一种太阳能沼气工程加热系统的制作方法

本实用新型涉及可再生能源技术领域，特别涉及一种太阳能沼气工程加热系统。

背景技术：

沼气是各种有机物质在隔绝空气并在适宜的温度、ph值下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气属于二次能源，并且是可再生能源，其产生主要依靠微生物的发酵作用，因而需要适宜的发酵温度。在寒冷地区，限制沼气工程正常运行的因素主要是温度。在沼气工程的实际运行过程中，大部分是采用商品能源进行加热，能耗较大，经济性能较差，少部分利用太阳能和水介质进行加热，加热效率较低，太阳能铺设面积较大、占地多，成本较高，不能达到实际应用的目的。

因此，如何维持寒冷地区沼气工程的发酵温度成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种太阳能沼气工程加热系统能够对沼气工程进行加热，维持其发酵温度，同时节约了加热系统的布置空间，降低设备成本。

为实现上述目的，本实用新型提供一种太阳能沼气工程加热系统，包括太阳能集热器、换热器和用以设于沼气罐体内的散热管屏；

所述换热器的第一侧与所述太阳能集热器之间连接有第一工质循环管路，所述换热器的第二侧与所述散热管屏之间连接有第二工质循环管路，所述换热器的第一侧和第二侧隔离；

所述太阳能集热器和所述第一工质循环管路内通有用以与所述换热器的第二侧循环的第二工质换热的导热油。

可选地，所述第一工质循环管路包括导热油流出管、导热油流入管和连接于所述导热油流出管或所述导热油流入管的第一循环泵；

所述第二工质为循环水，所述第二工质循环管路包括循环出水管、循环进水管和连接于所述循环出水管或所述循环进水管的第二循环泵。

可选地，所述换热器和所述散热管屏之间还设有连通所述第二工质循环管路的循环水箱。

可选地，所述散热管屏为螺旋管屏。

可选地，所述循环水箱连接有旁路循环管、旁路加热器和设于所述旁路循环管的第三循环泵。

可选地，所述旁路加热器为应用沼气燃烧加热的沼气锅炉。

可选地，所述循环水箱内设有温度传感器，所述温度传感器连接有当所述循环水的温度低于预设值时用以控制所述第三循环泵和所述旁路加热器启动运行的控制机构。

可选地，所述导热油为烷基萘型导热油或烷基联苯型导热油。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的太阳能沼气工程加热系统通过太阳能集热器进行集热，将热量储存在导热油中，然后将导热油通过第一工质循环管路和换热器与第二工质循环管路中的第二工质进行换热，然后利用第二工质输送至散热管屏内撒热维持沼气发酵温度，相对于利用传统的商品能源进行加热而言，节约了加热成本。而利用换热器将第一工质和第二工质隔离开，第一工质采用导热油进行储能，导热油具有很高的沸点，能够储存大量的热量，节约了太阳能集热器的布置数量及，降低了设备布置成本。且导热油与第二工质(通常采用循环水)形成较高的温差，有利于快速换热，满足沼气工程对发酵温度的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一种实施例所提供的太阳能沼气工程加热系统的示意图；

图2为本实用新型第二种实施例所提供的太阳能沼气工程加热系统的示意图；

图3为本实用新型第三种实施例所提供的太阳能沼气工程加热系统的示意图。

其中：

1-太阳能集热器、2-换热器、3-循环水箱、4-散热管屏、5-导热油流出管、6-导热油流入管、7-第一循环泵、8-循环水出水管、9-循环进水管、10-第二循环泵、11-旁路循环管、12-旁路加热器、13-第三循环泵、14-温度传感器、15-控制机构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本实用新型第一种实施例所提供的太阳能沼气工程加热系统的示意图，图2为本实用新型第二种实施例所提供的太阳能沼气工程加热系统的示意图，图3为本实用新型第三种实施例所提供的太阳能沼气工程加热系统的示意图。

本实用新型所提供的太阳能沼气工程加热系统包括太阳能集热器1、换热器2和散热管屏4。其中，太阳能集热器1通过第一工质循环管路和换热器2的第一侧循环连通，散热管屏4通过第二工质循环管路和换热器2的第二侧循环连通，散热管屏4用来布置在沼气工程也即沼气罐体的内部，用来散热并维持发酵温度。

换热器2的第一侧和第二侧隔离，也即换热器2只用来实现第一工质循环管路内的导热油和第二工质循环管路内的第二工质的热量的交换，而无工质的混合。利用太阳能对沼气工程进行加热，节约了商品能源消耗，降低了沼气工程的运行成本。通过换热器2隔离第一工质循环管路和第二工质循环管路，第一工质采用沸点高，储能高的导热油，能够显著增加换热器2第一侧的热量储备，减少太阳能集热器1的布置数量及面积，节约了设备成本。且利用导热油和第二工质(通常为水)进行较大温差换热，提高了换热效率，满足加热需求。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型所提供的太阳能沼气工程加热系统进行更加详细的介绍。

在本实用新型所提供的第一种具体实施例中，如图1所示，太阳能集热器1和换热器2的第一侧之间连接第一工质循环管路，第一工质循环管路及太阳能集热器1内通有高储能工质导热油，利用导热油的高沸点和相对大的比热容提高太阳能集热器1侧的工质的储能能力，并通过换热器2与第二工质进行热交换。

具体来说，第一工质循环管路包括连通太阳能集热器1和换热器2的第一侧的导热油流出管5和导热油流入管6，此处的流出和流入均是相对于太阳能集热器1而言，为了保证导热油的正常循环，第一工质循环管路内还设有第一循环泵7，第一循环泵7既可装设在导热油流出管5，也可装设在导热油流入管6；由于导热油流出管5的导热油温度相对较高，在具体装设时，通常将第一循环泵7串接在导热油流入管6中。

太阳能集热器1利用太阳能加热导热油，导热油自第一循环泵7的作用下，从太阳能集热器1通过导热油流出管5输送至换热器2的第一侧进行换热，换热降温完成后经导热油流入管6回流至太阳能集热器1进行继续加热，以备循环加热沼气罐体，维持沼气工程的发酵温度。

为了实现对沼气罐体内部加热，沼气罐体内布置有散热管屏4，散热管屏4实质上是一种管屏式的换热机构，通过管内的第二工质和沼气罐体内的空气进行换热，维持合适的发酵温度。换热器2的第二侧通过第二工质循环管路和散热管屏4连通。具体来说，第二工质循环管路包括循环出水管8、循环进水管9和第二循环泵10，需要说明的是，此处的进水和出水是相对换热器2的第二侧而言的。第二循环泵10可以设置在循环出水管8，也可以串接在循环进水管9，考虑到循环进水管9的温度相对较低，第二循环泵10布置在循环进水管9侧。

此时，第二工质循环管路内的第二工质(具体为循环水)在第二循环泵10的作用下输送至换热器2的第二侧与导热油进行热交换，换热升温后的循环水通过循环出水管8输送至散热管屏4进行散热，维持沼气罐体内的发酵温度。

请参考图2，在本实用新型所提供的第二种具体实施例中，第二循环管路内还设有循环水箱3，利用循环水箱3进行储水储能。此时，第二循环泵10设置在循环水箱3和换热器2之间，循环水经第二循环泵10输送至换热器2换热后输送至循环水箱3，然后依靠重力作用输送至散热管屏4，当然还可根据需要在散热管屏4和循环水箱3之间也设置第二循环泵10，提升循环动力。为了减少热量的散失，循环水箱3还设置隔热层，如在循环水箱3的外部包覆隔热材料，内部刷涂隔热涂层等，第二工质循环管路也可包覆隔热材料。

借助导热油的储能和循环水箱3的储水储能作用有助于稳定维持对沼气罐体内部的持续加热，即使在天黑以后也能保持较长时间的加热效果，减少了商品能源(对沼气罐体加热)的使用，从而节约了沼气工程的运行成本。

考虑到天气状况，在恶劣天气状况下，循环水箱3内的水温势必下降，导致对沼气罐体内部加热不到位，难以维持发酵温度。在本实用新型所提供的第三种具体实施例中，太阳能沼气工程加热系统还设有辅助加热机构，辅助加热机构包括连接循环水箱3的旁路循环管11，旁路循环管11中设有旁路加热器12和第三循环泵13。当循环水箱3内的水温不足以通过散热管屏4的散热维持发酵温度时，第三循环泵13和旁路加热器12启动，第三循环泵13通过旁路循环管11将循环水箱3内的循环水输送至旁路加热器12加热后输回循环水箱3。

上述旁路加热器12可采用电加热器等；作为一种优选实施方式，旁路加热器12采用了沼气锅炉，循环水借助第三循环泵13和旁路循环管11输送至沼气锅炉内，利用发酵产生的沼气对沼气锅炉内的循环水加热后再次输送至循环水箱3内。

更进一步地，循环水箱3内还设有温度传感器14，温度传感器14通过控制机构15连接第三循环泵13和旁路加热器12，在循环水箱3内的温度低于设定的温度值时，控制机构15控制第三循环泵13和旁路加热器12启动。当旁路加热器12采用沼气锅炉时，这里的启动具体指控制机构15控制沼气锅炉打开沼气管阀并进行点火。控制机构15可温度传感器14的可参考现有技术设置，此处不再详细展开。

上述实施例中的散热管屏4通常选择为螺旋管屏，螺旋管屏贴合沼气罐体的内侧壁设置。导热油进一步是可以选择烷基苯型(苯环型)导热油(其沸点在170-180℃)、烷基萘型导热油(沸点在240-280℃)、烷基联苯型导热油(沸点在300-340℃)等，从而达到不同需求的储能效果。

在上太阳能沼气工程加热系统运行时，需要首先向太阳能集热器1内通入导热油作为吸热储能工质；然后将导热油与循环水通过换热器2进行换热；最后利用换热升温到达预设温度的所述循环水对沼气工程进行加热。借助导热油作为加热储能工质，充分利用导热油的高沸点高储能的特点，利用导热油和循环水进行热交换，实现较大的温差换热，提高了换热效率，从而可以以较小面积的太阳能集热器1满足了沼气工程实时加热需求，从而节约了设备成本。上述借助循环水对沼气工程进行加热具体可指，将加热升温达到预设温度的循环水通入散热管屏4，将散热管屏4布置在沼气罐体内实现对沼气工程的加热。需要说明的是，这里的循环水温指流向散热管屏4的循环水的温度。

为避免在恶劣天气状态下仅依靠太阳能集热器1和导热油与循环水的换热无法满足沼气工程的加热需求，在借助循环水散热对沼气工程进行加热之前还包括对循环水的水温进行检测；之后根据检测温度和预设温度的比较进行判断；当循环水的温度不满足加热需求也即低于预设温度时，需要借助辅助加热系统对循环水进行加热直至到达预设温度；当检测到循环水的水温达到预设温度也即满足加热需求时，才将循环水通入散热管屏4对沼气工程进行加热；此处综合利用商品能源和太阳能对循环水加热，减少了商品能源的使用，节约了运行成本。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的太阳能沼气工程加热系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。