专利名称：一种农村供能系统的制作方法
技术领域：
本发明属于农业废物及生活废物综合利用装置范围，特别涉及利用农村生物 质材料进行气化的一种农村供能系统。
背景技术：
我国是一个农业大国，农村能源问题是我国特有的问题，是国家能源战略不 可缺少的组成部分。生物质能作为一种可再生的太阳能，在中国农村相当的丰富。 中国提出的社会主义新农村建设，能源问题是关键，如何解决农村的能源利用问 题，对于满足农民生产生活用能需求、促进资源循环利用、提高农村文明程度具 有重要意义。
在申请号为200310123331. 6 "多功能分布式冷热电联产系统及方法"中，系 统动力装置消耗化石燃料发电。在申请号为88100665.3的中国专利"太阳能沼 气装置"中，由于太阳能利用受到时间和天气等条件的制约，所以不利于沼气发 生单元的持续稳定工作，而本系统利用烟气余热与太阳能互补，很好的解决了太 阳能利用受制约的问题。在申请号为200420001211.9的中国专利"多功能分布 式冷热电联产系统"中，系统末端主要利用溴化锂吸收式空调机组，利用烟气余 热来供热，而烟气余热往往满足不了需要，这就需要补充消耗燃料。本发明的目 的是针对中国农村实际情况以及现有技术不足而提供的一种农村供能系统，这种 系统比较适合长江中下游地区
发明内容
本发明的目的是针对中国农村实际情况以及现有技术不足而提供比较适合 长江中下游地区的一种农村供能系统，其特征在于，系统是以农村农作物、厨余 垃圾、人畜粪便为原料，由太阳能和烟气余热复合沼气发生单元1、生物质气化 热解单元2、原动机单元3、空调单元4相互连接组成的新型农村供能系统。系 统实现了农村生物质能的综合利用，形成了热、电、冷和肥料共生的新型农村能 源供给。所述太阳能和烟气余热复合沼气发生单元1的沼气池顶部罩子为透明的或者 设置太阳能采集设备，沼气池底部设置有烟气余热交换设备。
所述原动机单元3采用燃机轮机或者燃气内燃机作为系统原动机，其所用燃 料采用生物质沼气和生物质气化气进行互补供应，空调单元的补充燃气由生物质 沼气供应。
所述农村供能系统的循环流程为农作物、厨余垃圾经过破碎处理以后和人 畜粪便一起进入太阳能和烟气余热复合沼气发生单元1进行发酵制取沼气；沼气 池顶部罩子为透明的或者设置太阳能采集设备，沼气池底部设置有烟气余热交换 设备；白天可以利用太阳能来提供沼气发酵所需要热量，在热量不足或夜晚时， 利用原动机单元3的烟气余热进行温度调节；沼气发酵后的残渣进行分离处理， 残渣可以作为肥料。生物质气化热解单元2单元由生物质气化设备、焦油裂解装 置、净化设备串联构成后和储气罐连通。生物质气化热解单元2所需的电量也由 原动机单元3提供；太阳能和烟气余热复合沼气发生单元1产生的沼气经过净化 后和生物质气化热解单元2产生的生物质气化气进入原动机单元3;沼气发生单
元1产生的沼气还可以供给居民作为日常燃料，也可以用作空调单元4的补充燃 燃料。原动机单元3采用的设备为微型燃气轮机或者燃气内燃机，所发电量不仅 供给村民生活用，还提供给系统自身设备。空调单元4主要利用利用部分的烟气
余热以及沼气发生单元l补燃的热量，以此来为村民供热、制冷以及提供生活热
水，空调单元4设备所需电量由原动机单元3提供。空调单元4可以引进最新的 地源热泵或水源热泵技术，这使得其更加节能环保。
本发明的有益效果是在农村实现了能源的阶梯利用，拓展了农村能源和资
源一体化高效利用的有效途径。沼气发生单元采用太阳能与烟气互补供热，提高 了沼气系统运行稳定性。产生的沼气不仅用来发电，还可以用来作为燃料。本供 能系统使用生物质气化气和沼气互补，增强了系统稳定性。实现系统内部能量供 给，如系统运行所需电/热都由原动机单元、沼气单元及太阳能提供，不需要外 部引入，居民用电也由系统提供，可以不接外部电网，减少了相应的投资和运行 管理费用。本系统就地取材，减少了运输途径，解决农业大国农村拥有的丰富的生物质资源的循环利用，适用于中国长江中下游的广大农村及全国农村，城镇的 农业废物及生活废物综合利用。
图1为本发明这种新型的农村供能系统工艺流程示意图。
具体实施例方式
本发明提供一种新型的农村供能系统。下面结合附图对本发明予以进一步说明。
在图l所示这种新型农村供能系统工艺流程示意图中，由太阳能和烟气余热
复合沼气发生单元1、生物质气化热解单元2、原动机单元3相互连接组成对农 作物、厨余垃圾、人畜粪便进行循环利用、处理的一体化装置，然后连接至空调 单元4，形成农村生物质能综合利用，供给热、电、冷的新型农村供能系统。 具体循环流程如下
1. 在太阳能和烟气余热复合沼气发生单元1中设置有入口 a2、入口 a3和入 口 a5，秸秆等农作物以及厨余垃圾经过破碎处理后通过入口 a5和a2进入沼气池 进行发酵，人畜粪便通过入口 a3进入沼气池。沼气池顶部罩子设置为透明体， 太阳能采集设备al安装在上面，太阳能和烟气余热复合沼气发生单元1还设置 有生活燃料出口 a6、肥料出口 a7、补燃燃料出口 a8、原动机沼气出口 a9以及高 温烟气入口a10、烟气出口a4。在沼气池下部有烟气换热设备，原动机单元3的 高温烟气通过烟气通道a10进入太阳能和烟气余热复合沼气发生单元1，换热完 毕后排放。沼气发酵温度一般可以控制在2(TC 4(TC左右，太阳能和烟气余热复 合沼气发生单元1所需要的电量由原动机单元3提供，沼气从沼气出口 a6、 a8 和a9输出。
2. 生物质气化热解单元2设置有秸秆等农作物入口 bl、灰份还田通道b2及 生物质气化气输出通道b3。生物质气化装置包括生物质气化设备、净化设备，焦 油裂解设备以及储气加压设备。生物质原料在循环流化床反应器中气化，气化所 需热量由部分生物质原料燃烧产生。生物质燃料在本系统中需破碎，燃料尺寸小 于10mm即可。本系统采用流化床生物质气化炉，流化床由燃烧室、布风板组成，气化剂通过布风板进入流化床反应器中。流化床反应炉是生物质气化转化的一种 较佳选择,特别是对于灰熔点较低的生物质。气化器底部灰斗允许灰渣和未燃物 (矿物和金属)排出。生物质气净化时候采用急冷降温和表面吸附凝聚方法，使 气化产气中的颗粒和焦油类物质被从气体中脱除，净化水循环使用，其中的颗粒 和焦油由专门的回路送至气化炉内再次发生裂解反应，使其中的高碳氢化合物分
解为低碳氢化合物。单元所需要的电量由原动机单元3提供。
3. 原动机单元3设置有沼气和生物质气化气配比装置，发电设备采用微型燃 气轮机或者燃气内燃机。太阳能和烟气余热复合沼气发生单元1产生的沼气经过 净化后通过沼气通道cl进入原动机单元3，生物质气化气经过通道c4可以进入 沼气/生物质气化气配比装置。在原动机单元3设有烟气通道c2和c5,原动机发 电后产生的部分烟气通过烟气通道c2进入太阳能和烟气余热复合沼气发生单元 l加以利用，另一部分烟气通过烟气通道c5进入空调单元(4)。 一般采用微型燃 气轮机烟气温度会达到400 60(TC左右，燃气内燃机也可以达到200 50(TC。
4. 空调单元4所需烟气通过通道dl进入单元，不足热量通过补燃通道d5进 入。单元设备所需电量由原动机单元3提供。空调单元采用先进的溴化锂吸收式 技术以及地源热泵技术，制冷、供热以及生活热水。
整个供能系统给农村用户供给生活用电、生活燃料、日常生活用水以及夏季 制冷、冬季供热。这种系统以农村生物质为燃料，具有可再生性，减少了对化石 燃料的依赖。
权利要求
1. 一种农村供能系统，其特征在于，系统是以农村农作物、厨余垃圾、人畜粪便为原料，由太阳能和烟气余热复合沼气发生单元(1)、生物质气化热解单元(2)、原动机单元(3)、空调单元(4)相互连接组成的农村供能系统；系统实现了农村生物质能的综合利用，形成了热、电、冷和肥料共生的农村能源供给系统。
2. 根据权利要求1所述农村供能系统，其特征在于，所述太阳能和烟气余热 复合沼气发生单元(1)的沼气池顶部罩子为透明体，上面安装有太阳能采集设 备，沼气池底部设置有烟气余热热交换设备。
3. 根据权利要求1所述农村供能系统，其特征在于，所述原动机单元(3) 采用燃机轮机或者燃气内燃机作为系统原动机，其所用燃料采用生物质沼气和生 物质气化气进行互补供应，空调单元的补充燃气由生物质沼气供应。
4. 根据权利要求1所述农村供能系统，其特征在于，所述空调单元(4)为地 源热泵或水源热泵，使得其更加节能环保。
5. 权利要求1所述农村供能系统的循环工艺为农作物、厨余垃圾经过破碎 处理以后和人畜粪便一起进入太阳能和烟气余热复合沼气发生单元(1)进行发 酵制取沼气；沼气池顶部罩子为透明的或者设置太阳能采集设备，沼气池底部设 置有烟气余热交换设备；白天可以利用太阳能来提供沼气发酵所需要热量，在热 量不足或夜晚时，利用原动机单元(3)的烟气余热进行温度调节；沼气发酵后 的残渣进行分离处理，残渣可以作为肥料。生物质气化热解单元(2)单元由生 物质气化设备、焦油裂解装置、净化设备串联构成后和储气罐连通；生物质气化 热解单元(2)所需的电量也由原动机单元(3)提供；太阳能和烟气余热复合沼 气发生单元(1)产生的沼气经过净化后和生物质气化热解单元(2)产生的生物 质气化气进入原动机单元(3);沼气发生单元(1)产生的沼气还可以供给居民 作为日常燃料，也可以用作空调单元(4)的补充燃燃料；原动机单元(3)采用的设备为微型燃气轮机或者燃气内燃机，所发电量不仅供给村民生活用，还提供给系统自身设备；空调单元(4)主要利用利用部分的烟气余热以及沼气发生单元(l)补燃的热量，以此来为村民供热、制冷以及提供生活热水，空调单元(4)设备 所需电量由原动机单元(3)提供。
全文摘要
本发明公开了属于农业废物及生活废物综合利用装置范围，涉及利用农村生物质材料进行气化的一种农村供能系统。系统由太阳能和烟气余热复合沼气发生单元、生物质气化热解单元、原动机单元互相连接组成，对农作物、厨余垃圾以及人畜粪便进行循环利用、处理的一体化装置。最后和空调单元相连接，形成了为农村供给电、热、冷及生活燃料的新型供能系统。本系统就地取材，减少了运输途径，解决农业大国农村拥有的丰富的生物质资源的循环利用，适用于中国长江中下游的广大农村及全国农村，城镇的农业废物及生活废物综合利用。
文档编号C12P5/02GK101418317SQ20081022729
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者吴智泉, 安连锁, 张世平, 沈国清, 媛 王 申请人:华北电力大学