CN105462830B - 一种带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统。该系统包括热源热水循环回路、设置在沼气池内的膜片式管热水循环回路以及沼气池顶板；所述热源热水循环回路包括内置有辅助用电集热管的蓄热水箱，通过循环管路、相应的控制阀、以及温控装置、循环水泵与蓄热水箱相连接的太阳能集热器和秸秆灶具夹套热水装置；所述膜片式管热水循环回路通过循环水泵、循环管路以及相应的控制阀与蓄热水箱相连接。本发明有效解决了农村户用沼气池的增温技术问题，保证了冬季沼气的产量。

Description

一种带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统
技术领域
本发明涉及农村用沼气技术，具体说是涉及一种带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统。
背景技术
我国中原地区冬季寒冷期较长、室外环境温度过低，农村用沼气池产气率低、沼气供给不足、使用率偏低等问题较为突出，严重影响了沼气在中原地区的应用与普及。
发明内容
基于中原地区秸秆资源过剩和周边区域就地焚烧秸秆所带来的资源和环境问题，本发明针对农村户用沼气池冬季发酵温度较低现状，提出了一种带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统包括热源热水循环回路、设置在沼气池内的膜片式管热水循环回路以及沼气池顶板；所述热源热水循环回路包括内置有辅助用电集热管的蓄热水箱，通过循环管路、相应的控制阀、以及温控装置、循环水泵与蓄热水箱相连接的太阳能集热器和秸秆灶具夹套热水装置；所述膜片式管热水循环回路通过循环管路、循环水泵以及相应的控制阀与蓄热水箱相连接。
本发明中所述膜片式管热水循环回路中的膜片式传热管是由内侧凸起、表面粗糙的膨胀系数大、导热性能好的铝合金材质制备而成。所述沼气池顶板采用玻璃端盖顶棚，沼气池的底部及周边设置有填充稻壳、锯末的环形沟槽。
本发明中所述热源热水循环回路系统采用的秸秆灶具夹套热水装置，是利用秸秆灶具炊用余热加热设置在灶具炉膛内的夹套蓄水容器，向蓄热水箱提供热能源。
本发明的有益效果如下：
由于本发明采用太阳能集热器、秸秆灶具夹套热水装置以及辅助用电集热管相互协调、互补的增温装置，并根据温室效应的原理，将沼气池顶板设计成玻璃端盖顶棚，沼气池底部及两侧修建内部填充稻壳、锯末的环形沟槽进行保温，合理调控发酵温度，有效解决了农村户用沼气池的增温技术问题，保证了冬季沼气的产量。
另外，所述膜片式管热水循环回路中的膜片式传热管可在系统温度、压力变化时，通过膜片在热水流动挤压下会发生弹性变形，挤压沼液层，进而引起膜片振动，有助于增强池内沼液扰动，提高系统整体加热性能。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图1中零件序号：1、太阳能集热器，2、温控装置，3、5、循环水泵，4、秸秆灶具夹套热水装置， 6、蓄热水箱，7、保温层，8、辅助用电加热管，9、进料管，10、膜片式传热管，11、沼渣，12、溢流池，13、沼气出口，K1、K2、K3、K4、K5、K6、阀门。
图2是膜片式传热管的结构图。
图3是图2的剖视图。
图4是秸秆灶具夹套热水系统图。
图4中零件序号：4-1、进水口，4-2、夹套蓄水容器，4-3、1#炊灶，4-4、2#炊灶,4-5、紧固件，4-6、出水口，4-7、1#炊灶炉膛，4-8、2#炊灶炉膛。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：
如图1所示，本发明的带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统包括热源热水循环回路、设置在沼气池内的膜片式管热水循环回路以及沼气池顶板；所述热源热水循环回路包括内置有辅助用电集热管8的蓄热水箱6，通过循环管路、相应的控制阀、以及温控装置2、循环水泵3与蓄热水箱6相连接的太阳能集热器1和秸秆灶具夹套热水装置4；所述膜片式管热水循环回路通过循环管路、循环水泵5以及相应的控制阀与蓄热水箱6相连接。
本发明中所述膜片式管热水循环回路中的膜片式传热管10是由内侧凸起、表面粗糙的膨胀系数大、导热性能好的铝合金材质制备而成（参见图2、3所示）。所述沼气池顶板采用玻璃端盖顶棚，沼气池的底部及周边设置有填充稻壳、锯末的环形沟槽。
本发明中所述热源热水循环回路系统采用的秸秆灶具夹套热水装置4，它包括设置有进水口4-1、出水口6的夹套蓄水容器4-2，以及1#炊灶4-3、2#炊灶4-4、1#炊灶炉膛4-7、2#炊灶炉膛4-8；该秸秆灶具夹套热水装置4是利用秸秆灶具炊用余热加热设置在灶具炉膛内的夹套蓄水容器4-2，向蓄热水箱6提供热能源（参见图4）。
更具体说，本发明采用了太阳能（太阳能集热器1）和生物质能（秸秆灶具夹套热水装置4）两个循环回路耦合并网运行组成热源热水循环回路，以及热源热水循环回路和膜片式管热水循环回路。本发明的工作过程如下：
在冬季室外阳光充裕、太阳辐射强度大时，太阳能热源系统开启，循环水进入太阳能集热器1加热，由太阳能集热器1的出口处温控装置2检测循环水温，当温度高于10℃～15℃，则阀门 K3 打开，阀门 K2、K1、K4 关闭，向蓄热水箱6提供能量，换热后由循环水泵3加压、重新回流至太阳能集热器1加热。在晚上或阳光不充足、温度低于10℃～15℃时，启动秸秆灶具夹套热水系统，阀门 K1、K4 打开，阀门 K3、K2 关闭。需说明一点，该模式在运行初始，需借助辅助用电集热管8加热，直至沼气出口13有沼气流出后切断辅助用电集热管8电源。
太阳光照强度不足、单独依靠太阳能集热器1不能够把循环水加热至设定温度时，采用太阳能、生物质能（秸秆灶具夹套热水装置4）等低品位能源并网驱动农村户用沼气池增温系统的方案，确保沼气稳定供给使用。即由太阳能集热器1把水加热到一定温度，然后再进入秸秆灶具夹套热水装置4进行辅助加热、达到所设定的温度，以确保沼气稳定供给（针对秸秆灶具夹套热水装置4与太阳能集热器1联合匹配特点，考虑到驱动热源并网运行实际，需构建联合系统耦合运行控制模式，便于解决系统内部各个环节之间的整体协同调试，优化系统内各环节间的运行结构，提高联合系统性能的稳定性与可靠性）。
本发明中所述的膜片式管热水循环回路由供、回水管路，循环水泵5和内侧凸起、表面粗糙的膜片式传热管10组成；膜片式传热管10因系统温度、压力变化时，促使管状膜片受力变形、挤压沼液层，增强池内沼液扰动，提高系统整体加热性能。
本发明根据温室效应的原理，在沼气池底部及两侧修建内部填充稻壳、锯末的环形沟槽进行保温，并将沼气池顶板设计成玻璃端盖顶棚，旨在充分利用玻璃端盖顶棚太阳能辅助采暖，以期提高系统整体加热性能。适时监控户用沼气池内温度变化和产气量，监测日照下沼气池内采光分布和得热量情况。
本发明可采用能耗分析软件DesignBuilder模拟冬季全天日照下沼气池内光照得热量情况，旨在利用太阳能辅助采暖，弥补系统热量不足、能效偏低等不利影响，有助于优化农村户用沼气池系统设计及改善系统累积产气量、产气性能等提供参考依据。

Claims (2)

1.一种带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统，其特征在于：它包括热源热水循环回路、设置在沼气池内的膜片式管热水循环回路以及沼气池顶板；所述热源热水循环回路包括内置有辅助用电集热管的蓄热水箱，通过循环管路、相应的控制阀、以及温控装置、循环水泵与蓄热水箱相连接的太阳能集热器和秸秆灶具夹套热水装置；所述膜片式管热水循环回路通过循环水泵、循环管路以及相应的控制阀与蓄热水箱相连接；所述膜片式管热水循环回路中的膜片式传热管是由内壁设置有若干凸起、表面粗糙的膨胀系数大、导热性能好的铝合金材质制备而成。
2.根据权利要求1所述的带有膜片式传热管的农村户用沼气池增温系统，其特征在于：所述沼气池顶板采用玻璃端盖顶棚，沼气池的底部及周边设置有填充稻壳、锯末的环形沟槽。
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