利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统，包括沼气发生装置，其特征是：还包括可编程控制器、太阳能集热器、风力制热装置和集热水箱，所述沼气发生装置通过可编程控制器与集热水箱连接，所述集热水箱与太阳能集热器连接，所述集热水箱通过风力制热装置与风力机连接。有益效果：与现有技术相比，由于使用太阳能联合风能系统，保证了稳定的输入热量，从而保证了产气的稳定性。在寒冷的冬季，充分利用了风能和太阳能两种可再生能源，实现整个生产过程的零能耗；由于使用了太阳能和风能，减少了使用化石燃料或者电能的费用；风能和太阳能均属于清洁能源，在整个利用过程中不会产生任何污染物质，不会对环境造成破坏。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于沼气系统，尤其涉及一种利用太阳能和风能联合加热的连续生产 沼气系统。 利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统
【背景技术】
[0002] 我国是一个农业大国，农业废弃物资源分布广泛，其中农业秸杆年产量超过6亿 吨，可作为能源用的秸杆约3. 5亿吨，约折合1. 5亿吨标准煤；工业废水和禽畜养殖场废弃 物理论上可以产生沼气近800亿立方米，相当于5700万吨标准煤。目前，全国农村已有户 用沼气池1300多万口，年产沼气约33亿立方米；大中型沼气工程2200多处，年产沼气约 12亿立方米。沼气已成为我国农村能源的重要组成部分，它不仅可解决农村的部分能源问 题，而且可以把养殖业、种植业有机的融为一体，形成绿色农业、环保农业，促进农村经济的 快速发展。
[0003] 在严寒和寒冷地区，由于冬季寒冷漫长，气温、地温低，原料分解率低，沼气的生产 存在产气率低、使用率低、沼气使用综合效益差等问题，甚至在冬季会出现冻裂沼气池的现 象。这种状况在一定程度上限制了寒冷地区沼气利用技术的发展，为此，在严寒和寒冷地区 要保证产气的稳定性，必须采取辅助热源加热沼气系统的方式。在一般的设计中，多使用电 加热或者燃烧化石燃料加热，会消耗较多的能源。为节约能源的使用，一些专利提出了太阳 能加热沼气系统或者风力加热沼气的解决方案。冬季的北方地区，太阳光照强度较低，光照 时间短。同时，夜晚太阳能集热系统不能使用，在夜间无法向沼气系统提供热量，维持沼气 系统内的温度。因此单独使用太阳能集热器存在制热不稳定的缺陷，往往需要其他的制热 方式配套，同样会消耗较多的能源。但是，通常夜间一般风力较大，使用风能同样可以制取 热量。因此，当前利用沼气能源领域亟待开发一种太阳能和风能联合加热的沼气系统，既 解决的单一能源不稳定的问题，维持了沼气系统的温度稳定性，又提高了对新能源的利用 效率，节约了能源。 实用新型内容
[0004] 本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种利用太阳能和风能联合加热 的连续生产沼气系统，克服寒冷季节沼气系统加热不稳定的问题，充分利用可再生能源。
[0005] 本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种利用太阳能和风能联 合加热的连续生产沼气系统，包括沼气发生装置，其特征是：还包括可编程控制器、太阳能 集热器、风力制热装置和集热水箱，所述沼气发生装置通过可编程控制器与集热水箱连接， 所述集热水箱与太阳能集热器连接，所述集热水箱通过风力制热装置与风力机连接。
[0006] 所述沼气发生装置和集热水箱中分别安装热电偶，所述集热水箱与沼气发生装置 的连接管路中安装有电磁阀和流量计，将沼气发生装置的温度和集热水箱的温度反馈到可 编程控制器，控制电磁阀的开启度。
[0007] 所述集热水箱顶端设有补水管和通气管。
[0008] 所述太阳能集热器采用真空管集热器。
[0009] 所述集热水箱外表面设有硬质聚氨酯泡沫塑料的保温层和玻璃钢的外保护层。
[0010] 有益效果：与现有技术相比，本实用新型的沼气系统由于使用太阳能联合风能系 统，保证了输入热量的稳定性，从而保证了产气的稳定性。
[0011] 节能性。在寒冷的冬季，充分利用了风能和太阳能两种可再生能源，实现整个生产 过程的零能耗；
[0012] 经济性。该装置寿命周期成本低，由于使用了太阳能和风能，减少了使用化石燃料 或者电能的费用；
[0013] 环保型。风能和太阳能均属于清洁能源，在整个利用过程中不会产生任何污染物 质，不会对环境造成破坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型结构示意图；
[0015] 图2是风力制热装置的结构示意图。
[0016] 图中：1-风力机；2-补水管；3-通气管；4-集热水箱；5-风力制热装置；5-1-油 进口；5-2-油出口；5-3-阻尼制热装置；5-4-保温材料外壳；5-5-油压泵；6-太阳能集热 器；7-集热水箱热电偶；8-排污管；9-流量计；10-换热器；11-阀门；12-电磁阀；13-流量 计；14-可编程控制器（PLC) ;15_沼气发生装置热电偶；16-沼气发生装置；17-循环水泵。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的【具体实施方式】详述如下：
[0018] 实施例
[0019] 详见附图，与现有技术相比，本实用新型提供了一种利用太阳能和风能联合加热 的连续生产沼气系统，包括沼气发生装置16,还包括可编程控制器14、太阳能集热器6、风 力制热装置5和集热水箱4,所述沼气发生装置通过可编程控制器与集热水箱连接，集热水 箱内设有换热器10,换热器上连接有流量计9,所述集热水箱与太阳能集热器连接，所述太 阳能集热器采用真空管集热器。所述集热水箱通过风力制热装置与风力机1连接。详见附 图2,风力制热装置将风轮旋转轴输出的机械能通过风力制热装置直接或间接转换成热能 或电能。风力制热系统对风的质量要求不高，制热装置结构简单，容易满足与风力机最佳匹 配的要求，并能在很宽的风速范围内正常工作。风力制热装置按制热方式可采用直接制热 方式：有固体与固体摩擦制热装置，搅拌液体制热装置或本实施例采用的油压阻尼式风力 制热装置。油压阻尼式风力制热装置包括保温材料外壳5-4,在外壳上设有油进口 5-1、油 出口 5-2,壳内固接阻尼制热装置5-3,通过油压泵5-5向阻尼制热装置打入阻尼油，使油在 运动中的阻尼产生热量。所述沼气发生装置和集热水箱中分别安装热电偶15、7,可以产生 温度变化的信号传递到可编程控制器中。所述集热水箱与沼气发生装置的连接管路中安装 有电磁阀12和流量计13,可编程控制器通过控制电磁阀开启度来调节流量，流量计能够可 视化的监测进入沼气系统热水流量的大小，将沼气发生装置的温度和集热水箱的温度反馈 到可编程控制器，控制电磁阀的开启度，从而控制集热水箱出口流量，通过维持沼气系统温 度的稳定，保证了产气的稳定性。所述集热水箱顶端设有补水管2可以根据集热水箱的水 量随时补水和通气管3,可以将集热水箱的热气排出。所述集热水箱外表面设有硬质聚氨 酯泡沫塑料（PUR)的保温层（图中未示）和玻璃钢（FRP)的外保护层（图中未示）。集热 水箱与沼气发生装置的连接管路之间设有循环水泵17。
[0020] 采用市场销售的风力机带动制热设备生产热水，热水经散热器将能量传递到集热 水箱中；在阳光充足的白天，集热器上的阀门打开，真空管式太阳能集热器循环加热集热水 箱内的水，在夜晚或者没有太阳的阴天，集热器上的阀门11关闭。集热水箱底部设有排污 管8。集热水箱及连接管道均作保温设计。集热水箱保温采用硬质聚氨酯泡沫塑料（PUR)， 具有绝热效果好、重量轻、比强度大等优点，外表面采用玻璃钢（FRP)作为保护层，其具有 质量轻、强度高、耐腐蚀等优点。管道保温采用高密度聚乙烯（HDPE)，具有密度小、导热系数 低、不吸水、柔性好、耐老化、耐腐蚀、隔水、阻汽等特点。在集热水箱的出水口设有调节流量 的阀门，受控制器控制其开启的大小程度。在沼气系统和储热水箱中设有测温热电偶，将测 得的温度反馈到可编程控制器（PLC)中，控制器中编有根据温度调节流量的程序，可根据 温度信号，反馈到执行器中，调节热水流量的大小，从而维持沼气系统温度。
[0021] 上述参照实施例对该一种利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统进行 的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在 不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统，包括沼气发生装置，其特征 是：还包括可编程控制器、太阳能集热器、风力制热装置和集热水箱，所述沼气发生装置通 过可编程控制器与集热水箱连接，所述集热水箱与太阳能集热器连接，所述集热水箱通过 风力制热装置与风力机连接。
2. 根据权利要求1所述的利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统，其特征 是：所述沼气发生装置和集热水箱中分别安装热电偶，所述集热水箱与沼气发生装置的连 接管路中安装有电磁阀和流量计，将沼气发生装置的温度和集热水箱的温度反馈到可编程 控制器，控制电磁阀的开启度。
3. 根据权利要求1或2所述的利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统，其特 征是：所述集热水箱顶端设有补水管和通气管。
4. 根据权利要求3所述的利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统，其特征 是：所述太阳能集热器采用真空管集热器。
5. 根据权利要求4所述的利用太阳能和风能联合加热的连续生产沼气系统，其特征 是：所述集热水箱外表面设有硬质聚氨酯泡沫塑料的保温层和玻璃钢的外保护层。
【文档编号】C12M1/107GK203890366SQ201420238621
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】崔斌焱, 杨洪兴, 吕建, 李宪莉 申请人:天津城建大学