CN102417880B - 利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置，属于新能源应用技术领域。沼气池下半部的底部建造在土地表层以下的地热层中，依靠地热层中的热量将沼气池底部储水间中的液体水增温成热水；阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入电动抽水泵、将底部储水间中的地热水通过设置在池壁内的抽地热水管输进储地热水罐，同时居高临下、通过分布在池壁内的输出水散热管将流出的地热水的热量均匀散发到沼液中，同时从安装在输出水散热管壁上的喷温水微孔喷头中适当喷出温水来调节沼气池内的温湿度，利用地热水循环提供适宜的温度环境使沼气细菌加快分解有机物，从而提高沼气池的产气率。

Description

利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置
技术领域
本发明涉及利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置，属于新能源应用技术领域。
背景技术
2011年，日本大地震引发福岛核电站发生核泄漏后，能源安全问题引起全世界人民的高度关注，日本已开始转向利用地热能，地热能发电成本低，不受天气影响，是安全、清洁的能源之一。地热能比较稳定，可以再生，也可以连续利用，利用率比较高。
中国的许多省、市的地下有丰富的中低温地热资源，仅中东部沉积盆地中就探明地下热水资源491.7亿立方米，其能量相当于18.54亿吨标准煤，利用地热能有三种主要方式：直接利用中低温流体、地源热泵和蒸汽发电，其中浅层地热能蕴藏在距离地面近的浅层土壤和浅层地下水中，进行浅层土壤钻探，探明浅层地热的分布，确定其利用价值有现实的意义。
中国广大农村已建成三千万口沼气池，在冬季许多地区由于沼气池内部的温度低于8℃，沼气细菌不能有效分解有机物，沼气池往往停止产气半年、甚至半年以上的时间，沼气池的利用效率普遍不高。建造沼气池时，没有查明沼气池所在位置的地下是否存在地热能，更没有将地热能与沼气池结合起来进行综合开发利用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，在建造沼气池之前、先探明该地区地下的地热能资源的分布，并根据地热能资源的分布情况，规划沼气池的选址和建池规模，为充分利用地热能来提高沼气池的产气率创造条件。
地球内部的热量来自地球物质中所含的放射性元素衰变产生的热量，平均为每年5万亿亿卡，相当于现在全球能源消耗总量的45万倍。由于地质构造原因，地热能的分布并不均匀。在北京市、上海市、华北平原、江西省北部、甚至青藏高原上，都能发现并找到浅层地热能。本项专利的发明人缪同春1979年在北京原石油工业部机关农场工作时，单位组织职工到北京朝阳区呼家楼浴池洗澡，这家浴池全部靠抽取地热水供客人洗浴，从来不燃煤烧水，十分清洁卫生。金属是热传导的好材料，非金属不适合传导热能，本项专利中沼气池12的底部储水间17的四壁和底平面必须采用金属材料例如不锈钢薄板材制造，才能将地热土层或地下地热水中的地热能量通过金属材料传导给底部储水间17中储藏的液体水，将从输出水散热管11中流回的液体水增温成地热水，供电动抽水泵7通过抽地热水管13将地热水9抽上来输进储地热水罐8，储地热水罐8中的地热水9自上而下、从输出水散热管11中顺势向下弯弯曲曲流经沼液14、同时向管壁外的沼液14散发热量，使沼液14的温度达到35℃-55℃，沼气细菌在35℃左右的中温环境里分解有机物进行中温发酵时，可以产生较多的沼气；沼气细菌在55℃左右的高温环境里分解有机物进行高温发酵时，也可以产生较多的沼气。本发明的主要目的，就是充分利用地热能来提高沼气产量。除了底部储水间17的四壁和底平面需要用导热性能好的金属材料制造外，沼气池12的其他部分的四壁和池顶部仍然用水泥混凝土材料或无机玻璃钢材料制造。底部储水间17内部的水温的升高，完全依赖底部储水间17周围的地热层18中的地热能提供热量，加热底部储水间17内部的流动的水体。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
由太阳能电池1、光伏支柱2、导电线3、控制器4、逆变器5、储能电池6、电动抽水泵7、储地热水罐8、地热水9、沼气储存间10、输出水散热管11、沼气池12、抽地热水管13、沼液14、土地表层15、喷温水微孔喷头16、底部储水间17、地热层18共同组成利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置；
沼气池12的下半部埋在土地表层15下面的土层中，沼气池12下半部的底部埋在地下2米-200米深度的地热层18中，在沼气池12的上部安装有光伏支柱2、在光伏支柱2的顶部安装太阳能电池1，在沼气池12的上部安装有导电线3、控制器4、逆变器5、储能电池6、电动抽水泵7、储地热水罐8、在储地热水罐8中储存地热水9；在沼气池12的内部安装有输出水散热管11、抽地热水管13、沼液14、喷温水微孔喷头16、底部储水间10、沼气储存间17、沼液14；
太阳能电池1通过导电线3与控制器4连接，控制器4通过导电线3与逆变器5连接，控制器4通过导电线3与储能电池6连接，逆变器5通过导电线3与电动抽水泵7连接，电动抽水泵7通过管道与储地热水罐8连接，电动抽水泵7通过抽地热水管13从底部储水间17中抽上来的地热水9通过管道输进储地热水罐8中储存；从储地热水罐8中输出的地热水9通过与沼液14接触的输出水散热管11在沼气池12内散发热量后仍流回到底部储水间17中进行水循环；输出水散热管11的管壁上分散安装有2只-50只喷温水微孔喷头16。
太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
沼气池下半部的底部建造在土地表层以下的地热层中，依靠地热层中的热量将沼气池底部储水间中的液体水增温成地热水；阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入电动抽水泵、将底部储水间中的地热水通过设置在池壁内的抽地热水管输进储地热水罐，同时居高临下、通过分布在池壁内的输出水散热管将流出的地热水的热量均匀散发到沼液中，同时从安装在输出水散热管壁上的喷温水微孔喷头中适当喷出温水来调节沼气池内的温湿度，利用地热水循环提供适宜的温度环境使沼气细菌加快分解有机物，从而提高沼气池的产气率。
由太阳能电池1、光伏支柱2、导电线3、控制器4、逆变器5、储能电池6、电动抽水泵7、储地热水罐8、地热水9、沼气储存间10、输出水散热管11、沼气池12、抽地热水管13、沼液14、土地表层15、喷温水微孔喷头16、底部储水间17、地热层18共同组成利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置；
沼气池12的下半部埋在土地表层15下面的土层中，沼气池12下半部的底部埋在地下2米-200米深度的地热层18中，在沼气池12的上部安装有光伏支柱2、在光伏支柱2的顶部安装太阳能电池1，在沼气池12的上部安装有导电线3、控制器4、逆变器5、储能电池6、电动抽水泵7、储地热水罐8、在储地热水罐8中储存地热水9；在沼气池12的内部安装有输出水散热管11、抽地热水管13、沼液14、喷温水微孔喷头16、底部储水间10、沼气储存间17、沼液14；
太阳能电池1通过导电线3与控制器4连接，控制器4通过导电线3与逆变器5连接，控制器4通过导电线3与储能电池6连接，逆变器5通过导电线3与电动抽水泵7连接，电动抽水泵7通过管道与储地热水罐8连接，电动抽水泵7通过抽地热水管13从底部储水间17中抽上来的地热水9通过管道输进储地热水罐8中储存；从储地热水罐8中输出的地热水9通过与沼液14接触的输出水散热管11在沼气池12内散发热量后仍流回到底部储水间17中进行水循环；输出水散热管11的管壁上分散安装有2只-50只喷温水微孔喷头16。
太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池。
太阳光照射太阳能电池1产生直流电，直流电通过导电线3输入控制器4进行调整，从控制器4输出的直流电通过导电线3输入逆变器5，在逆变器5内直流电转换成交流电，从逆变器5输出的交流电通过导电线3输入电动抽水泵7、驱动电动抽水泵7的运转，电动抽水泵7通过抽地热水管13将沼气池12的底部储水间17中的地热水9抽提上来输入储地热水罐8中储存。从储地热水罐8中顺流而下、从输出水散热管11中流出的地热水9通过弯弯曲曲的输出水散热管11的过程中，不断向输出水散热管11周围的沼液14中散发热量、提高沼液14的温度，安装在输出水散热管11的管壁外表面上的喷温水微孔喷头16适时喷出温水、调节沼气池12内的温湿度。利用地热的能量在沼气池12内创造适宜的温湿度供沼气细菌更快、更多的产生沼气，从而提高沼气池12的产气率。在原来不能建造沼气池产生沼气的青藏高原上，以当地的牦牛粪便和农林废弃物为原料来产生沼气，同时利用当地局部地区丰富的地热资源和青藏高原丰富的太阳能资源，采用本发明的专利技术，可以建造若干个大中型沼气池来高效产出大量沼气。
这里需要说明的是，本发明中的一部分输出水散热管11并不完全包裹在沼气池壁内，仅半面嵌入在池壁内，半面与沼液14接触；另一部分输出水散热管11的周围全部是沼液14。
现举出实施例如下：
实施例一：
沼气池下半部的底部建造在土地表层以下的地热层中，依靠地热层中的热量将沼气池底部储水间中的液体水增温成地热水；阳光照射单晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入电动抽水泵、将底部储水间中的地热水通过设置在池壁内的抽地热水管输进储地热水罐，同时居高临下、通过分布在池壁内的输出水散热管将流出的地热水的热量均匀散发到沼液中，同时从安装在输出水散热管壁上的喷温水微孔喷头中适当喷出温水来调节沼气池内的温湿度，利用地热水循环提供适宜的温度环境使沼气细菌加快分解有机物，从而提高沼气池的产气率。
实施例二：
沼气池下半部的底部建造在土地表层以下的地热层中，依靠地热层中的热量将沼气池底部储水间中的液体水增温成地热水；阳光照射非晶硅薄膜太阳能电池产生电流，电流通过导电线、控制器、逆变器输入电动抽水泵、将底部储水间中的地热水通过设置在池壁内的抽地热水管输进储地热水罐，同时居高临下、通过分布在池壁内的输出水散热管将流出的地热水的热量均匀散发到沼液中，同时从安装在输出水散热管壁上的喷温水微孔喷头中适当喷出温水来调节沼气池内的温湿度，利用地热水循环提供适宜的温度环境使沼气细菌加快分解有机物，从而提高沼气池的产气率。

Claims (2)

1.利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置，其特征是，由太阳能电池(1)、光伏支柱(2)、导电线(3)、控制器(4)、逆变器(5)、储能电池(6)、电动抽水泵(7)、储地热水罐(8)、地热水(9)、沼气储存间(10)、输出水散热管(11)、沼气池(12)、抽地热水管(13)、沼液(14)、土地表层(15)、喷温水微孔喷头(16)、底部储水间(17)、地热层(18)共同组成利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置；
沼气池(12)的下半部埋在土地表层(15)下面的土层中，沼气池(12)下半部的底部埋在地下2米-200米深度的地热层(18)中，在沼气池(12)的上部安装有光伏支柱(2)、在光伏支柱(2)的顶部安装太阳能电池(1)，在沼气池(12)的上部安装有导电线(3)、控制器(4)、逆变器(5)、储能电池(6)、电动抽水泵(7)、储地热水罐(8)，在储地热水罐(8)中储存地热水(9)；在沼气池(12)的内部安装有输出水散热管(11)、抽地热水管(13)、沼液(14)、喷温水微孔喷头(16)、底部储水间(17)、沼气储存间(10)、沼液(14)；
太阳能电池(1)通过导电线(3)与控制器(4)连接，控制器(4)通过导电线(3)与逆变器(5)连接，控制器(4)通过导电线(3)与储能电池(6)连接，逆变器(5)通过导电线(3)与电动抽水泵(7)连接，电动抽水泵(7)通过管道与储地热水罐(8)连接，电动抽水泵(7)通过抽地热水管(13)从底部储水间(17)中抽上来的地热水(9)通过管道输进储地热水罐(8)中储存；从储地热水罐(8)中输出的地热水(9)通过与沼液(14)接触的输出水散热管(11)在沼气池(12)内散发热量后仍流回到底部储水间(17)中进行水循环；输出水散热管(11)的管壁上分散安装有2只-50只喷温水微孔喷头(16)。
2.根据权利要求1所述的利用地热向沼气池壁内的管道网输送温水的增效装置，其特征是，所述的太阳能电池(1)是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池。
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Address after: 226300 Nantong, Jiangsu, Tongzhou District Province, riding town on the coast, 200 meters east of the stone bridge

Patentee after: Jiangsu Kangfeite Power Technology Co., Ltd.

Address before: Nanchang District 214023 in Jiangsu province Wuxi City Qingyang Road No. 333, room 1508

Patentee before: Wuxi Tongchun New Energy Technology Co., Ltd.