专利名称：一种风光互补厌氧发酵增温保温装置和方法
技术领域：
本发明属于沼气生产技术领域，具体地涉及一种风光互补厌氧发酵增温保温装置。 本发明还涉及一种利用上述装置进行厌氧发酵增温保温的方法。
背景技术：
沼气发酵是一个微生物学过程。作物秸秆、人畜粪便以及各种有机物在厌氧条件 下，通过沼气微生物的发酵作用，转化成沼气。沼气发酵需温度控制。 沼气发酵可在较为广泛的温度范围内进行，在4-65t:范围内都能产气。沼气发酵 与温度有密切关系，一般来讲，池内发酵液温度在l(TC左右，只要其他条件达到要求如酸 碱度适宜、沼气发酵菌较多就可以发酵，产生沼气。在一定范围内(15-40°C)随着温度的 增高，产气量和产气率都相应的增高。当温度为l(TC时尽管发酵了 90天，但其产气率只有 30。C发酵27天时的59%。 Roediger(1976)斐佛(JohnT. pfefter)等和其他许多学者系统地研究了温度对 不同原料沼气发酵产生的影响后指出，若温度介于30-6(TC之间，沼气发酵的每日产气效率 和每日负荷量并非与温度的增高呈正相关。而是在这个范围之内出现了两个产气的高峰。 一个高峰在37t:左右，另一个在52t:左右。前者叫中温发酵，后者叫高温发酵。概括地讲， 一个高峰介于30-4(TC之间，另一个高峰介于50-6(TC之间。在这两个最适宜的发酵温度 中，是有两个不同的微生物类群参与作用的。其中，温发酵和高温发酵相比较，后者比前者 在一定容积的发酵容器中可能处理的有机物量和气体产量高2-2. 5倍。
可见温度是影响厌氧发酵产气量的关键因素之一。我国北方冬季气温低，沼气池 无法正常发酵，产气率极低甚至停产。
发明内容
本发明的目的是提供一种风光互补厌氧发酵增温保温装置。
本发明的又一 目的在于提供一种利用上述装置进行厌氧发酵增温保温的方法。
为实现上述目的，本发明提供的风光互补厌氧发酵增温保温装置，主要包括
—供电系统，由风能发电机、太阳能电池阵列以及蓄电池组成，风能发电机、太阳 能电池阵列以及蓄电池分别连接至充电控制器； 充电控制器连接一电热炉筒，电热炉筒上设有一进水管、一出水管和一回水管；
—发酵密封罐，其内部为一发酵池，在发酵密封罐的底部设有底层循环管，底层循 环管的一端连接电热炉筒的出水管； 发酵密封罐内的上部设有上层循环管，上层循环管和另一端连接电热炉筒的回水 管； 发酵密封罐设有进料口和出料口 ，进料口内和出料口内均设有密封盖。 本发明的电热炉筒，进水管可以安装在电热炉筒的上部，出水管和回水管可以安
3装在电热炉筒的下部，且出水管和回水管分别设置在电热炉筒的两侧。
本发明的电热炉筒的回水管上安装有循环泵。 本发明提供的利用上述风光互补厌氧发酵增温保温装置进行厌氧发酵增温保温
的方法，用供电系统为电热炉筒加热，通过进水管向电热炉筒内进水，加热后的热水由循环
泵控制水流速均衡稳定，经过发酵密封罐的底层循环管和上层循环管为发酵池进行恒温加
热；当到达预设温度时，充电控制器断电，电热炉筒停止加热，循环泵停止动作。 本发明提供的风光互补厌氧发酵增温保温装置和方法，利用风能和太阳能的天然
互补性，如白天太阳能充足，晚上风能充足夏天太阳能充足冬天风能充足，可以大大减少
系统中蓄电池的用量，从而提高系统的经济性和运行的可靠性。在我国西北、华北等地区，
风能及太阳能资源具有互补性，冬春两季风力大，夏秋两季太阳光辐射强，因此，采用风能/
太阳能互补发电系统可以很好地克服风能及太阳能提供能量的随机性、间歇性的缺点，实
现不间断供电。 综上所述风光互补厌氧发酵增温保温技术具有风光资源互补、资源利用率较高、成本较低、使用寿命长、控制简单、增温保温稳定的特点。
图1为本发明的风光互补厌氧发酵增温保温装置的结构示意图。
附图中主要标记符号 1风能发电系统；2太阳能太阳能电池阵列；3充电控制器；4蓄电池；5电热炉筒；6出水管；7气压表；8输气管；9发酵系统密封罐；10出料口 ；ll底层循环管；12进料口 ；13上层循环管；14回水管；15止回阀；16循环泵；17排水管阀门；18排水管；19进水管；20电
源口直开关；21进料口上密封盖；22进料口下密封盖；23进料口循环管；24出料口下密封盖；25出料口上密封盖。
具体实施例方式
本发明要解决的技术问题是提供一种具有有风光资源互补、资源利用率较高、成
本较低、使用寿命长、控制简单、增温保温稳定的加热技术。 为解决上述问本发明采用的技术方案是风光互补厌氧发酵增温保温技术，其特征在于包括风光发电系统，加热系统及厌氧发酵罐组成。其中风光发电系统主要包括风力发电机1、太阳能电池阵列2、充电控制器3及蓄电池4组成。加热系统主要包括电热炉筒、底层循环管11、上层循环管13、进料口循环管23、进水管19、回水管14、止回阀15及循环泵16组成。进料口上密封盖21及进料口下密封盖22及进料口 12组成发酵池进料系统。出料口 10、出料口下密封盖24与出料管上密封盖25组成发酵池组成发酵池出料系统。发酵系统密封罐10、进料口上封盖21及进料口下封盖22、出料口下密封盖24与出料管上密封盖25组成发酵系统的密封系统。气压表7及输气管8组成厌氧发酵输气系统。厌氧发酵系统通过输气管8向外输气，提供沼气资源。沼气废液通过控制排水管阀门17的开启，沿排水管18排出。通过电热筒直开关20控制电热炉筒5的开启与关闭。进水循环管23用于加热进料温度，保证厌氧发酵的温度的恒定。 风力发电机1连接充电控制器3。太阳电池阵列连接充电控制器3。充电控制器
43连接蓄电池4。充电控制器4连接电热炉筒5。电热炉筒5连接出水管6。气压表7连接 输气管8。输气管8连接电热炉筒5。回水管14连接电热炉筒5。循环水泵16连接回水管 14。回水管14连接止回阀14，排水管18连接排水管阀门17，排水管18连接电热炉筒5。 电源控制开关20连接电热炉筒5。 电热炉筒可以是风力发电机及太阳能电板直接驱动，亦可以用蓄电池供电驱动。
本发明是这样运行的 当系统水温低于3(TC时，供电系统开始为电热炉筒5加热，同时进水管19的阀门 打开，开始进水，热水在压力的作用下流经底层循环管11、上层循环管13，为发酵池进行恒 温加热。同时循环泵启动，保证水流速均衡稳定。在太阳能充足时，优先使用太阳能发电驱 动电热炉同，若夜晚或太阳光照较弱的季节，充电控制器启动风能供电。当太阳能或风能均 不足时，此时启动蓄电池供电。 当系统水温低于3(TC时，供电系统开始为电热炉筒5加热，同时进水管19的阀门 打开，开始进水，热水在压力的作用下流经底层循环管11、上层循环管13，为发酵池进行恒 温加热。同时循环泵启动，保证水流速均衡稳定。当发酵系统温度稳定在5(TC，循环泵16 关闭，进水管19的阀门关闭，同时充电控制器3断电，电热炉筒5停止运行。
权利要求
一种风光互补厌氧发酵增温保温装置，主要包括一供电系统，由风能发电机、太阳能电池阵列以及蓄电池组成，风能发电机、太阳能电池阵列以及蓄电池分别连接至充电控制器；充电控制器连接一电热炉筒，电热炉筒上设有进水管、出水管、排水管、回水管和输气管；一发酵密封罐，其内部为一发酵池，在发酵密封罐的底部设有底层循环管，底层循环管的一端连接电热炉筒的出水管；发酵密封罐内的上部设有上层循环管，上层循环管和另一端连接电热炉筒的回水管；发酵密封罐设有进料口和出料口，进料口内和出料口内均设有密封盖。
2. 根据权利要求1所述的风光互补厌氧发酵增温保温装置，其中，电热炉筒的上部连 接进水管，下部连接出水管和回水管。
3. 根据权利要求1或2所述的风光互补厌氧发酵增温保温装置，其中，出水管和回水管 分别设置在电热炉筒的两侧。
4. 根据权利要求1所述的风光互补厌氧发酵增温保温装置，其中，电热炉筒的回水管 上安装有循环泵。
5. —种利用权利要求1所述风光互补厌氧发酵增温保温装置进行厌氧发酵增温保温 的方法，供电系统为电热炉筒加热，通过进水管向电热炉筒内进水，加热后的热水经过发酵 密封罐的底层循环管和上层循环管为发酵池进行恒温加热至预设温度时，充电控制器断 电，电热炉筒停止加热。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，加热后的热水经过发酵密封罐的底层循环管和 上层循环管为发酵池进行恒温加热至预设温度时，是由循环泵控制水流速均衡稳定。
7. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，恒温加热至预设温度时，循环泵停止动作。
全文摘要
一种风光互补厌氧发酵增温保温装置，包括一供电系统，由风能发电机、太阳能电池阵列以及蓄电池组成，风能发电机、太阳能电池阵列以及蓄电池分别连接至充电控制器；充电控制器连接一电热炉筒，电热炉筒上设有进水管、出水管、排水管、回水管和输气管；一发酵密封罐，其内部为一发酵池，在发酵密封罐的底部设有底层循环管，底层循环管的一端连接电热炉筒的出水管；发酵密封罐内的上部设有上层循环管，上层循环管和另一端连接电热炉筒的回水管；发酵密封罐设有进料口和出料口，进料口内和出料口内均设有密封盖。本发明的装置可用于厌氧发酵增温保温，具有风光资源互补、资源利用率较高、成本较低、使用寿命长、控制简单、增温保温稳定的特点。
文档编号C02F11/04GK101693869SQ20091023637
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者席北斗, 张列宇, 霍守亮 申请人:中国环境科学研究院;