专利名称：一种生物质填埋热量的综合利用设备及方法
技术领域：
本发明属于生物质填埋热量利用技术领域，具体涉及ー种生物质填埋热量的综合利用设备及方法。
背景技术：
生物质在填埋时温度与环境温度相同，经过细菌、真菌等微生物对生物质中有机物的分解时，产生大量的热能、气体及其它物质，从而达到无害化处理。生物质填埋热量作为可再生能源大家族中的ー员，应与地热能、太阳能、风能、潮汐能一祥，作为清洁能源被社会所利用，但目前人们还没有真正全面的利用生物质填埋热量，仅限于农业大栅种植时，作为堆肥处理来増加地热。现在商业化开发的地热，高温地热用于发电，低温热能直接利用。生物质大量集中填埋后含水量超过25%吋，生物质前期发酵、氧化产生的热量可达1500°C，很长时间内保持在65°C以上。生物质填埋就是将植物光合作吸收的ニ氧化碳填埋到地下，減少地球上ニ氧化碳的含量，是ー个全球性、长期的系统工程，填埋CO2多的国家或地区可帮助难以完成温室气体排放削减任务的国家或地区，促进“碳排放权交易”买卖，完成减排任务。逐步缓解大气温室效应；维持地球生物多祥性；延长人类在地球上的生存时间。如此一来，生物质填埋热量可长期产生。这种能源利用清洁、简单，能缓解石能源危机成为再生新能源，有着重大意义，具有美好的发展前景。但目前国内外还没有利用生物质填埋来降低温室效应的行动和利用生物质填埋热量的方法。
发明内容
本发明g在克服现有技术的不足，提供ー种生物质填埋热量的综合利用设备及方 法。为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为
參见图1，所述生物质填埋热量的综合利用设备包括地热井16、回水泵6、发电机热泵1、汽轮发电机组7、制冷机热泵2、吸附式制冷机组8、A供热泵3、エ厂供热设备9、供暖泵4、暖气片10、B供热泵5、养殖池11和水田12 ；
所述地热井16出水ロ与发电机热泵I进水口连接，所述发电机热泵I出水ロ与汽轮发电机组7进水口连接，所述汽轮发电机组7出水ロ与回水泵6进水口连接，所述回水泵6出水口与地热井16进水口连接；所述地热井16进水口设有回流水控制阀15 ;所述发电机热泵I进水口设有地热井出水控制阀13，所述汽轮发电机组7出水ロ设有热水控制阀14 ;所述汽轮发电机组7出水ロ与回水泵6进水口连接的管道上设有热水控制阀14 ；
所述汽轮发电机组7出水ロ与制冷机热泵2进水口连接，所述制冷机热泵2出水ロ与吸附式制冷机组8进水口连接，所述吸附式制冷机组8出水ロ同时与供暖泵4进水口、回水泵6进水口连接，所述供暖泵4出水ロ与暖气片10进水口连接，所述暖气片10出水ロ同时与B供热泵5进水ロ、回水泵6进水ロ连接，所述养殖池11进水口和水田12进水ロ分别与B供热泵5出水ロ连接；所述制冷机热泵2进水ロ、吸附式制冷机组8出水ロ、暖气片10出水口、养殖池11进水口和水田12进水口设有热水控制阀14 ;所述吸附式制冷机组8出水ロ与供暖泵4进水口、回水泵6进水口连接的管道上均设有热水控制阀14;所述暖气片10出水ロ与B供热泵5进水口、回水泵6进水口连接的管道上均设有热水控制阀14 ；
所述汽轮发电机组7出水ロ与A供热泵3进水口连接，所述A供热泵3出水ロ与エ厂供热设备9进水口连接，所述エ厂供热设备9出水ロ同时与供暖泵4进水ロ、B供热泵5进水口、回水泵6进水口连接，エ厂供热设备9出水ロ设有热水控制阀14，エ厂供热设备9出水ロ与供暖泵4进水ロ、B供热泵5进水口、回水泵6进水口连接的管道上均设有热水控制阀14 ；
所述汽轮发电机组7出水ロ与供暖泵4进水口、B供热泵5进水口连接，汽轮发电机组7出水ロ与供暖泵4进水口、B供热泵5进水口连接的管道上均设有热水控制阀14 ；
所述地热井16与制冷机热泵2进水口、A供热泵3进水ロ、供暖泵4进水口、B供热泵5进水口连接，地热井16与制冷机热泵2进水ロ、A供热泵3进水ロ、供暖泵4进水ロ、B供热泵5进水口连接的管道上均设有地热井出水控制阀13。其中，所述地热井16井壁为PVC或HDPE材料。其中，每ー个地热井由ー根进水管和一根出水管组成；发电机热泵、制冷机热泵、A供热泵、、供暖泵、B供热泵，均属地源热泵，运行没有任何污染，是ー种经济有效的节能技术，其COP值达到了 4以上；由地源热泵输送过来的蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机发电；吸附式制冷机组采用地热井和汽轮机组余热等低品位热源作为驱动热源，不仅缓解电カ的紧张供应和能源危机，还不采用无氟里昂制剂，无温室效应作用，是一种环境友好型制冷方式。本发明还提供了一种基于上述设备的生物质填埋热量综合利用方法，包括如下步骤
(1)通过地热井收集生物质填埋产生的热量；
(2)将步骤(I)收集的热量分别由发电机热泵送入汽轮发电机组发电，由制冷机热泵送入吸附式制冷机机组制冷，由エ厂设备热泵送人工厂热备供热，由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(3)将步骤(2)中发电后从汽轮发电机组出水ロ排出的热水分别由制冷机热泵送入吸附式制冷机机组制冷，由エ厂设备热泵送人工厂热备供热，由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(4)将步骤(2)中吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(5)将步骤(2)中エ厂热备供热过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(6)将步骤(3)中吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(7)将步骤(3)中エ厂热备供热过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(8)将步骤(2)至(7)中暖气片供暖过程使用过的热水由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量。
其中，发电后从汽轮发电机组出水ロ排出的热水、吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水、エ厂热备供热过程使用过的热水、暖气片供暖过程使用过的热水由回水泵送回地热井。其中，步骤(I)是在生物质填埋时设置多个垂直的地热井，地热井顶部设有出水管和回水管，利用水的流动交换热量，通过多个地热井收集生物质填埋产生的热量；所述多个地热井位置呈正六边形分布，使其影响区域相互交迭覆盖整个填埋场，主动收集生物质填埋后产生的热量，相邻地热井之间的距离为200 500m。下面结合原理对本发明作进ー步说明
所述生物质填埋热量主是有机物在腐烂过程中产生的热量，是ー个缓慢、长期的过
程:
含氮的有机物(CxHyOz)的氧化
,_P CxHyOz+ (x+l/2y-l/2z ) O2 xC02+l/2H20+ 热量 含氮有机物(CsHtNuOv aH20)氧化
CrHtNuOv aH20+b02 CwHxNyOz CH20+dH20 (气)+eH20 (液)+fC02+gNH3+ 热量 细胞质的合成(有机物的氧化、并以NH3作为氮源) n (CxHyOz) +NH3+ (nx+ny/4_nz_5x) O2 C5H7NO2+ (nx-5) C02+l/2 (ny-4) H2O+ 热量 细胞质的氧化
w—P C5H7N02+502 5C02+2H20+NH3+ 热量
本发明可供发电、制冷、エ厂供热、日常供热、农业大棚、水产养殖、种植等多个领域使
用1、热量发电
地热发电是地热利用的最重要方式，通常高温地热流体首先应用于发电。地热发电和火力发电的原理是ー样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不象火力发电那样要备有庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。2、地热エ业利用
地热在エ业领域应用范围很广，エ业生产中需要大量的中低温热水。在干燥、纺织、造纸、机械、木材加工、盐分析取、化学萃取、制革等行业中都有应用。用来调节厂房空气；作为矿物加工的热源；在永久冻土地带改进矿山工作条件；道路融雪等等。3、地热供暖 地热采暖主要是在我国北方，该利用方式不仅是节约煤炭、降低煤耗、减轻烟尘污染、改善环境的有效方法，还因地热水温稳定、供暖质量高而深受人们的欢迎。4、地热务农
利用地热建造地热温室，包括蔬菜温室，花卉温室，蘑菇培育、育种温室等。北方主要种植比较高档的瓜果菜类、食用菌、花卉等；南方主要用于育秧。利用适宜温度的地热水灌溉农田，可使农作物早熟增产。随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的提高，农业逐步走向现代化进程，各种性能优良的温室将逐步建造，室内采用地热供暖，以提高室温，既安全经济又无污染。水产养殖所需的水温不高，一般低温地热水都能满足需求，同时它又可将地热采暖、地热温室以及地热エ业利用过的地热排水再次综合梯级利用，使地热利用率大大提高。用地热温水养鱼，在28°C的水温下可加速鱼的育肥，提高鱼的出产率。5、地热制冷
利用地下热源，以氨为制冷剂，水为吸收剂来制冷。地热制冷耗电量小，不采用氟利昂制冷剂，溶液无毒，对臭氧层无破坏作用，干净、环保、无污染。总之，本发明的设备和方法可供发电、制冷、エ厂供热、日常供热、农业大棚、水产养殖、种植等多个领域使用，降低生物质填埋热量对环境的污染和资源的浪费，清洁高效、经济简单，应用前景广阔。
图1是本发明设备的结构示意图。图中1、发电机热泵，2、制冷机热泵，3、A供热泵，4、供暖泵，5、B供热泵，6、回水泵，7、汽轮发电机组，8、吸附式制冷机组，9、エ厂供热设备，10、暖气片，11、养殖池，12、水田，13、地热井出水控制阀，14、热水控制阀，15、回流水控制阀，16、地热井。
具体实施例方式下面详细说明本发明优选的技术方案，但本发明不限于所提供的实施例。实施例1
參见图1，所述生物质填埋热量的综合利用设备包括地热井16、回水泵6、发电机热泵1、汽轮发电机组7、制冷机热泵2、吸附式制冷机组8、A供热泵3、エ厂供热设备9、供暖泵4、暖气片10、B供热泵5、养殖池11和水田12 ；
所述地热井16出水ロ与发电机热泵I进水口连接，所述发电机热泵I出水ロ与汽轮发电机组7进水口连接，所述汽轮发电机组7出水ロ与回水泵6进水口连接，所述回水泵6出水口与地热井16进水口连接；所述地热井16进水口设有回流水控制阀15 ;所述发电机热泵I进水口设有地热井出水控制阀13，所述汽轮发电机组7出水ロ设有热水控制阀14 ;所述汽轮发电机组7出水ロ与回水泵6进水口连接的管道上设有热水控制阀14 ；
所述汽轮发电机组7出水ロ与制冷机热泵2进水口连接，所述制冷机热泵2出水ロ与吸附式制冷机组8进水口连接，所述吸附式制冷机组8出水ロ同时与供暖泵4进水口、回水泵6进水口连接，所述供暖泵4出水ロ与暖气片10进水口连接，所述暖气片10出水ロ同时与B供热泵5进水ロ、回水泵6进水口连接，所述养殖池11进水口和水田12进水口分别与B供热泵5出水ロ连接；所述制冷机热泵2进水ロ、吸附式制冷机组8出水ロ、暖气片10出水口、养殖池11进水口和水田12进水口设有热水控制阀14 ;所述吸附式制冷机组8出水ロ与供暖泵4进水口、回水泵6进水口连接的管道上均设有热水控制阀14;所述暖气片10出水ロ与B供热泵5进水口、回水泵6进水口连接的管道上均设有热水控制阀14 ；
所述汽轮发电机组7出水ロ与A供热泵3进水口连接，所述A供热泵3出水ロ与エ厂供热设备9进水口连接，所述エ厂供热设备9出水ロ同时与供暖泵4进水口、B供热泵5进水口、回水泵6进水口连接，エ厂供热设备9出水ロ设有热水控制阀14，エ厂供热设备9出水ロ与供暖泵4进水ロ、B供热泵5进水口、回水泵6进水口连接的管道上均设有热水控制阀14 ；
所述汽轮发电机组7出水ロ与供暖泵4进水口、B供热泵5进水口连接，汽轮发电机组7出水ロ与供暖泵4进水口、B供热泵5进水口连接的管道上均设有热水控制阀14 ；
所述地热井16与制冷机热泵2进水ロ、A供热泵3进水ロ、供暖泵4进水口、B供热泵5进水口连接，地热井16与制冷机热泵2进水ロ、A供热泵3进水ロ、供暖泵4进水ロ、B供热泵5进水口连接的管道上均设有地热井出水控制阀13。 其中，所述地热井16为PVC或HDPE材料。实施例2
一种基于实施例1所述设备的生物质填埋热量综合利用方法，包括如下步骤
(I)通过地热井收集生物质填埋产生的热量；
(2 )将步骤(I)收集的热量分别由发电机热泵送入汽轮发电机组发电，由制冷机热泵送入吸附式制冷机机组制冷，由エ厂设备热泵送人工厂热备供热，由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(3)将步骤(2)中发电后从汽轮发电机组出水ロ排出的热水分别由制冷机热泵送入吸附式制冷机机组制冷，由エ厂设备热泵送人工厂热备供热，由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(4)将步骤(2)中吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(5)将步骤(2)中エ厂热备供热过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(6)将步骤(3)中吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(7)将步骤(3)中エ厂热备供热过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量；
(8)将步骤(2)至(7)中暖气片供暖过程使用过的热水由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量。其中，发电后从汽轮发电机组出水ロ排出的热水、吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水、エ厂热备供热过程使用过的热水、暖气片供暖过程使用过的热水由回水泵送回地热井。其中，步骤(I)是在生物质填埋时设置多个垂直的地热井，通过多个地热井收集生物质填埋产生的热量；所述多个地热井位置呈正六边形分布，相邻地热井之间的距离为200 500mo
权利要求
1.一种生物质填埋热量的综合利用设备，其特征在于，所述设备包括地热井(16)、回水泵(6)、发电机热泵(I)、汽轮发电机组(7)、制冷机热泵(2)、吸附式制冷机组(8)、A供热泵(3)、工厂供热设备(9)、供暖泵(4)、暖气片(10)、B供热泵(5)、养殖池(11)和水田(12); 所述地热井(16)出水口与发电机热泵(I)进水口连接，所述发电机热泵(I)出水口与汽轮发电机组(7 )进水口连接，所述汽轮发电机组(7 )出水口与回水泵(6 )进水口连接，所述回水泵(6 )出水口与地热井(16)进水口连接；所述地热井(16)进水口设有回流水控制阀(15 );所述发电机热泵(I)进水口设有地热井出水控制阀(13 )，所述汽轮发电机组(7 )出水口设有热水控制阀(14);所述汽轮发电机组(7)出水口与回水泵(6)进水口连接的管道上设有热水控制阀(14)； 所述汽轮发电机组(7 )出水口与制冷机热泵(2 )进水口连接，所述制冷机热泵(2 )出水口与吸附式制冷机组(8)进水口连接，所述吸附式制冷机组(8)出水口同时与供暖泵(4)进水口、回水泵(6 )进水口连接，所述供暖泵(4 )出水口与暖气片(IO )进水口连接，所述暖气片(10)出水口同时与B供热泵(5)进水口、回水泵(6)进水口连接，所述养殖池(11)进水口和水田(12 )进水口分别与B供热泵5出水口连接；所述制冷机热泵(2 )进水口、吸附式制冷机组(8)出水口、暖气片10出水口、养殖池(11)进水口和水田(12)进水口设有热水控制阀(14);所述吸附式制冷机组(8)出水口与供暖泵(4)进水口、回水泵(6)进水口连接的管道上均设有热水控制阀(14);所述暖气片(10 )出水口与B供热泵(5 )进水口、回水泵(6 )进水口连接的管道上均设有热水控制阀(14)； 所述汽轮发电机组(7 )出水口与A供热泵(3 )进水口连接，所述A供热泵(3 )出水口与工厂供热设备(9)进水口连接，所述工厂供热设备(9)出水口同时与供暖泵(4)进水口、B供热泵(5 )进水口、回水泵(6 )进水口连接，工厂供热设备(9 )出水口设有热水控制阀(14 )，工厂供热设备(9 )出水口与供暖泵(4)进水口、B供热泵(5 )进水口、回水泵(6 )进水口连接的管道上均设有热水控制阀(14)； 所述汽轮发电机组(7)出水口与供暖泵(4)进水口、B供热泵(5)进水口连接，汽轮发电机组(7)出水口与供暖泵(4)进水口、B供热泵(5)进水口连接的管道上均设有热水控制阀(14)； 所述地热井(16 )与制冷机热泵(2 )进水口、A供热泵(3 )进水口、供暖泵(4 )进水口、B供热泵(5 )进水口连接，地热井(16 )与制冷机热泵(2 )进水口、A供热泵(3 )进水口、供暖泵(4 )进水口、B供热泵(5 )进水口连接的管道上均设有地热井出水控制阀(13 )。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述地热井(16)直径为2 10m。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述地热井(16)井壁为PVC或HDPE材料。
4.一种基于权利要求1至3任一项所述设备的生物质填埋热量综合利用方法，包括如下步骤 (I)通过地热井收集生物质填埋产生的热量； (2 )将步骤(I)收集的热量分别由发电机热泵送入汽轮发电机组发电，由制冷机热泵送入吸附式制冷机机组制冷，由工厂设备热泵送入工厂热备供热，由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量； (3)将步骤(2)中发电后从汽轮发电机组出水口排出的热水分别由制冷机热泵送入吸附式制冷机机组制冷，由工厂设备热泵送入工厂热备供热，由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量； (4)将步骤(2)中吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量； (5)将步骤(2)中工厂热备供热过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量； (6)将步骤(3)中吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量； (7)将步骤(3)中工厂热备供热过程使用过的热水分别由供暖泵送入暖气片供暖，由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量； (8)将步骤(2)至(7)中暖气片供暖过程使用过的热水由B供热泵送入养殖池和水田中为农作物提供热量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发电后从汽轮发电机组出水口排出的热水、吸附式制冷机机组制冷过程使用过的热水、工厂热备供热过程使用过的热水、暖气片供暖过程使用过的热水由回水泵送回地热井。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)是在生物质填埋时设置多个垂直的地热井，通过多个地热井收集生物质填埋产生的热量；所述多个地热井位置呈正六边形分布，相邻地热井之间的距离为200 500m。
全文摘要
本发明公开了一种生物质填埋热量的综合利用设备及方法，原理是利用有机物在腐烂过程中产生的热量，经地热井收集，通过地源热泵供发电、制冷、工厂供热、日常供热、农业大棚、水产养殖、种植等多个领域使用，清洁高效、经济简单，降低生物质填埋热量对环境的污染和资源的浪费，应用前景广阔。
文档编号F24D3/18GK103032993SQ201210588028
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者雷学军 申请人:雷学军