一种生物质沼气发电及余热利用的方法与流程

本发明涉及生物质沼气领域，尤其是涉及一种生物质沼气发电及余热利用的方法。

背景技术：

沼气技术在我国可持续发展战略中占据着很重要的地位，沼气生产技术也在发展中逐步成熟。沼气是有机物在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、浓度和酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体，通常可将人畜粪便、秸杆、食厨垃圾、生活污水等各种有机物投放在密闭的沼气池内发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气作为一种生活用能源，可用于煮饭、照明、使用热水器、还可作为工业能源、沼气发电、温室育秧、沼气养鸡、沼气热能加工等等。因此，沼气使得农业或者工业生产的废弃物以及人畜粪便能够得到及时处理，最大程度地循环利用，且净化环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种生物质沼

气发电及余热利用的方法。

本发明新的技术方案是：一种生物质沼气发电及余热利用的方法，包括发酵产生物质沼气、生物质沼气的预处理、利用生物质沼气发电、发电机组冷却系统、发电机组保护系统、余热回收利用系统以及控制系统，所述的发电机组保护系统包括电气保护、发动机保护及生物质沼气保护，所述的电气保护包括短路保护、紧急停车装置、发电机过电流保护装置、发电机温度保护、逆功率保护装置、欠电压保护装置、防误操作，所述的发动机保护包括超速保护、水温高报警、油温高报警、油压低保护、冷却水缺水保护、进气管设有防爆门，曲轴箱设有防爆阀，呼吸器安装导气孔，所述的生物质沼气保护包括生物质沼气浓度检测报警、生物质沼气泄漏报警；所述的控制系统包括自配电控制屏、机旁控制屏、机组控制屏，所述的工艺流程为：

1）以农业废弃物、工业有机废弃物、餐厨垃圾及人畜粪便为原

料，利用厌氧发酵系统产生生物质沼气；

2）产生的生物质沼气暂存于双膜气柜内，生物质沼气经输送管道输送至生物质沼气预处理系统；生物质沼气在预处理系统中经过滤、脱水、脱硫、加压、冷却、气水分离及稳压过程，预处理后的生物质沼气输送至发电机组；生物质沼气经过滤塔隔离生物质沼气中的粉尘、杂质，保持生物质沼气相对洁净，过滤后生物质沼气中杂质总含量少于20mg/m³，杂质颗粒小于3μm；生物质沼气经脱水塔有效脱去95%游离水及部分杂质；生物质沼气经脱硫装置脱去硫化物，脱硫后硫化氢含量少于20-50mg/m³；经预处理后的生物质沼气进发电机组前的进气温度≤40℃、压力稳定在3–5kpa；

3）生物质沼气经输送管道进入发电机组后，燃气内燃机将生物质沼气的化学能转化为机械能，然后将机械能转化为电能，所产的电供给厂区生产、生活用电及并入国家电网；

4）发电机组冷却系统包括高温冷却系统及低温冷却系统，高温冷却系统通过高温热交换器冷却发电机组缸套水，缸套水冷却发电机组的高温部件；低温冷却系统通过低温热交换器冷却机油冷却器和空气中间冷却器，分别冷却机油和增压空气，同时也冷却生物质沼气的加压装置；

5）发电机组在发电时产生大量热量，烟气温度在550℃，利用余热回收系统将内燃机中的润滑油、中冷器、缸套水及尾气中的热量充分回收，余热回收利用系统包括高低温热交换器、烟气余热回收装置、集气器、三通、烟气阀门，水先经高低温热交换器，再到烟气余热回收装置，回收利用的热量可用于厂区设备、农村社区、粮食烘干、消毒、冬季大棚、空调制冷。

所述的过滤塔为筒式滤网过滤。

所述的脱水塔为筒式复合脱水。

所述的脱硫装置为干式活性碳。

所述的发电机组高温冷却系统及低温冷却系统中循环水为软水。

所述的软水流量为30m3/h且密闭循环，无补充水。

所述的烟气余热回收装置为超导热管。

本发明的有益效果为：本发明利用生物质沼气发电，消耗大量废弃物、保护环境、减少温室气体排放，同时利用发电过程中的余热资源，产生大量的热能和电能，实现能源循环利用，带来巨大的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种生物质沼气发电及余热利用的方法，包括发酵产生物质沼气、生物质沼气的预处理、利用生物质沼气发电、发电机组冷却系统、发电机组保护系统、余热回收利用系统以及控制系统，所述的发电机组保护系统包括电气保护、发动机保护及生物质沼气保护，所述的电气保护包括短路保护、紧急停车装置、发电机过电流保护装置、发电机温度保护、逆功率保护装置、欠电压保护装置、防误操作，所述的发动机保护包括超速保护、水温高报警、油温高报警、油压低保护、冷却水缺水保护、进气管设有防爆门，曲轴箱设有防爆阀，呼吸器安装导气孔，所述的生物质沼气保护包括生物质沼气浓度检测报警、生物质沼气泄漏报警；所述的控制系统包括自配电控制屏、机旁控制屏、机组控制屏，所述的工艺流程为：

1）以农业废弃物、工业有机废弃物、餐厨垃圾及人畜粪便为原

料，利用厌氧发酵系统产生生物质沼气；

2）产生的生物质沼气暂存于双膜气柜内，生物质沼气经输送管道输送至生物质沼气预处理系统；生物质沼气在预处理系统中经过滤、脱水、脱硫、加压、冷却、气水分离及稳压过程，预处理后的生物质沼气输送至发电机组；生物质沼气经过滤塔隔离生物质沼气中的粉尘、杂质，保持生物质沼气相对洁净，过滤后生物质沼气中杂质总含量少于20mg/m³，杂质颗粒小于3μm；生物质沼气经脱水塔有效脱去95%游离水及部分杂质；生物质沼气经脱硫装置脱去硫化物，脱硫后硫化氢含量少于20-50mg/m³；经预处理后的生物质沼气进发电机组前的进气温度≤40℃、压力稳定在3–5kpa；

3）生物质沼气经输送管道进入发电机组后，燃气内燃机将生物质沼气的化学能转化为机械能，然后将机械能转化为电能，所产的电供给厂区生产、生活用电及并入国家电网；

4）发电机组冷却系统包括高温冷却系统及低温冷却系统，高温冷却系统通过高温热交换器冷却发电机组缸套水，缸套水冷却发电机组的高温部件；低温冷却系统通过低温热交换器冷却机油冷却器和空气中间冷却器，分别冷却机油和增压空气，同时也冷却生物质沼气的加压装置；

5）发电机组在发电时产生大量热量，烟气温度在550℃，利用余热回收系统将内燃机中的润滑油、中冷器、缸套水及尾气中的热量充分回收，余热回收利用系统包括高低温热交换器、烟气余热回收装置、集气器、三通、烟气阀门，水先经高低温热交换器，再到烟气余热回收装置，回收利用的热量可用于厂区设备、农村社区、粮食烘干、消毒、冬季大棚、空调制冷。

所述的过滤塔为筒式滤网过滤。

所述的脱水塔为筒式复合脱水。

所述的脱硫装置为干式活性碳。

所述的发电机组高温冷却系统及低温冷却系统中循环水为软水。

所述的软水流量为30m3/h且密闭循环，无补充水。

所述的烟气余热回收装置为超导热管。

控制系统主要用于实现整个工艺的自动化，包括自配电控制屏、机旁控制屏及机组控制屏。

（1）自配电控制屏:自配电控制屏利用公司低压电网供电，送到加压装置、水泵、照明、启动等用电设施。

（2）机旁控制屏:机旁控制屏主要功能是对机组的各项数据进行测量和led彩色液晶屏集中显示，并远传给主控室内的机组控制屏分析处理，同时兼有机旁的启动、调速、停机等控制功能。

（3）机组控制屏:机组控制屏设置在主控室内，主要对机组进行远程检测和控制；

1）机组控制屏内装有控制器、各种显示仪表、调整按钮、机组保护指示灯、紧急停车按钮、高性能plc，及配套的led彩色液晶显示屏等，用于控制及监测发电机组的工作状况。控制屏内装备浮充电装置，为蓄电池提供充电电源；

2）led彩色液晶显示屏上能检测显示下列数据：

电气：交流电流、交流电压、有功功率、功率因数、频率、起动电源的24v直流电压、直流电流、累积运行时间等；

发动机：水温、油温、转速、油压、排烟温度等；

生物质气：生物质气浓度在线显示；

3）控制

控制系统配以触摸屏，具有对发电机进行启动、停机、调频、调压、增荷、减荷、并网、解列等控制功能。能自动调整负荷和自动停机，可满足手动并车及自动并车，也能满足自动并网和并联运行要求，并有手动和自动选择操作方式。

控制系统根据需要配备有遥测、遥控、遥信功能，可通过因特网传输数据，实现计算机实时通信、国内集中检测功能。