控制器出水口与太阳能集热器进水口，太阳能集热器出水口与电子控制器进水口，电子控制器出水口与生物质燃烧器进水口，生物质燃烧器出水口与电子控制器进水口分别连成一体构成城市住宅小区生物质可再生能源混合供暖装置。按照上述装置，将粉碎的有机生活废弃物与经过分离塔分离出的高浓度生物质含量的生活有机污水(8-10°C )度混合，经过热交换器加热到38°C度，其化学成份为多糖，蛋白质和脂类，投入产酸塔(产酸消化反应器)与上升水流搅拌混合，被发酵性细菌分泌的胞外酶水解为可溶性糖、肽、氨基酸和脂肪酸，之后被微生物吸收利用。发酵性细菌将上述可溶性物质吸收进入细胞后，经发酵作用将其转化为乙酸、丙酸、丁酸、脂肪酸和醇及氢、二氧化碳、硫。其反应过程为(C6H10O5) n+nH2D — n (C6H12D6)2C6H12D6 — CH3C00H+CH3CH2C00H+CH3CH2C00H+3CD2+3H2其中蛋白质含量直接影响产气中氨及硫化氢的含量，氨基酸分解时生成的有机酸可转化为甲烷、二氧化碳和水。发酵性细菌将有机物分解发酵后产生的有机酸和醇类，必须由产氢产乙酸菌，将其分解转化为乙酸、氢和二氧化碳，其反应过程为CH3CH2CH2C00H+2H20 — CH3C00H+C02+3H2CH3CH2CH2C00H+2H20 — 2CH3C00H+2H20CH3CH20H+H20 — CH3C00H+2H20CH3CH0HC00H+H20 — CH3C00H+C02+2H2耗氢产乙酸菌分别利用H2+C02生成乙酸，或代谢糖类产生乙酸。其反应式为2C02+4H2— CH3C00H+2H20C6H12O6 — 3CH3C00H按照上述装置，在产甲烷塔(产甲烷消化器)，产甲烷菌包括食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌，它们在厌氧条件下，将前面细菌代谢终产物，在没有外源受氢体的工况下把乙酸和h2/co2转化为气体产物ch4/co2，其反应生成甲烷的自由能为H2/C02 4H2+C02 — CH4+2H20 4HC00H — CH4+3C02+2H20 4CH3 — 3CH4+C02+2H20CH3COOH — CH4+C02按照上述装置，在膜分离器带压混合组份气体透过高分子膜(C02/CH4)分离膜即非多孔膜时，首先气体分子与膜接触被吸附到膜的高压侧表面溶解，在膜两侧表面产生化学位或电化学位浓度梯度的作用下，在膜内向前扩散，从膜的低压侧解吸出来，组合气体的溶解扩散是在膜上没有连续通道的情况下，靠聚合物母体上链段的热挠动产生瞬变渗透通道进行的，气体在膜内扩散传递 由下式表示一D ^ 组份气体透过膜的量由下式表示=Q=AF古按照上述装置，混合组份气体通过膜分离器分离出水蒸气、二氧化碳、硫、甲烷与少量氢，其中CH4进入燃料电池(S0FC)。在阴极(空气电极)，氧分子得到电子被还原为氧离子02_，0什4 e — 202_丨氧离子在电解质隔膜两侧电势差与氧浓度差驱动力的作用下，通过电解质中的氧空位，定向跃迁到阴极，与燃料CH4进行氧化反应，CH4(g)+402_ — 2H20(g)+C02+(g)+ge ;结合氧离子生成水。电子通过外电路(负载)输送到阴极形成电流。燃料电池总反应式为CH4+202 — 2H20+C02按照上述装置，经产甲烷塔排出的生物质水进入好氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
城市住宅小区生物质可再生能源混合供暖装置，由分离塔(1)、产酸塔(2)、产甲烷塔(3)、膜分离器(4)、燃料电池(5)、好氧塔(6)、热交换器(7)、太阳能集热器(8)、生物质燃烧器(9)、电子控制器(10)通过管道、电路、机械分别连成一体，构成城市住宅小区生物质可再生能源混合供暖装置，其特征是：通过管道将分离塔出水口与热交换器进水口，热交换器出水口与产酸塔进水口，产酸塔出水口与产甲烷塔进水口，产甲烷塔排气口与膜分离器进气口，膜分离器排气口与燃料电池进气口，燃料电池排气口与热交换器进气口，产甲烷塔出水口与好氧塔进水口，好氧塔出水口与电子控制器进水口，电子控制器出水口与太阳能集热器进水口，太阳能集热器出水口与电子控制器进水口，电子控制器出水口与生物质燃烧器进水口，生物质燃烧器出水口与电子控制器进水口分别连成一体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖英佳，
申请(专利权)人：肖英佳，
类型：实用新型
国别省市：
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