CN101906382B - 沼气、风能及太阳能综合利用系统 - Google Patents

沼气、风能及太阳能综合利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种沼气、风能及太阳能综合利用系统。本发明包括沼气池及其气动控制系统、风能及畜力系统和太阳能及其气动控制系统。本发明的有益效果是能够充分利用风能、太阳能等自然能源，并且能够充分利用人、畜粪便和秸秆等各种有机物垃圾，达到了节约、环保、成本低的良好效果。另外，一个自然村只要建造一座本发明所述的系统，即可满足全村的供沼气、供水、供暖、供冷气及灌溉农田用水等，并且可以为各种气动机械设备提供气动动力源，从而节省了电源。

Description

沼气、风能及太阳能综合利用系统
技术领域
本发明涉及一种沼气、风能及太阳能综合利用系统，它是一种以农村自然村为单位使用的大型自然能源综合利用系统。
背景技术
中国专利公开了一种《闷晒式太阳能沼气池》(专利申请号：200610069837.7)，其结构要点为：发酵池与其两侧分别设有的进料池、出料池连通，发酵池的上端封盖有透光的拱顶，一导气管从拱顶的中部与发酵池的内部相连通，在出料池的旁侧设有沼气存储装置，与导气管接通的输气管道分成两路，输气管道的其中一路的一端与沼气储存装置接通。上述闷晒式太阳能沼气池是一种只适用于一家一户用的小型沼气池，另外它对其它自然能源(如风能等)没有利用，由于它没有太阳能集热器，而是采用透光拱顶吸收太阳能，所以对太阳能的利用也不充分。
沼气池的温度是产沼气的重要条件之一，产气温度在8～60℃之间，温度越高产气量越大，如何在一年四季(尤其是冬季)保持沼气池在较高温度下运行，并且使其结构简单及成本较低是当前的一个难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种充分利用各种自然能源，建造一座能够满足农村一个自然村全村居民共同使用的沼气、风能及太阳能综合利用系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
沼气、风能及太阳能综合利用系统，其特征在于它包括沼气池及其气动控制系统、风能及畜力系统和太阳能及其气动控制系统；
所述风能系统由风轮、第一空气压缩机和储气罐组成；所述风轮的动力输出轴通过联轴器与第一空气压缩机的主轴相连接，所述第一空气压缩机的出气口通过装有第一单向阀的气管与储气罐相连通；所述畜力系统包括有畜力驱动机和第二空气压缩机；所述畜力驱动机的动力输出轴通过联轴器与第二空气压缩机的主轴相连接，第二空气压缩机的出气口通过装有第二单向阀的气管与储气罐相连通；
所述沼气池包括发酵池、发酵池保温水套、混料池、沉淀池；所述混料池位于发酵池的一侧，位于混料池底部下方的混料池出料口通过送料通道与发酵池相连通，所述沉淀池位于发酵池的另一侧，在所述发酵池与沉淀池之间设有抽拉式闸门，所述沉淀池的底低于发酵池的底；所述发酵池保温水套包围住发酵池，所述发酵池保温水套设有具有保温层的上盖；在所述发酵池上设有沼气出气管；
所述沼气池的气动控制系统由伸入混料池中的第一气动搅拌机、伸入混料池出料口中的气动加料机、伸入发酵池中的第二气动搅拌机、伸入沉淀池中的吸渣气泵、与所述抽拉式闸门相连接的气缸及其气动管路组成；所述储气罐通过装有第三单向阀的第一主气管与第二主气管相连通；所述第一气动搅拌机、气动加料机、第二气动搅拌机、气缸及吸渣气泵分别通过装有第一至第五阀门的气管与所述第二主气管相连通；所述抽拉式闸门与气缸的活塞杆固定连接；
所述太阳能系统包括太阳能集热器、储热水井；装有第一气动循环泵及第四单向阀的第一进水管的一端伸入发酵池保温水套的底部，其另一端与所述太阳能集热器的相应进水口相连通；太阳能集热器的第一热水出水管的一端伸入发酵池保温水套中，其另一端与太阳能集热器的相应的热水出水口相连通；装有第二气动循环泵及第五单向阀的第二进水管的一端伸入储热水井的底部，其另一端与所述太阳能集热器的相应进水口相连通；太阳能集热器的第二热水出水管的一端伸入储热水井中，其另一端与太阳能集热器的相应的热水出水口相连通；装有第三气动循环泵及第六单向阀的用户供热水总管的一端伸入储热水井中，其另一端与用户供热水支管相连通，用户回水总管与储热水井相连通；
所述太阳能气动控制系统由第一至第三气动循环泵及其气动管路组成；所述第一至第三气动循环泵分别通过装有第六至第八阀门的气管与所述第二主气管相连通。
本发明的有益效果是能够充分利用风能、太阳能等自然能源，并且能够充分利用人、畜粪便和秸秆等各种有机物垃圾，达到了节约、环保、成本低的良好效果；另外，沼液和沼渣又是无公害的优质肥料，从而使本发明形成了一个良性的生态循环过程。另外，一个自然村只要建造一座本发明所述的系统，即可满足全村的供沼气、供水、供暖、供冷气及灌溉农田用水等，并且可以为各种气动机械设备提供气动动力源，从而节省了电源。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的地下冷气转换室及水塔等的结构示意图。
具体实施方式
由图1、2所示实施例可知，它包括沼气池及其气动控制系统、风能及畜力系统和太阳能及其气动控制系统；
所述风能系统由风轮1、第一空气压缩机2和储气罐9组成；所述风轮1的动力输出轴通过联轴器与第一空气压缩机2的主轴相连接，所述第一空气压缩机2的出气口通过装有第一单向阀3的气管与储气罐9相连通；所述畜力系统包括有畜力驱动机4和第二空气压缩机5；所述畜力驱动机4的动力输出轴通过联轴器与第二空气压缩机5的主轴相连接，第二空气压缩机5的出气口通过装有第二单向阀6的气管与储气罐9相连通；
所述沼气池包括发酵池16、发酵池保温水套15、混料池12、沉淀池19；所述混料池12位于发酵池16的一侧，位于混料池12底部下方的混料池出料口13通过送料通道14与发酵池16相连通，所述沉淀池19位于发酵池16的另一侧，在所述发酵池16与沉淀池19之间设有抽拉式闸门17，所述沉淀池19的底低于发酵池的底；所述发酵池保温水套15包围住发酵池，所述发酵池保温水套15设有具有保温层的上盖18；在所述发酵池16上设有沼气出气管22；
所述沼气池的气动控制系统由伸入混料池中的第一气动搅拌机20、伸入混料池出料口13中的气动加料机21、伸入发酵池中的第二气动搅拌机23、伸入沉淀池中的吸渣气泵25、与所述抽拉式闸门17相连接的气缸24及其气动管路组成；所述储气罐9通过装有第三单向阀8的第一主气管10与第二主气管11相连通；所述第一气动搅拌机20、气动加料机21、第二气动搅拌机23、气缸24及吸渣气泵25分别通过装有第一至第五阀门26-30的气管与所述第二主气管11相连通；所述抽拉式闸门17与气缸24的活塞杆固定连接；
所述太阳能系统包括太阳能集热器36、储热水井38；装有第一气动循环泵35及第四单向阀34的第一进水管的一端伸入发酵池保温水套15的底部，其另一端与所述太阳能集热器36的相应进水口相连通；太阳能集热器36的第一热水出水管的一端伸入发酵池保温水套15中，其另一端与太阳能集热器36的相应的热水出水口相连通；装有第二气动循环泵37及第五单向阀40的第二进水管的一端伸入储热水井38的底部，其另一端与所述太阳能集热器36的相应进水口相连通；太阳能集热器36的第二热水出水管的一端伸入储热水井38中，其另一端与太阳能集热器36的相应的热水出水口相连通；装有第三气动循环泵42及第六单向阀41的用户供热水总管的一端伸入储热水井38中，其另一端与用户供热水支管43相连通，用户回水总管与储热水井38相连通；
所述太阳能气动控制系统由第一至第三气动循环泵35、37、42及其气动管路组成；所述第一至第三气动循环泵35、37、42分别通过装有第六至第八阀门31-33的气管与所述第二主气管11相连通。
在本实施例中，有地下封闭水井52、水塔55和位于山坡上的水库58；装有第九阀门51和第七单向阀50的气管的一端与储气罐9相连通，其另一端伸入地下封闭水井52中；所述地下封闭水井52通过装有第八单向阀54的水塔上水管53与所述水塔55相连通；装有第九单向阀57的水库上水管56的一端伸入所述水库58中，其另一端通过三通与位于第八单向阀54上方的所述水塔上水管53相连通。
在本实施例中，有地下冷气转换室64；所述地下冷气转换室设有密封盖66，在所述地下冷气转换室64的下部设有均布有孔的下隔板62，在下隔板62的上方装满冰块65；装有第十阀门60和第十单向阀59的气管61的一端伸入所述下隔板62的下方，其另一端与所述储气罐9相连通；在所述地下冷气转换室64中插入一根周壁均布有孔的冷气集气管63，所述冷气集气管63的另一端伸出地下冷气转换室64后并由封闭罩67罩住；装有第十一阀门68和第十一单向阀69的冷气出气管70的一端伸入所述封闭罩67内，其另一端与用户送冷气管相连通。
在本实施例中，气动发电机44，所述气动发电机44通过装有第十二阀门49的气管与所述第二主气管11相连通。
在本实施例中，气动制冷机45，所述气动制冷机45通过装有第十三阀门48的气管与所述第二主气管11相连通。
在本实施例中，气动磨面机46，所述气动磨面机46通过装有第十四阀门47的气管与所述第二主气管11相连通。
在本实施例中，第一至第十四阀门可以采用手动方式，也可以采用自动方式。
在本实施例中，发酵池16、混料池12、沉淀池19、发酵池保温水套15、储热水井38、地下封闭水井52和地下冷气转换室64均位于地下(见图1、2)。
在本实施例中，凡是旋转运动的气动机械设备均由气动马达驱动，凡是作往复运动的气动机械设备均由气缸驱动。
本实施例各组成部分的工作过程如下：
一、风能系统：
当有风时，风轮1旋转带动第一空气压缩机2工作，从而将压缩空气送入储气罐9中。
二、畜力系统：
当无风时，使用牛或马拉动畜力驱动机4旋转，从而带动第二空气压缩机5工作，将压缩空气通入储气罐9中。
三、沼气装置及其气动控制系统：
将人、畜粪便、粉碎后的秸秆和水按比例混合制成料液后倒入混料池12中，打开第一阀门26，第一气动搅拌机20工作，将料液搅拌均匀。
然后打开第二阀门27，气动加料机21工作，将料液送入发酵池16中，发酵池16内的温度保持在57±3℃，打开第三阀门28，第二气动搅拌机23工作，进行搅拌发酵产气。
经过三个月发酵后，打开第四阀门29，气缸24带动抽拉式阀门17使其开启，将发酵池中的三分之一的料液放入沉淀池19中进行沉淀，同时给发酵池补充料液。
当沉渣和浮液达到一定高度后，打开第五阀门30，吸渣气泵25工作，进行排渣。
四、太阳能及其气动控制系统：
1、对储热水井38中的水进行加热：
打开第七阀门32，第三气动循环泵37工作，使储热水井38中的水进入太阳能集热器36中，被加热后的水经第二出水管回到储热水井38中，使储热水井38中的水温逐渐升高。
2、储热水井向用户供热水：
打开第八阀门33，第三气动循环泵42工作，将储热水井38中的热水送至用户热水支管43，回水至回水总管进入储热水井38中。
3、对发酵池保温水套的水加热：
打开第六阀门31，第一气动循环泵35工作，使发酵池保温水套15中的水进入太阳能集热器36中，被加热后的水经第一出水管回到发酵池保温水套15中，使发酵池保温水套15中的水温逐渐升高，当水温升至57±3℃，关闭第六阀门31。
4、将地下封闭水井中的水送至水塔或水库中：
当储气罐9中的气压超过0.8Mpa时，压力传感器7发出信号，这时打开第九阀门51，高压气体进入地下封闭水井52中并将其中的水压至水塔55中，当水塔55中的水满后，如遇大风，地下封闭水井52中的水被直接压至水库58中储存起来。
5、将储气罐中的高压空气经地下冷气转换室变为冷气送至各家各户：夏天时，打开第十阀门60，储气罐9中的高压气体先进入地下冷气转换室64的底部，然后经与冰块65进行热交换，之后经冷气集气管63进入封闭罩67内，打开第十一阀门68向用户供冷气。

Claims (6)

1.一种沼气、风能及太阳能综合利用系统，其特征在于它包括沼气池及其气动控制系统、风能及畜力系统和太阳能及其气动控制系统；
所述风能系统由风轮(1)、第一空气压缩机(2)和储气罐(9)组成；所述风轮(1)的动力输出轴通过联轴器与第一空气压缩机(2)的主轴相连接，所述第一空气压缩机(2)的出气口通过装有第一单向阀(3)的气管与储气罐(9)相连通；所述畜力系统包括有畜力驱动机(4)和第二空气压缩机(5)；所述畜力驱动机(4)的动力输出轴通过联轴器与第二空气压缩机(5)的主轴相连接，第二空气压缩机(5)的出气口通过装有第二单向阀(6)的气管与储气罐(9)相连通；
所述沼气池包括发酵池(16)、发酵池保温水套(15)、混料池(12)、沉淀池(19)；所述混料池(12)位于发酵池(16)的一侧，位于混料池(12)底部下方的混料池出料口(13)通过送料通道(14)与发酵池(16)相连通，所述沉淀池(19)位于发酵池(16)的另一侧，在所述发酵池(16)与沉淀池(19)之间设有抽拉式闸门(17)，所述沉淀池(19)的底低于发酵池的底；所述发酵池保温水套(15)包围住发酵池，所述发酵池保温水套(15)设有具有保温层的上盖(18)；在所述发酵池(16)上设有沼气出气管(22)；
所述沼气池的气动控制系统由伸入混料池中的第一气动搅拌机(20)、伸入混料池出料口(13)中的气动加料机(21)、伸入发酵池中的第二气动搅拌机(23)、伸入沉淀池中的吸渣气泵(25)、与所述抽拉式闸门(17)相连接的气缸(24)及其气动管路组成；所述储气罐(9)通过装有第三单向阀(8)的第一主气管(10)与第二主气管(11)相连通；所述第一气动搅拌机(20)、气动加料机(21)、第二气动搅拌机(23)、气缸(24)及吸渣气泵(25)分别通过装有第一至第五阀门(26-30)的气管与所述第二主气管(11)相连通；所述抽拉式闸门(17)与气缸(24)的活塞杆固定连接；
所述太阳能系统包括太阳能集热器(36)、储热水井(38)；装有第一气动循环泵(35)及第四单向阀(34)的第一进水管的一端伸入发酵池保温水套(15)的底部，其另一端与所述太阳能集热器(36)的相应进水口相连通；太阳能集热器(36)的第一热水出水管的一端伸入发酵池保温水套(15)中，其另一端与太阳能集热器(36)的相应的热水出水口相连通；装有第二气动循环泵(37)及第五单向阀(40)的第二进水管的一端伸入储热水井(38)的底部，其另一端与所述太阳能集热器(36)的相应进水口相连通；太阳能集热器(36)的第二热水出水管的一端伸入储热水井(38)中，其另一端与太阳能集热器(36)的相应的热水出水口相连通；装有第三气动循环泵(42)及第六单向阀(41)的用户供热水总管的一端伸入储热水井(38)中，其另一端与用户供热水支管(43)相连通，用户回水总管与储热水井(38)相连通；
所述太阳能气动控制系统由第一至第三气动循环泵(35、37、42)及其气动管路组成；所述第一至第三气动循环泵(35、37、42)分别通过装有第六至第八阀门(31-33)的气管与所述第二主气管(11)相连通。
2.根据权利要求1所述的沼气、风能及太阳能综合利用系统，其特征在于它还包括有地下封闭水井(52)、水塔(55)和位于山坡上的水库(58)；装有第九阀门(51)和第七单向阀(50)的气管的一端与储气罐(9)相连通，其另一端伸入地下封闭水井(52)中；所述地下封闭水井(52)通过装有第八单向阀(54)的水塔上水管(53)与所述水塔(55)相连通；装有第九单向阀(57)的水库上水管(56)的一端伸入所述水库(58)中，其另一端通过三通与位于第八单向阀(54)上方的所述水塔上水管(53)相连通。
3.根据权利要求2所述的沼气、风能及太阳能综合利用系统，其特征在于它还包括有地下冷气转换室(64)；所述地下冷气转换室设有密封盖(66)，在所述地下冷气转换室(64)的下部设有均布有孔的下隔板(62)，在下隔板(62)的上方装满冰块(65)；装有第十阀门(60)和第十单向阀(59)的气管(61)的一端伸入所述下隔板(62)的下方，其另一端与所述储气罐(9)相连通；在所述地下冷气转换室(64)中插入一根周壁均布有孔的冷气集气管(63)，所述冷气集气管(63)的另一端伸出地下冷气转换室(64)后并由封闭罩(67)罩住；装有第十一阀门(68)和第十一单向阀(69)的冷气出气管(70)的一端伸入所述封闭罩(67)内，其另一端与用户送冷气管相连通。
4.根据权利要求3所述的沼气、风能及太阳能综合利用系统，其特征在于它还包括气动发电机(44)，所述气动发电机(44)通过装有第十二阀门(49)的气管与所述第二主气管(11)相连通。
5.根据权利要求3所述的沼气、风能及太阳能综合利用系统，其特征在于它还包括气动制冷机(45)，所述气动制冷机(45)通过装有第十三阀门(48)的气管与所述第二主气管(11)相连通。
6.根据权利要求3所述的沼气、风能及太阳能综合利用系统，其特征在于它还包括气动磨面机(46)，所述气动磨面机(46)通过装有第十四阀门(47)的气管与所述第二主气管(11)相连通。
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