一种村镇清洁供暖供气系统的制作方法

本发明涉及一种清洁供暖系统，尤其是利用风力发电和沼气的一种村镇清洁供暖供气系统。

背景技术：

为了加大消纳可再生资源，提高能源利用效率，减少煤炭和秸秆等燃烧排放造成的污染和浪费，国家能源局出台政策，深挖清洁能源潜力，建立多个试点城市，实现清洁供暖。各地逐步推进“煤改电”、“煤改气”等民生工程。电网侧从电价出发，实行峰谷电价增加可再生能源进网电量、为用户提供一定补偿机制；在用户侧根据国家提供补偿方法，进行供暖改造。

我国北方地区农村居民以村镇形式居住，采暖方式为传统火炉燃烧取暖，不仅燃烧效率低，而且燃烧造成环境污染。居民耕种产生的秸秆，在秋季大都采用焚烧、粉碎等方式处理，秸秆焚烧后排放的碳氧化物和灰尘等对环境造成了污染，秸秆粉碎于土地中，也是对资源的一种浪费。

已有经验表明将秸秆发酵转化为沼气是一种有效的使用方法，但是北方冬季寒冷不利于沼气的产生。同时，北方地区风资源较丰富，在村落周边尚未建设或极少建设风力发电机组，亦是对可再生资源不合理利用。

综合考虑上述因素，能否将秸秆连续有效发酵为沼气与风能合理利用，为村镇居民提供一种清洁、安全、可靠的用能方式，是本课题亟需研究的课题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种村镇清洁供暖供气系统，利用秸秆发酵为沼气与风力发电联合应用，为村民提供生活用燃气和冬季供暖热源。

本发明通过以下技术方案实现：

一种村镇清洁供暖供气系统，该系统包括：进料管道1、沼气池2、隔板3、料液4、废液排放管道5、恒温水浴6、抽气增压泵7、减压阀8、压缩机10、电磁阀11、第一储气罐12、第二储气罐13，燃气锅炉14、采暖换热器16、给水泵18、热水储罐19、储水罐20、循环水泵21、电加热器22和风力发电机组24。

所述沼气池2连接所述抽气增压泵7，所述抽气增压泵7出口分为三路，三路分别连接所述压缩机10、所述第二储气罐13和所述燃气锅炉14，所述压缩机10出口依次连接所述电磁阀11、所述第一储气罐12和减压阀8，所述减压阀8出口管路与所述抽气增压泵7至燃气锅炉14和第二储气罐13连接管路汇合，并连接所述第二储气罐13和所述燃气锅炉14。

所述风力发电机组24安装所述电加热器22，所述电加热器22连接热水储罐19，所述热水储罐19连接所述给水泵18，所述给水泵18出口分为三路，三路分别连接所述恒温水浴6、所述采暖换热器16和所述燃气锅炉14，所述恒温水浴6连接储水罐20，所述燃气锅炉14的水侧出口与所述采暖换热器16连接，所述采暖换热器16与所述储水罐20连接，所述储水罐20连接所述循环水泵21，所述循环水泵21连接所述电加热器22的水侧入口。

所述沼气池2内部分别安装所述料液4和所述隔板3，所述沼气池2顶部安装所述进料管道1，所述沼气池2底部安装所述废液排放管道5，所述沼气池2外部安装所述恒温水浴6，由此构成沼气发生系统。

风力发电机组24安装所述电加热器22，所述电加热器22水侧出口依次连接所述热水储罐19、给水泵18、第十调节阀30、恒温水浴6、第四调节阀23、储水罐20、循环水泵21，由此构成风力发电机组供沼气池恒温热水系统。

沼气池2依次连接所述抽气增压泵7、第五调节阀25、第七调节阀27、第二储气罐13，由此构成沼气供气系统。

风力发电机组24安装所述电加热器22，所述电加热器22水侧出口依次连接所述热水储罐19、所述给水泵18、第十一调节阀31、所述采暖换热器16、第三调节阀17、所述储水罐20、所述循环水泵21，由此构成供暖期风力发电组储热供热系统。

所述沼气池2依次连接所述抽气增压泵7、第五调节阀25、第八调节阀28、所述燃气锅炉14；所述热水储罐19依次连接所述给水泵18、第九调节阀29、所述燃气锅炉14、第二调节阀15、所述采暖换热器16、第十二调节阀32，由此构成供暖期沼气供热系统。

所述抽气增压泵7出口依次连接第一调节阀9、所述压缩机10、所述电磁阀11、所述第一储气罐12；所述第一储气罐12出口依次连接所述电磁阀11、所述减压阀8、第六调节阀26，第六调节阀26出口分为两路分别连接第七调节阀27和第八调节阀28，由此构成沼气储气系统。

一种村镇清洁供暖供气系统的运行方式，其特征在于，包括如下：

非供暖期，风力发电机组供沼气池恒温热水系统工作，热水储存在热水储罐19中，依据居民生活实际用气量，向沼气池2中加入适量的料液4，沼气发生系统产生的沼气由沼气供气系统向居民提供气源，沼气发生系统产生的沼气量大于居民用气时，第一调节阀9打开、压缩机10启动、电磁阀11通第一储气罐12通道打开，多余的沼气储存在沼气储气系统中，沼气发生系统产生的沼气量小于居民用气时，电磁阀11通减压阀8通道打开、第六调节阀26打开，第一储气罐12向居民供气。

供暖期，风力发电机组供沼气池恒温热水系统和沼气供气系统工作，热水储存在热水储罐19中，第十一调节阀31打开和第三调节阀17打开，第九调节阀29、第二调节阀15和第十二调节阀32关闭，由风力发电组储热供热系统向居民提供热源；当风力发电组储热供热系统不能为居民提供足够热量时，第九调节阀29、第二调节阀15、第三调节阀17、第五调节阀25和第八调节阀28打开，第十一调节阀31和第十二调节阀32关闭，由沼气供热系统和风力发电机组储热供热系统联合向用户供热；当风力发电组储热供热系统不能提供热量时，第九调节阀29、第二调节阀15、第十二调节阀32、第五调节阀25和第八调节阀28打开，第三调节阀17和第十一调节阀31关闭，由燃气锅炉14产生的热量向居民提供热量；上述过程工作的同时第十调节阀30、恒温水浴6、第四调节阀23、储水罐20接通，为沼气发生提供热源；上述沼气供气量大于系统用气量，第一调节阀9打开、电磁阀11通第一储气罐12通道打开，多余的沼气储存在沼气储气系统中，沼气供气量小于系统用气量时，电磁阀11通减压阀8通道打开、第六调节阀26打开，第一储气罐12系统向系统供气。

所述第一储气罐12用于储存系统过余沼气量，待系统产气量不足时提供沼气；所述第二储气罐13用于储存和缓冲沼气发生系统为居民提供的沼气。

所述沼气池2的容积为1000m³，液位高3m，所述沼气池2安装于地表以下。

所述隔板3安装于所述沼气池2内部中间位置，用于提供沼气池底部分割空间，在料液注入时，根据密度不同，将废液排至废液排放管道入口，同时增强下部流体扰动，增加发酵速率，所述隔板的高度为2.5m。

所述进料管道1安装于所述沼气池2顶部，管道伸入所述沼气池2内部，出口距沼气池2底部的0.4m。

所述风力发电机组24为单台设计，单台装机容量为200kw。

所述热水储罐19用于热水储热和提供储水空间，容积为2000m³；所述储水罐20用于供热和恒温水浴回水缓冲，及提供少量冷水储水，容积为500m³，所述热水储罐19和所述储水罐20均安装于地表以下。

电磁阀11为两位三通电磁阀，用于储气时打开压缩机10至第一储气罐12通道，和释气时打开第一储气罐12至减压阀8通道。

所述恒温水浴6内水温范围为45-55℃，为沼气最佳发酵温度。

与现有技术相比较，本发明一种村镇清洁供暖供气系统技术优点在于，该系统集合了风力发电机组和沼气发生系统与一体，为村镇居民提供生活用燃气和冬季采暖热源；所设置的风力发电机组加热水供沼气恒温水浴，为沼气发生提供了最佳发酵温度，保证了沼气发生速率和质量；供热采用储气、燃气锅炉和风力发电机组联合供热，使得供热清洁、稳定、安全、无污染；系统设置2台储气罐，一台作为过剩沼气储气装置，并配两位三通电磁阀实现储气与释气通道的隔断，另一台储气罐作为用户供气的储存和缓冲装置，为系统的连续运行提供了可靠的保证。

附图说明

图1为本发明一种村镇清洁供暖供气系统的系统流程图。

图中：1、进料管道，2、沼气池，3、隔板，4、料液，5、废液排放管道，6、恒温水浴，7、抽气增压泵，8、减压阀，9、第一调节阀，10、压缩机，11、电磁阀，12、第一储气罐，13、第二储气罐，14，燃气锅炉，15、第二调节阀，16、采暖换热器，17、第三调节阀，18、给水泵，19、热水储罐，20、储水罐，21、循环水泵，22、电加热器，23、第四调节阀，24、风力发电机组，25、第五调节阀，26、第六调节阀，27、第七调节阀，28、第八调节阀，29、第九调节阀，30、第十调节阀，31、第十一调节阀，32、第十二调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明，以下实施例仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想内做任何修改或等同替换，均在本发明的保护范围之内。

具体流程图见图1。

非供暖期，由风力发电机组24产生的电能在电加热器22中直接加热冷水储存在热水储罐19中，根据恒温水浴6中水温适量向恒温水浴6中补充热水，补充热水流程为热水储罐19、给水泵18、第十调节阀30、恒温水浴6、第四调节阀23、储水罐20、循环水泵21、电加热器22依次连接；根据居民用气量需求，向沼气池2中加入适量的料液4，产生的沼气由抽气增压泵7、第五调节阀25、第七调节阀27、第二储气罐13依次连接为居民提供沼气，系统产生的沼气量大于居民用气时，第一调节阀9打开、压缩机10工作、电磁阀11通第一储气罐12通道打开，沼气储存在第一储气罐12内，系统产生的沼气量小于居民用气时，电磁阀11通减压阀8通道打开、第六调节阀26打开，第一储气罐12向居民供气。

供暖期，风力发电机组供沼气池恒温热水系统和沼气供居民用气工作，风力发电机组独立供热运行，储存在热水储罐19中的热水，在给水泵18作用下，依次经过第十一调节阀31、采暖换热器16、第三调节阀17、储水罐20、循环水泵21、电加热器22，实现用户连续供暖。

供暖期，风力发电机组供沼气池恒温热水系统和沼气供居民用气工作，风力发电机组和沼气联合向用户供热，当风力发电组储热供热系统不能为居民提供足够热量时，第十一调节阀31和第十二调节阀32关闭，第九调节阀29、第二调节阀15、第三调节阀17、第五调节阀25和第八调节阀28打开，燃气锅炉14工作，实现用户连续供暖。

供暖期，风力发电组储热供热系统不能提供热量时，第九调节阀29、第二调节阀15、第十二调节阀32、第五调节阀25和第八调节阀28打开，由燃气锅炉14产生的热量向居民提供热量。

上述工作的同时第十调节阀30、恒温水浴6、第四调节阀23、储水罐20接通，为沼气发生提供热源。

供暖期，系统产生的沼气量大于居民用气时，第一调节阀9打开、压缩机10工作、第一储气罐12通道打开，沼气储存在第一储气罐12内，系统产生的沼气量小于居民用气时，减压阀8通道打开、第六调节阀26打开，第一储气罐12向居民供气。