太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，包括依次连接的进料装置、沼气罐和太阳能集热器，其特征是：所述沼气罐又与沼气锅炉连接，所述沼气罐与并联的沼气锅炉和太阳能集热器连接。有益效果：利用太阳能集热技术及适宜农村地区使用的辅助热源沼气锅炉为沼气发酵提供稳定的热环境，余热回收装置中回收排料热量加热的热水和蓄热水箱中的部分热水输送到沼气送料装置中预热沼气原料。太阳能、沼气锅炉的联合使用可保证冬季、阴雨天、晚上太阳能热量不足时系统供能的连续性。适用于农场沼气发酵及住宅中用户对热水、采暖、炊事、照明等的需求。
【专利说明】太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于沼气生成系统，尤其涉及一种太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统。
【背景技术】
[0002]传统的太阳能沼气系统是利用太阳能集热器收集太阳能主动给沼气发生器增温，使沼气发生器内温度达到沼气充分发酵的恒温状态，这是太阳能与沼气两种新能源相结合的产物，在沼气发生系统中是一种低廉、洁净、安全、环保的途径。
[0003]但是，太阳能沼气系统在技术上仍存在着一些不足:首先，在阴雨天、晚上太阳照度不足时，此系统难以保障沼气系统的发酵温度，影响发酵效率。在冬季温度低、太阳光照时间短的情况下，沼气罐内温度低，沼气发生率低，需要增加太阳能集热器面积的方式来保障沼气系统发酵温度，导致增加系统的使用成本。此外，沼气系统消耗的太阳热能除了沼气罐外壁散热损失，更多的热能蕴含在沼液、沼渣中随着排料而流失，不仅造成热污染，也浪费了太阳热能。目前使用太阳能沼气系统的广大农村亟待解决上述技术上的不足，以满足太阳能沼气系统全天候的应用，充分体现太阳能沼气系统的优势。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，利用太阳能集热技术及适宜农村地区使用的辅助热源沼气锅炉为沼气发酵提供稳定的热环境，余热回收装置中回收排料热量加热的热水和蓄热水箱中的部分热水输送到沼气送料装置中预热沼气原料。太阳能与沼气锅炉的联合运用，可保证冬季、阴雨天、晚上太阳能热量不足时系统供能的连续性。
[0005]本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案:一种太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，包括依次连接的进料装置、沼气罐和太阳能集热器，其特征是:所述沼气罐又与沼气锅炉连接，所述沼气罐与并联的沼气锅炉和太阳能集热器连接。
[0006]所述沼气罐与并联的沼气锅炉和太阳能集热器之间连接有蓄热水箱，所述蓄热水箱进出水口分别通过阀门与沼气罐连接构成回路。
[0007]所述蓄热水箱包括箱体和设于箱体内的螺旋排管，所述螺旋排管进出水口与并联的沼气锅炉和太阳能集热器连接管连接分别构成供热回路，所述箱体上设置的进出水口分别通过阀门与沼气罐连接，所述箱体顶部设有自来水补充口。
[0008]所述蓄热水箱通过管道与进料装置连接。
[0009]所述沼气罐的排料口连接有余热回收装置，所述余热回收装置通过阀门与所述进料装置连接。
[0010]所述余热回收装置包括壳体和加热排管，所述加热排管通过管道与沼气罐的排料口连接，所述壳体底部设有排料口，其顶部设有自来水补充口。
[0011]有益效果:与现有技术相比，该项技术将太阳能集热技术、生物质厌氧发酵技术和余热回收技术三者结合起来，不仅能够相互克服技术自身的缺点，还有着良好的经济性与环保性。利用太阳能集热技术及适宜农村地区使用的辅助热源沼气锅炉为沼气发酵提供稳定的热环境，余热回收装置中回收排料热量加热的热水和蓄热水箱中的部分热水输送到沼气送料装置中预热沼气原料。因此，余热回收装置的利用，最大限度的降低了热污染和系统使用成本。太阳能、沼气锅炉的联合使用可保证冬季、阴雨天、晚上太阳能热量不足时系统供能的连续性。充分利用农场现有资源，利用绿色、生态能源。尤其适用于农场沼气发酵及住宅中用户对热水、采暖、炊事、照明等的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的系统连接示意图；
[0013]图2是沼气产气量与温度的关系图；
[0014]图3是寒冷月份30°C发酵温度下新旧系统热损失及回热量关系图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合较佳实施例详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0016]如图1所示，本实用新型提供一种太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，进料装置与沼气罐串联，沼气罐通过阀门与并联的沼气锅炉和太阳能集热器连接。在沼气罐与并联的沼气锅炉和太阳能集热器之间连接有蓄热水箱，所述蓄热水箱进出水口分别通过阀门与沼气罐连接构成回路。蓄热水箱包括箱体和设于箱体内的螺旋排管，所述螺旋排管进出水口分别与并联的沼气锅炉和太阳能集热器连接管连接分别构成供热回路，连接管之间设有阀门。所述箱体上设置的进出水口分别通过阀门与沼气罐连接，所述箱体顶部设有自来水补充口。所述余热回收装置通过阀门与所述进料装置连接。通过沼气锅炉和太阳能集热器给蓄热水箱的水进行换热再将热水通过管道送入进料装置中加热原料。同时，为了充分利用余热，在沼气罐的排料口出连接有余热回收装置，所述余热回收装置包括壳体和加热排管，所述加热排管通过管道与沼气罐的排料口连接，将沼气罐中的废料排入余热回收装置的加热排管中，利用其余热加热壳体内的水，再将被加热的水送入进料装置。所述壳体底部设有排料口，可以将废料排出。其顶部设有自来水补充口，随时根据需要进行补水。
[0017]本实用新型利用太阳能集热器吸收太阳能，将其转化为热水热能与蓄热水箱中水进行换热。当需辅助热源时，点燃沼气锅炉，产生的热水同样与蓄热水箱中水进行换热。蓄热水箱中的热水一方面为沼气罐内提供热环境，另一方面输送到进料装置预热沼气原料(需根据热水量的多少进行适当分配)。太阳能、沼气锅炉的联合使用保障了沼气罐内适宜的发酵环境和发酵的连续性。沼气罐内的排料进入余热回收装置，加热装置内水箱中的水，水被加热后直接输送到进料装置，与沼气原料混合，提升进料温度。
[0018]实验验证:30°C发酵温度下的排料回热后可将初始温度为5°C的水提升到17.5°C，这样不仅提升了系统热量利用率降低太阳热能的浪费，保障发酵效果，减小热污染，同时也降低了系统的使用成本。
[0019]其运行流程为:
[0020](I)日照充足时，关闭沼气锅炉端阀门，利用太阳能集热器吸收太阳能，将其转化为热水热能与蓄热水箱中水进行换热，热水储存于蓄热水箱，一方面热水输送到沼气罐与沼液换热后回流到蓄热水箱内升温，以此循环。另一方面输送到进料装置预热沼气原料。
[0021](2)日照不足时，同时使用太阳能集热器和沼气锅炉，二者产生的热水加热蓄热水箱中的水，一方面热水输送到沼气罐与沼液换热后回流到蓄热水箱内升温，以此循环。另一方面输送到进料装置预热沼气原料。
[0022](3)夜晚时，关闭太阳能集热器端阀门，利用蓄热水箱储存的热水加热沼气池，所产生的沼气点燃沼气锅炉，从沼气锅炉出来的热水再与蓄热水箱中的水进行热交换，蓄热水箱中的水升温后，一方面输送到沼气罐与沼液换热后回流到蓄热水箱内升温，以此循环。另一方面输送到进料装置预热沼气原料。
[0023](4)沼气罐排料进入余热回收装置，加热装置内水箱中的水，水被加热后直接输送到进料装置，与发酵原料混合，提升进料温度。
[0024]图2表明，同一时间30°C条件下的日产气量是15°C条件下的2倍左右，所以一个稳定的温度条件对沼气发酵量有着至关重要的作用，而太阳能集热器的集热温度从理论上充分满足沼气发酵所需的温度条件，再加上与沼气锅炉的联合运行更能保证沼气发酵的热环境。
[0025]图3表明，寒冷月份在30°C发酵温度下新旧系统的热损失及回热量，表示寒冷月份在30°C发酵条件下添加余热回收装置的新系统与未加装置的原系统能量对比，通过余热回收装置日平均回收的能量基本维持在90MJ左右，经过回热使系统每日的能耗从250MJ左右降低到160MJ左右，节热率为36%左右。所以，余热回收增温发酵原料对系统发酵环境的保证和热量的利用起着至关重要的作用。余热回收装置的利用完全达到了节省太阳热能，降低热污染的目的。
[0026]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，包括依次连接的进料装置、沼气罐和太阳能集热器，其特征是:所述沼气罐又与沼气锅炉连接，所述沼气罐与并联的沼气锅炉和太阳能集热器连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，其特征是:所述沼气罐与并联的沼气锅炉和太阳能集热器之间连接有蓄热水箱，所述蓄热水箱进出水口分别通过阀门与沼气罐连接构成回路。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，其特征是:所述蓄热水箱包括箱体和设于箱体内的螺旋排管，所述螺旋排管进出水口与并联的沼气锅炉和太阳能集热器连接管连接分别构成供热回路，所述箱体上设置的进出水口分别通过阀门与沼气罐连接，所述箱体顶部设有自来水补充口。
4.根据权利要求3所述的太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，其特征是:所述蓄热水箱通过管道与进料装置连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，其特征是:所述沼气罐的排料口连接有余热回收装置，所述余热回收装置通过阀门与所述进料装置连接。
6.根据权利要求5所述的太阳能及沼气联合加热的余热回收型沼气生成系统，其特征是:所述余热回收装置包括壳体和加热排管，所述加热排管通过管道与沼气罐的排料口连接，所述壳体底部设有排料口，其顶部设有自来水补充口。
【文档编号】C12M1/107GK203419923SQ201320499167
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】吕建, 宋晓帆, 任绳凤 申请人:天津城建大学