一種太陽能與發電機組余熱復合的沼氣增溫系統技術方案

本發明專利技術屬于沼氣工程應用領域，更具體地說，是涉及一種將太陽能熱能與沼氣發電機組釋放的熱能相吸收，將吸收后的熱能并應用于沼氣罐體增溫的一種太陽能與發電機組余熱復合的沼氣增溫系統。包括電動水泵、缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機、廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥。本發明專利技術將沼氣發電機組和太陽能熱水系統相結合，既可減小投入，又可根據所需要的增溫能量進行適當的調控，在實際應用中具有可操作性和應用的可行性，具有經濟性和實用性雙重效益。為寒冷氣候條件下沼氣工程的常年穩定運行提供保障。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于沼氣工程應用領域，更具體地說，是涉及一種將太陽能熱能與沼氣發電機組釋放的熱能相吸收，將吸收后的熱能并應用于沼氣罐體增溫的一種太陽能與發電機組余熱復合的沼氣增溫系統。
技術介紹
沼氣工藝利用糞便、污泥和生活垃圾等廢棄物進行發酵，實現廢棄物降解后的再利用，其產生高熱值沼氣也是一種高效、清潔的可再生新能源。因此，沼氣在應對能源危機和解決環境問題上面具有多重效益。但當厭氧反應器在較高負荷下運行時，沼氣的溫度波動范圍要保持在±2°C/d之內，否則將影響厭氧產氣過程，使產氣效率明顯降低。因此，沼氣在寒冷地區的應用要考慮其發酵溫度的穩定性。在寒冷氣候條件下的，研究沼氣工程的增溫技術以維持發酵過程的穩定具有一定的實際意義。
技術實現思路
本專利技術就是針對上述問題，基于北方地區沼氣工程中發酵罐體受寒冷氣候條件的影響而影響發酵，且單一的增溫方式熱利用效率低和運行成本高等缺點，提供了一種太陽能與發電機組余熱復合的沼氣增溫系統。為了實現本專利技術的上述目的，本專利技術采用如下技術方案，本專利技術將太陽能集熱設備與沼氣發電機組的尾氣熱吸收裝置相結合，形成一種高效率的熱水循環加熱系統，進而達到沼氣發酵罐體增溫的目的。包括電動水泵、缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機、廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥；電動水泵依次與缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機相連，電動水泵和缸套水熱交換器通過冷水管相連，缸套水熱交換器和氣體發動機之間、氣體發動機與發電機之間均設置了冷水管和熱水管；外循環冷水經由電動水泵進入缸套水熱交換器加熱，提升冷水溫度以 防止冷水溫度過低導致氣體發動機內溫差過大產生熱應力損壞氣體發動機；電動水泵的一端通過三通I與外循環冷水相通，三通I的另一端經由熱水管依次與閥門1、三通I1、缸套水熱交換器相連；三通II的另一端通過閥門II與廢氣熱交換器相連；缸套水熱交換器流出的熱水經由閥門II分為兩部分，一部分對外循環冷水進行初步混合預熱，另一部分進入廢熱交換器中與氣體發動機尾氣進行氣-水熱交換，進入太陽能集熱器中；氣體發動機的另一端依次與廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥、發電機相連。所述的太陽能集熱器上設置了溫度傳感器I，所述的太陽能蓄熱水箱上設置了溫度傳感器II和電加熱，所述的自力式電控溫度控制閥上設置了溫度傳感器III。所述的太陽能集熱器和太陽能蓄熱水箱間的一根管道上設置了閥門IV，另一根管上設置了閥門V和溫差循環泵；當溫度傳感器I與溫度傳感器II溫度差超過5°C時閥門V開啟，溫差循環泵啟動對太陽能集熱器與太陽能蓄熱水箱進行強制水循環；所述的廢氣熱交換器和太陽能集熱器間設置了閥門III。所述的沼氣增溫保溫系統和自力式電控溫度控制閥通過三通III相連，三通III的另一端與閥門VI相連。所述的溫度傳感器I和溫度傳感器II的控溫范圍為5°C，所述的溫度傳感器III的控溫范圍為-20°C 120°C。附圖說明圖1為本專利技術的結構框圖。本專利技術的有益效果本專利技術將沼氣發電機組和太陽能熱水系統相結合，既可減小投入，又可根據所需要的·增溫能量進行適當的調控，在實際應用中具有可操作性和應用的可行性，具有經濟性和實用性雙重效益。為寒冷氣候條件下沼氣工程的常年穩定運行提供保障。具體實施例方式包括電動水泵、缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機、廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥；電動水泵依次與缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機相連，電動水泵和缸套水熱交換器通過冷水管相連，缸套水熱交換器和氣體發動機之間、氣體發動機與發電機之間均設置了冷水管和熱水管；外循環冷水經由電動水泵進入缸套水熱交換器加熱，提升冷水溫度以防止冷水溫度過低導致氣體發動機內溫差過大產生熱應力損壞氣體發動機；電動水泵的一端通過三通I與外循環冷水相通，三通I的另一端經由熱水管依次與閥門1、三通I1、缸套水熱交換器相連；三通II的另一端通過閥門II與廢氣熱交換器相連；缸套水熱交換器流出的熱水經由三通閥分為兩部分，一部分對外循環冷水進行初步混合預熱，另一部分進入廢熱交換器中與氣體發動機尾氣進行氣-水熱交換，進入太陽能集熱器中；氣體發動機的另一端依次與廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥、發電機相連。所述的太陽能集熱器上設置了溫度傳感器I，所述的太陽能蓄熱水箱上設置了溫度傳感器II和電加熱，所述的自力式電控溫度控制閥上設置了溫度傳感器III。所述的太陽能集熱器和太陽能蓄熱水箱間的一根管道上設置了閥門IV，另一根管上設置了閥門V和溫差循環泵；所述的廢氣熱交換器和太陽能集熱器間設置了閥門III。所述的沼氣增溫保溫系統和自力式電控溫度控制閥通過三通III相連，三通III的另一端與閥門VI相連。所述的溫度傳感器I和溫度傳感器II的控溫范圍為5°C，所述的溫度傳感器III的控溫范圍為-20°C 120°C。結合圖1說明本專利技術的工作原理，沼氣增溫系統啟動時，電動水泵啟動，外循環冷水通過三通1、電動水泵進入缸套水熱交換器3中進行預熱，外循環冷水預熱后進入氣體發動機、發電機5進行冷熱水交換，外循環冷水加熱后進入缸套水熱交換器3中再次進行冷熱水交換,換熱后的熱水通過三通II分為兩部分，一部分經由閥門I進行熱水回流對外循環冷水進行初步預熱，另一部分經由閥門II進入廢氣熱交換器中與氣體發動機尾氣進行“氣一水熱交換”，換熱后熱水經由閥門III流入太陽能集熱器中增溫，增溫后熱水經由閥門IV進入太陽能蓄熱器中，隨后加溫后的熱水進入沼氣增溫系統內的換熱器，熱水在換熱器中以輻射和對流的方式與發酵原料進行熱交換，達到沼液增溫保溫的目的，然后熱水經由三通II1、自力式電控溫度控制閥作為循環冷卻水進入發電機用于冷卻。溫度傳感器1、第二溫度傳感器II和第三溫度傳感器III分別檢測太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、自力式電控溫度控制閥的溫度。當溫度傳感器I與溫度傳感器II溫度差超過5°C時閥門V開啟，溫差循環泵啟動對太陽能集熱器與太陽能蓄熱水箱進行強制水循環。當溫度傳感器III檢測沼氣增溫保溫系統流出水的溫度低于40°C時，自力式電控溫度控制閥關閉，閥門VI打開進行排空，太陽能蓄熱水箱上的電加熱開啟，加熱至溫度傳感器III的設定溫度。 當沼氣增溫保溫系統的流出水溫度達到設定溫度后，進入發電機作為循環冷卻水用于冷卻。權利要求1.一種太陽能與發電機組余熱復合的沼氣增溫系統，其特征在于，包括電動水泵、缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機、廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥； 電動水泵依次與缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機相連，電動水泵和缸套水熱交換器通過冷水管相連，缸套水熱交換器和氣體發動機之間、氣體發動機與發電機之間均設置了冷水管和熱水管； 電動水泵的一端通過三通I與外循環冷水相通，三通I的另一端經由熱水管依次與閥門1、三通I1、缸套水熱交換器相連；三通II的另一端通過閥門II與廢氣熱交換器相連； 氣體發動機的另一端依次與廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能與發電機組余熱復合的沼氣增溫系統，其特征在于，包括電動水泵、缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機、廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥；電動水泵依次與缸套水熱交換器、氣體發動機、發電機相連，電動水泵和缸套水熱交換器通過冷水管相連，缸套水熱交換器和氣體發動機之間、氣體發動機與發電機之間均設置了冷水管和熱水管；電動水泵的一端通過三通Ⅰ與外循環冷水相通，三通Ⅰ的另一端經由熱水管依次與閥門Ⅰ、三通Ⅱ、缸套水熱交換器相連；三通Ⅱ的另一端通過閥門Ⅱ與廢氣熱交換器相連；氣體發動機的另一端依次與廢氣熱交換器、太陽能集熱器、太陽能蓄熱水箱、沼氣增溫保溫系統、自力式電控溫度控制閥、發電機相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：寇巍，鄭磊，林國慶，曲靜霞，孫玉輝，劉齊，曹焱鑫，
申請(專利權)人：遼寧省能源研究所，
類型：發明
國別省市：