专利名称：一种太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统的制作方法
技术领域：
本发明属于沼气工程应用领域，更具体地说，是涉及一种将太阳能热能与沼气发电机组释放的热能相吸收，将吸收后的热能并应用于沼气罐体增温的一种太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统。
背景技术：
沼气工艺利用粪便、污泥和生活垃圾等废弃物进行发酵，实现废弃物降解后的再利用，其产生高热值沼气也是一种高效、清洁的可再生新能源。因此，沼气在应对能源危机和解决环境问题上面具有多重效益。但当厌氧反应器在较高负荷下运行时，沼气的温度波动范围要保持在±2°C/d之内，否则将影响厌氧产气过程，使产气效率明显降低。因此，沼气在寒冷地区的应用要考虑其发酵温度的稳定性。在寒冷气候条件下的，研究沼气工程的增温技术以维持发酵过程的稳定具有一定的实际意义。
发明内容
本发明就是针对上述问题，基于北方地区沼气工程中发酵罐体受寒冷气候条件的影响而影响发酵，且单一的增温方式热利用效率低和运行成本高等缺点，提供了一种太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统。为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明将太阳能集热设备与沼气发电机组的尾气热吸收装置相结合，形成一种高效率的热水循环加热系统，进而达到沼气发酵罐体增温的目的。包括电动水泵、缸套水热交换器、气体发动机、发电机、废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀；
电动水泵依次与缸套水热交换器、气体发动机、发电机相连，电动水泵和缸套水热交换器通过冷水管相连，缸套水热交换器和气体发动机之间、气体发动机与发电机之间均设置了冷水管和热水管；外循环冷水经由电动水泵进入缸套水热交换器加热，提升冷水温度以 防止冷水温度过低导致气体发动机内温差过大产生热应力损坏气体发动机；
电动水泵的一端通过三通I与外循环冷水相通，三通I的另一端经由热水管依次与阀门1、三通I1、缸套水热交换器相连；三通II的另一端通过阀门II与废气热交换器相连；缸套水热交换器流出的热水经由阀门II分为两部分，一部分对外循环冷水进行初步混合预热，另一部分进入废热交换器中与气体发动机尾气进行气-水热交换，进入太阳能集热器中；
气体发动机的另一端依次与废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀、发电机相连。所述的太阳能集热器上设置了温度传感器I，所述的太阳能蓄热水箱上设置了温度传感器II和电加热，所述的自力式电控温度控制阀上设置了温度传感器III。所述的太阳能集热器和太阳能蓄热水箱间的一根管道上设置了阀门IV，另一根管上设置了阀门V和温差循环泵；当温度传感器I与温度传感器II温度差超过5°C时阀门V开启，温差循环泵启动对太阳能集热器与太阳能蓄热水箱进行强制水循环；所述的废气热交换器和太阳能集热器间设置了阀门III。所述的沼气增温保温系统和自力式电控温度控制阀通过三通III相连，三通III的另一端与阀门VI相连。所述的温度传感器I和温度传感器II的控温范围为5°C，所述的温度传感器III的控温范围为-20°C 120°C。
图1为本发明的结构框图。本发明的有益效果
本发明将沼气发电机组和太阳能热水系统相结合，既可减小投入，又可根据所需要的·增温能量进行适当的调控，在实际应用中具有可操作性和应用的可行性，具有经济性和实用性双重效益。为寒冷气候条件下沼气工程的常年稳定运行提供保障。
具体实施例方式
包括电动水泵、缸套水热交换器、气体发动机、发电机、废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀；
电动水泵依次与缸套水热交换器、气体发动机、发电机相连，电动水泵和缸套水热交换器通过冷水管相连，缸套水热交换器和气体发动机之间、气体发动机与发电机之间均设置了冷水管和热水管；外循环冷水经由电动水泵进入缸套水热交换器加热，提升冷水温度以防止冷水温度过低导致气体发动机内温差过大产生热应力损坏气体发动机；
电动水泵的一端通过三通I与外循环冷水相通，三通I的另一端经由热水管依次与阀门1、三通I1、缸套水热交换器相连；三通II的另一端通过阀门II与废气热交换器相连；缸套水热交换器流出的热水经由三通阀分为两部分，一部分对外循环冷水进行初步混合预热，另一部分进入废热交换器中与气体发动机尾气进行气-水热交换，进入太阳能集热器中；
气体发动机的另一端依次与废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀、发电机相连。所述的太阳能集热器上设置了温度传感器I，所述的太阳能蓄热水箱上设置了温度传感器II和电加热，所述的自力式电控温度控制阀上设置了温度传感器III。所述的太阳能集热器和太阳能蓄热水箱间的一根管道上设置了阀门IV，另一根管上设置了阀门V和温差循环泵；
所述的废气热交换器和太阳能集热器间设置了阀门III。所述的沼气增温保温系统和自力式电控温度控制阀通过三通III相连，三通III的另一端与阀门VI相连。所述的温度传感器I和温度传感器II的控温范围为5°C，所述的温度传感器III的控温范围为-20°C 120°C。结合图1说明本发明的工作原理，
沼气增温系统启动时，电动水泵启动，外循环冷水通过三通1、电动水泵进入缸套水热交换器3中进行预热，外循环冷水预热后进入气体发动机、发电机5进行冷热水交换，外循环冷水加热后进入缸套水热交换器3中再次进行冷热水交换,换热后的热水通过三通II分为两部分，一部分经由阀门I进行热水回流对外循环冷水进行初步预热，另一部分经由阀门II进入废气热交换器中与气体发动机尾气进行“气一水热交换”，换热后热水经由阀门III流入太阳能集热器中增温，增温后热水经由阀门IV进入太阳能蓄热器中，随后加温后的热水进入沼气增温系统内的换热器，热水在换热器中以辐射和对流的方式与发酵原料进行热交换，达到沼液增温保温的目的，然后热水经由三通II1、自力式电控温度控制阀作为循环冷却水进入发电机用于冷却。温度传感器1、第二温度传感器II和第三温度传感器III分别检测太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、自力式电控温度控制阀的温度。当温度传感器I与温度传感器II温度差超过5°C时阀门V开启，温差循环泵启动对太阳能集热器与太阳能蓄热水箱进行强制水循环。当温度传感器III检测沼气增温保温系统流出水的温度低于40°C时，自力式电控温度控制阀关闭，阀门VI打开进行排空，太阳能蓄热水箱上的电加热开启，加热至温度传感器III的设定温度。 当沼气增温保温系统的流出水温度达到设定温度后，进入发电机作为循环冷却水用于冷却。
权利要求
1.一种太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统，其特征在于，包括电动水泵、缸套水热交换器、气体发动机、发电机、废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀； 电动水泵依次与缸套水热交换器、气体发动机、发电机相连，电动水泵和缸套水热交换器通过冷水管相连，缸套水热交换器和气体发动机之间、气体发动机与发电机之间均设置了冷水管和热水管； 电动水泵的一端通过三通I与外循环冷水相通，三通I的另一端经由热水管依次与阀门1、三通I1、缸套水热交换器相连；三通II的另一端通过阀门II与废气热交换器相连； 气体发动机的另一端依次与废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀、发电机相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统，其特征在于，所述的太阳能集热器上设置了温度传感器I，所述的太阳能蓄热水箱上设置了温度传感器II和电加热，所述的自力式电控温度控制阀上设置了温度传感器III。
3.根据权利要求1所述的太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统，其特征在于，所述的太阳能集热器和太阳能蓄热水箱间的一根管道上设置了阀门IV，另一根管道上设置了阀门V和温差循环泵。
4.根据权利要求1所述的太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统，其特征在于，所述的废气热交换器和太阳能集热器间设置了阀门III。
5.根据权利要求1所述的太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统，其特征在于，所述的沼气增温保温系统和自力式电控温度控制阀通过三通III相连，三通III的另一端与阀门VI相连。
6.根据权利要求2所述的太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统，其特征在于，所述的温度传感器I和温度传感器II的控温范围为5°c，所述的温度传感器III的控温范围为-20°C 120°C。
全文摘要
本发明属于沼气工程应用领域，更具体地说，是涉及一种将太阳能热能与沼气发电机组释放的热能相吸收，将吸收后的热能并应用于沼气罐体增温的一种太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统。包括电动水泵、缸套水热交换器、气体发动机、发电机、废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀。本发明将沼气发电机组和太阳能热水系统相结合，既可减小投入，又可根据所需要的增温能量进行适当的调控，在实际应用中具有可操作性和应用的可行性，具有经济性和实用性双重效益。为寒冷气候条件下沼气工程的常年稳定运行提供保障。
文档编号C12M1/107GK102994374SQ20121046943
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者寇巍, 郑磊, 林国庆, 曲静霞, 孙玉辉, 刘齐, 曹焱鑫 申请人:辽宁省能源研究所