CN107815407A - 一种生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统,包括生物质气化炉、厌氧发酵器、旋风除尘器、余热回收器、合成气净化单元、沼气净化单元、合成气沼气混合单元、储气罐、户型燃气管道、可燃气发电机组和供热锅炉。气化炉与旋风除尘器相连,旋风除尘器与余热回收器相结合,除尘器与合成气净化单元相连,余热回收器中的热量回收载体通过管道导入厌氧发酵器中的内置维温系统,厌氧发酵器与沼气净化单元相连,合成气净化单元与沼气净化单元分别通过合成气沼气混合单元后与储气罐相连,储气罐分别与户型燃气管道、可燃气发电机组及供热锅炉相连。本发明实现了生物质气化余热的回收利用和沼气发酵过程中的温度恒定。

Description

一种生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统
所属技术领域
本发明属于环境保护与可再生能源利用领域,特别涉及一种生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统。
背景技术
随着经济快速发展和人口数量迅速增加,人类对能源的需求不断增加。而因为传统化石能源的过度开发利用过程中所引起的环境污染和全球变暖问题日益突出,寻求替代化石能源的可再生能源尤为重要。作为可再生能源中的一种,生物质能在国内外的发展已初具规模。
生物质是一切有生命的有机物的总称,包括植物、动物、微生物。由于地球上生物数量巨大,有这些生命物质排泄和代谢出许多有机质,这些物质所蕴藏的能量相当惊人。根据生物学家的估计,地球上每年生长的生物质能总量约为1400-1800亿吨,相当于目前世界总能耗的10倍。我国生物质储量也极为丰富,理论生物质能资源50亿吨左右标准煤,是目前我国总能耗的4倍左右。生物质能高效利用的技术之一就是生物质气化。气化过程是一个热化学的部分氧化过程,在这个过程中,生物质在气化剂的作用下发生热解、氧化、还原、重整反应,氧化过程会发出大量热,其中的一部分为之后的还原、重整反应提供能量,剩余热量随合成气排除系统之外。目前这些随气体排出的热量并没有利用起来,造成了能源的浪费,也对环境有负面影响。生物质能的另一个广泛应用就是生物质的厌氧发酵。生物质的厌氧发酵是通过微生物对生物质的降解消化产生可燃气的过程,然而厌氧消化的微生物对温度比较敏感,温度的变化使得最终得到可燃气的数量和质量不稳定,这也是很多沼气工程失效的原因。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种生物质气化余热回收用于沼气系统维温的方法,同步解决了生物质气化余热未利用造成的能源浪费和厌氧发酵过程中因温度不稳定而导致的产气不稳定的问题,提高了能源应用的经济性和环保性。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种生物质气化过程余热回收用于沼气系统维温的系统,包括生物质气化炉、厌氧发酵器、旋风除尘器、余热回收器、合成气净化单元、沼气净化单元、合成气沼气混合单元、储气罐及可燃气末端应用。生物质气化炉出气口与旋风除尘器进气口相连,旋风除尘器与余热回收器相结合,旋风除尘器出气口与合成气净化单元相连,余热回收器中的热量回收载体通过管道导入厌氧发酵器中的内置维温系统,厌氧发酵器出气口与沼气净化单元相连,合成气净化单元与沼气净化单元分别通过合成气沼气混合单元后与储气罐相连,储气罐通过燃气管道将可燃气输送到户型燃气管道、可燃气发电机组及供热锅炉。
具体地,所述余热回收器将旋风除尘器圆周包围,所述余热回收器由保温层、导流管道、进水口、出水口、水泵组成,所述保温层在余热回收器外围分布,所述导流管道在余热回收器内在旋风除尘器外表面沿旋风除尘器轴线方向自除尘器底部向除尘器顶部螺旋分布,所述出水口在余热回收器顶部,进水口在余热回收器底部。
具体地,所述厌氧发酵器由内置维温系统、UASB反应器组成,所述内置维温系统由维温管道、温度控制器、水泵、水箱、进水口、出水口组成,所述维温管道在UASB反应器内表面沿UASB反应器轴线自反应器底部向反应器顶部螺旋分布,所述进水口、出水口分别位于温度控制器和水箱。
具体地,所述生物质气化炉为下吸式固定床气化炉且气化介质为水蒸气。
具体地,所述余热回收器内和厌氧发酵器的导流管道均采用304不锈钢材料。
具体地,所述温度控制器由温度传感器、电磁水阀控制器组成。
本发明有以下有益效果:本发明利用以往被遗弃的生物质气化中的余热进行回收利用,优化了能源资源的利用,提高了能源利用效率;沼气系统中加装了维温系统,保证厌氧发酵中温度稳定,保证了最后的产气质量和产气总量;实现了生物质气化、沼气厌氧发酵的有机结合,因为可燃气的来源多样化,使得最终得到的可利用可燃气的数量质量具有一定的稳定性。
附图说明
图1为本发明系统组成流程图;
图2为本发明余热回收器结构示意图;
图3为本发明厌氧消化反应器的内置维温系统。
其中,1.旋风除尘器,2.出水口,3.保温层,4.导流管道,5.进水口,6.进气口,7.出气口,8.UASB反应器,9.保温层,10.导流管道,11.温度控制器,12.水泵,13.水箱,14.进水管道,15.出水管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1所示,本系统生物质气化炉、厌氧发酵器、旋风除尘器、余热回收器、合成气净化单元、沼气净化单元、合成气沼气混合单元、储气罐及可燃气末端应用组成。生物质气化炉出气口与旋风除尘器进气口相连,旋风除尘器与余热回收器相结合,旋风除尘器出气口与合成气净化单元相连,余热回收器中的热量回收载体通过管道导入厌氧发酵器中的内置维温系统,厌氧发酵器出气口与沼气净化单元相连,合成气净化单元与沼气净化单元分别通过合成气沼气混合单元后与储气罐相连,储气罐通过燃气管道将可燃气输送到可燃气末端应用包括户型燃气管道、可燃气发电机组及供热锅炉。
如图2所示,余热回收器与旋风除尘器1合为一体,余热回收器将旋风除尘器1圆周包围,所述余热回收器由保温层3、导流管道4、进水口5、出水口6组成,所述保温层3在余热回收器外围分布,所述导流管道4在余热回收器内在旋风除尘器1外表面沿旋风除尘器1轴线方向自除尘器1底部向除尘器1顶部螺旋分布,所述出水口2在余热回收器顶部,进水口5在余热回收器底部。
如图3所示,厌氧发酵器由内置维温系统、UASB反应器8组成,所述内置维温系统由保温层9、维温管道10、温度控制器11、水泵12、水箱13、进水口14、出水口15组成,所述维温管道10在UASB反应器8内表面沿UASB反应器8轴线自反应器8底部向反应器8顶部螺旋分布,所述进水口14、出水口15分别位于温度控制器11和水箱13。
具体地,所述生物质气化炉为下吸式固定床气化炉且气化介质为水蒸气。
具体地,所述余热回收器内和厌氧发酵器的导流管道4、10均采用304不锈钢材料。
具体地,所述温度控制器11由温度传感器、电磁水阀控制器组成。
实施例:生物质被粉碎后送入生物质气化炉内进行生物质气化,气化后的合成气进入旋风除尘器1进行除尘,同时与余热回收器完成能量交换,通过旋风除尘器1的表面及导流管道4将合成气的热量传导至余热回收器的水中;吸收热量后的水通过出水口5流出,从进水管道14进入水箱13,通过水泵12加压后进入温度控制器11;在温度控制器11内,当水温达到设定温度时,温度控制器11中的电磁水阀控制器打开,带有热量的水进入导流管道10对UASB反应器8内进行传热,使反应器内的微生物处于合适的温度进行高效的厌氧发酵产沼气;当温度控制器11检测到水温未达到设定温度,电磁水阀控制器关闭,流入温度控制器11的水通过出水管道15流出并通过余热回收器的进水口5重新进入余热回收器再次进行热交换,如此循环,直到水温达到设定温度,电磁水阀控制器才会开启,允许达到设定温度的水进入厌氧发酵器进行换热;合成气在旋风除尘器1内完成初次除尘和换热后通过出气口7进入合成气净化单元,净化后的合成气进入合成气沼气混合单元;预处理后的生物质在厌氧发酵器内完成厌氧发酵后产生的沼气进入沼气净化单元,净化后的沼气进入合成气沼气混合单元;合成气沼气在合成气沼气混合单元完成均匀混合后进入储气罐;储气罐与可燃气末端应用包括户型燃气管道、可燃气发电机组及供热锅炉相连接。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统,包括生物质气化炉、厌氧发酵器、旋风除尘器、余热回收器、合成气净化单元、沼气净化单元、合成气沼气混合单元、储气罐及可燃气末端应用。生物质气化炉出气口与旋风除尘器进气口相连,旋风除尘器与余热回收器相结合,旋风除尘器出气口与合成气净化单元相连,余热回收器中的热量回收载体通过管道导入厌氧发酵器中的内置维温系统,厌氧发酵器出气口与沼气净化单元相连,合成气净化单元与沼气净化单元分别通过合成气沼气混合单元后与储气罐相连,储气罐通过燃气管道将可燃气输送到户型燃气管道、可燃气发电机组及供热锅炉。
2.根据权利要求1所述的生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统,其特征在于:所述余热回收器将旋风除尘器圆周包围,所述余热回收器由保温层、导流管道、进水口、出水口、水泵组成,所述保温层在余热回收器外围分布,所述导流管道在余热回收器内在旋风除尘器外表面沿旋风除尘器轴线方向自除尘器底部向除尘器顶部螺旋分布,所述出水口在余热回收器顶部,进水口在余热回收器底部。
3.根据权利要求1所述的生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统,其特征在于:所述余热回收器由保温层、导流管道、进水口、出水口、水泵组成,所述保温层在余热回收器外围分布,所述导流管道在余热回收器内在旋风除尘器外表面沿旋风除尘器轴线方向自除尘器底部向除尘器顶部螺旋分布,所述出水口在余热回收器顶部,进水口在余热回收器底部。
4.根据权利要求1所述的生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统,其特征在于:所述厌氧发酵器由内置维温系统、UASB反应器组成,所述内置维温系统由维温管道、温度控制器、水泵、水箱、进水口、出水口组成,所述维温管道在UASB反应器内表面沿UASB反应器轴线自反应器底部向反应器顶部螺旋分布,所述进水口、出水口分别位于温度控制器和水箱。
5.根据权利要求1所述的生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统,其特征在于:所述生物质气化炉为下吸式固定床气化炉且气化介质为水蒸气。
6.根据权利要求1所述的生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统,其特征在于:所述余热回收器内和厌氧发酵器的导流管道均采用304不锈钢材料。
7.根据权利要求3所述的生物质气化余热回收用于沼气系统维温的系统,其特征在于:所述温度控制器由温度传感器、电磁水阀控制器组成。
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