CN104990306A - 利用生物质发电的联供系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生物质发电的联供系统,包括能量收集装置、厌氧发酵装置、燃气发电系统,所述能量收集装置输出端与所述厌氧发酵装置的输入端连接,所述厌氧发酵装置的输出端与所述燃气发电系统的进气口连接,所述燃气发电系统通过热电转换将产生的电能输出给所述能量收集装置。所述养殖场中产生的粪便和废水排入到所述厌氧发酵装置中进行自然发酵,如此可以大大减少动物粪便和废水的排放,减少污染,促进空气质量和水质的改善。发酵之后产生的大量沼气进入所述燃气发电系统中,通过热电转换反应后产生的电力接入所述养殖场中,可以满足养殖场内部的用电需求,而不需要外部供电,既可以实现废物利用、变废为宝,又节省了能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用生物质发电的联供系统。
背景技术
在很多养殖场周边,为了就地利用畜禽粪便,往往设有农作物基地或者蔬菜大棚。但是仅仅将畜禽粪便简单作为农作物肥料,不仅处理量上不能满足养殖场的粪便排放,而且容易造成水、空气等污染,同时养殖场的能源全部靠外供,电力需求大。将粪便通过厌氧发酵,既产生了沼气,还可作为肥料,并且经过发酵后,绝大部分寄生虫卵被杀死,可以改善养殖场的卫生条件,减少疾病的传染。因此,动物粪便的沼气化利用研究近年来取得了长足的进步。
厌氧微生物分解生物质中的有机物会产生大量沼气,在沼气的成分中,甲烷约占50%-70%,其余为二氧化碳和少量硫化氢等,此外还包含乙烷、甲苯等非甲烷有机化合物。沼气是一种易燃、易爆的有毒气体,其直接排入空气将严重危害人体健康、破坏环境并加剧温室效应。同时,沼气作为一种典型的生物质气可再生能源,具有燃烧产物污染小等优点,1立方米沼气完全燃烧能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量,利用沼气发电不仅可解决电力短缺问题,又能减少甲烷等温室气体的排放,净化空气环境。再者,冷热电联供系统是一种建立在能量梯级利用概念基础上的总能系统,其最大特点是可对不同品位的热能实现综合梯级利用,同时完成发电、制冷及供热(包括供暖和热水)三过程,就地满足用户的冷、热、电需求,从而降低远距离供能的传输损失,极大的提高社会经济效益及能源利用效率。因此,在农村养殖场等具有丰富生物质气资源的场所推广使用沼气冷热电联供系统,对推动农业结构调整及建设社会主义新农村具有重要意义。
燃气内燃机的排烟作为高温热源驱动溴化锂吸收式制冷机,用于制冷或供热,内燃机的缸套水还可制取生活热水。然而现有内燃发电机组中的发电机大多通过风扇风冷,发电机废热被风带走,难以回收利用,从而未能最大程度彰显联供系统的节能特性,并且目前尚未发现以生物质沼气为动力驱动源的冷热电植联供系统以及余热回收、水循环使用的设计。
发明内容
基于此,本发明在于克服现有技术的缺陷,提供一种减少动物粪便和废水的排放及污染、减少用能成本及改善工作环境的一种利用沼气发电的冷热电植联供系统。
本发明的目的是这样实现的:
一种利用生物质发电的联供系统,包括能量收集装置、厌氧发酵装置、燃气发电系统,所述能量收集装置输出端与所述厌氧发酵装置的输入端连接,所述厌氧发酵装置的输出端与所述燃气发电系统的进气口连接,所述燃气发电系统通过热电转换将产生的电能输出给所述能量收集装置。
下面进一步对技术方案进行说明:
还包括脱硝装置、制冷装置及第一回水升压泵,所述脱硝装置的进气口与所述燃气发电系统的出气口连接,所述脱硝装置的出气口与所述制冷装置的进气口连接,所述制冷装置的出水口与所述能量收集装置的进水口连接,所述第一回水升压泵的进水口及出水口分别与所述能量收集装置的出水口、所述制冷装置的进水口连接。
还包括换热装置和植物大棚,所述换热装置的进气口与所述制冷装置的出气口连接,所述换热装置的出气口与所述植物大棚的内部连通。
还包括第二回水升压泵,所述第二回水升压泵的进水口与所述厌氧发酵装置的出水口连接,所述第二回水升压泵的出水口与所述燃气发电系统的进水口连接,所述燃气发电系统设有缸套水换热器,所述燃气发电系统内产生的保温热水通过缸套水换热器的出水口流入所述厌氧发酵装置。
所述植物大棚的输入端与所述厌氧发酵装置的输出端连接。
所述能量收集装置包括制冷设备、供暖设备,所述制冷设备及所述供暖设备分别与所述燃气发电系统的输电端连接。
还包括常温水供给装置和热水供给装置,所述常温水供给装置的出水口与所述换热装置的进水口连接,所述换热装置的出水口与所述热水供给装置的进水口连接。
本发明的有益效果在于:
1)供能装置将动物粪便和废水输入到所述厌氧发酵装置,通过厌氧发酵技术对动物粪便和废水进行处理,可以减少废物排放,不仅可以促进空气质量和水质的改善,处理后产生的沼气还可以作为燃气发电系统的燃料,实现废物利用,从而节省能源。
2)通过脱硝装置、制冷设备、换热装置等装置的分布式供能排布方式,可以实现养殖场的冷热电联供,系统自身产生的热量也可以满足厌氧发酵装置的保温,大大降低用能成本。
3)经过厌氧发酵处理后的动物粪便残渣排至绿色植物大棚,可以作为植物的肥料,供给植物生长,同时经脱硝处理和换热降温后的烟气主要为CO2和N2,将他们排至植物大棚,可以促进植物进行光合作用。
4)通过所述能量收集装置内安装的制冷设备及供暖设备,借助所述燃气发电系统提供的电力,可以在夏季或冬季为养殖场内的动物及工作人员制冷或供暖,以提供良好的生长及工作环境。
附图说明
图1为本发明优选实施例一所述的利用沼气发电的冷热电植联供系统结构示意图;
图2为本发明优选实施例二所述的利用沼气发电的冷热电植联供系统结构示意图。
附图标记说明:
100、能量收集装置,110、厌氧发酵装置,120、燃气发电系统,130、脱硝装置,140、制冷装置,150、换热装置,160、植物大棚,170、第二回水升压泵,180、第一回水升压泵,190、粪便及废水,200、沼气,210、高温烟气,220、低温烟气,230、CO2和N2,250、冷冻水/供暖热水,260、冷冻水回水/供暖热水回水,270、保温热水、280、保温热水回水,290、残渣,300、自来水,310、生活热水。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明:
如图1所示,本发明优选实施例一所述的利用沼气发电的冷热电植联供系统结构示意图。一种利用生物质发电的联供系统,包括能量收集装置100、厌氧发酵装置110、燃气发电系统120,所述能量收集装置100输出端与所述厌氧发酵装置110的输入端连接,所述厌氧发酵装置110的输出端与所述燃气发电系统120的进气口连接,所述燃气发电系统120通过热电转换将产生的电能输出给所述能量收集装置100。
上述能量收集装置为动物养殖场,所述养殖场中产生的粪便及废水190排入到所述厌氧发酵装置110中进行自然发酵,如此可以大大减少动物粪便和废水的排放,减少污染,促进空气质量和水质的改善。发酵之后产生的大量沼气200进入所述燃气发电系统120中,通过热电转换反应后产生的电力接入所述养殖场中,可以满足养殖场内部的用电需求,而不需要外部供电,即可以实现废物利用、变废为宝,又节省了能源。在本发明中所述的燃气发电系统优选为内燃机,优选地实施例二中采用的是微燃机,在其他实施例中还可以是其他任何达到与本发明技术效果相同的设备,所述燃气发电系统120指向所述能量收集装置100的箭头代表电力输送的方向。
所述能量收集装置100包括制冷设备、供暖设备,所述制冷设备及所述供暖设备分别与所述燃气发电系统120的输电端连接。通过所述能量收集装置100内安装的制冷设备及供暖设备,借助所述燃气发电系统120提供的电力,可以在夏季或冬季为养殖场内的动物及工作人员制冷或供暖,以提供良好的生长及工作环境。
上述利用生物质发电的联供系统还包括脱硝装置130、制冷装置140及第一回水升压泵180,所述脱硝装置130的进气口与所述燃气发电系统120的出气口连接,所述脱硝装置130的出气口与所述制冷装置140的进气口连接,所述制冷装置140的出水口与所述能量收集装置100的进水口连接,所述第一回水升压泵180的进水口及出水口分别与所述能量收集装置100的出水口、所述制冷装置140的进水口连接。
所述燃气发电系统120产生的高温烟气210经过所述脱硝装置130脱硝处理后,进入到所述制冷装置140中,通过所述制冷装置140处理后可以为养殖场在夏季或冬季提供冷冻水/供暖热水250,结合养殖场内部的制冷设备和供暖设备,以满足养殖场的制冷和采暖需求,改善了工人的工作环境的同时也为动物们提供了良好的生长环境,除此之外,所述制冷装置产生的暖气还可以为植物大棚160内的蔬菜供暖,保证蔬菜的正常生长。养殖场及植物大棚使用完的冷冻水回水/供暖热水回水260通过第一回水升压泵流回至所述制冷装置140进行循环使用。
所述利用生物质发电的联供系统还包括换热装置150和植物大棚160,所述换热装置150的进气口与所述制冷装置140的出气口连接,所述换热装置150的出气口与所述植物大棚160的内部连通。经过脱硝装置130和换热装置150处理后的低温烟气220主要成分为CO2和N2230,直接排入所述植物大棚160内,可以促进大棚内的植物进行光合作用,使植物获得更多生长发育必需的养分,植物的生长更加良好。所述植物大棚160的输入端与所述厌氧发酵装置110的输出端连接。所述厌氧发酵装置110内经过发酵处理后产生的粪便残渣290排放到所述植物大棚160中,可以作为植物的肥料,促进植物生长。
上述利用生物质发电的联供系统还包括第二回水升压泵170,所述第二回水升压泵170的进水口与所述厌氧发酵装置110的出水口连接,所述第二回水升压泵170的出水口与所述燃气发电系统120的进水口连接,所述燃气发电系统120设有缸套水换热器,所述燃气发电系统120内产生的保温热水270通过缸套水换热器的出水口流入所述厌氧发酵装置110。所述燃气发电系统120产生的保温热水270流入所述厌氧发酵装置110中,为发酵处理需要的保温环境提供所需的热量,使粪便及废水190的发酵过程更加完全,从而产生更多沼气供给发电。
上述利用生物质发电的联供系统还包括常温水供给装置和热水供给装置,所述常温水供给装置的出水口与所述换热装置150的进水口连接,所述换热装置150的出水口与所述热水供给装置的进水口连接。所述常温水供给装置提供的自来水300经过所述换热装置150的处理后,进入所述热水供给装置积存为生活热水,可以为人民群众提供生活所需的热水,为人民群众的生活节省花销。
如图2所示,本发明优选实施例二所述的利用沼气发电的冷热电植联供系统结构示意图。本实施例二与上述实施例一的不同之处在于,所述燃气发电系统120的出气口直接与所述制冷装置140的进气口连接,所述制冷装置140的出水口与所述能量收集装置100的进水口连接,所述第一回水升压泵180的进水口及出水口分别与所述能量收集装置100的出水口、所述制冷装置140的进水口连接。
所述燃气发电系统120产生的高温烟气210直接进入到所述制冷装置140中,通过所述制冷装置140处理后可以为养殖场在夏季或冬季提供冷冻水/供暖热水250,结合养殖场内部的制冷设备和供暖设备,以满足养殖场的制冷和采暖需求,改善了工人的工作环境的同时也为动物们提供了良好的生长环境,本技术方案不仅能够达到实施例一的技术方案所达到的有益效果的同时,还能使整个系统更加简单。除此之外,所述制冷装置产生的暖气还可以为植物大棚160内的蔬菜供暖,保证蔬菜的正常生长。养殖场及植物大棚使用完的冷冻水回水/供暖热水回水260通过第一回水升压泵流回至所述制冷装置140进行循环使用。
所述厌氧发酵装置110的进水口直接与所述热水供给装置的出水口连接,由所述热水供给装置输出的生活热水310直接提供给所述厌氧发酵装置110,来维持良好发酵所需的热量。同时,所述厌氧发酵装置110的出水口与所述第二回水升压泵170的进水口连接,所述第二回水升压泵的出水口与所述常温水供给装置的出水口连接。该技术方案可以将厌氧发酵装置110中使用完的维系发酵所需的保温热水270通过所述第二回水升压泵170回流给所述常温水供给装置,可以为所述常温水供给装置提供水源,以减少额外的自来水供给量,节省了系统的运行成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种利用生物质发电的联供系统,其特征在于,包括能量收集装置、厌氧发酵装置、燃气发电系统,所述能量收集装置输出端与所述厌氧发酵装置的输入端连接,所述厌氧发酵装置的输出端与所述燃气发电系统的进气口连接,所述燃气发电系统通过热电转换将产生的电能输出给所述能量收集装置。
2.根据权利要求1所述利用生物质发电的联供系统,其特征在于,还包括脱硝装置、制冷装置及第一回水升压泵,所述脱硝装置的进气口与所述燃气发电系统的出气口连接,所述脱硝装置的出气口与所述制冷装置的进气口连接,所述制冷装置的出水口与所述能量收集装置的进水口连接,所述第一回水升压泵的进水口及出水口分别与所述能量收集装置的出水口、所述制冷装置的进水口连接。
3.根据权利要求1所述利用生物质发电的联供系统,其特征在于,还包括换热装置和植物大棚,所述换热装置的进气口与所述制冷装置的出气口连接,所述换热装置的出气口与所述植物大棚的内部连通。
4.根据权利要求1所述利用生物质发电的联供系统,其特征在于,还包括第二回水升压泵,所述第二回水升压泵的进水口与所述厌氧发酵装置的出水口连接,所述第二回水升压泵的出水口与所述燃气发电系统的进水口连接,所述燃气发电系统设有缸套水换热器,所述燃气发电系统内产生的保温热水通过缸套水换热器的出水口流入所述厌氧发酵装置。
5.根据权利要求3所述利用生物质发电的联供系统,其特征在于,所述植物大棚的输入端与所述厌氧发酵装置的输出端连接。
6.根据权利要求1或5所述利用生物质发电的联供系统,其特征在于,所述能量收集装置包括制冷设备、供暖设备,所述制冷设备及所述供暖设备分别与所述燃气发电系统的输电端连接。
7.根据权利要求1所述利用生物质发电的联供系统,其特征在于,还包括常温水供给装置和热水供给装置,所述常温水供给装置的出水口与所述换热装置的进水口连接,所述换热装置的出水口与所述热水供给装置的进水口连接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151021 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |