CN109430097A - 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统 - Google Patents

一种规模化养鸡场用多能协同供应系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109430097A
CN109430097A CN201811529075.3A CN201811529075A CN109430097A CN 109430097 A CN109430097 A CN 109430097A CN 201811529075 A CN201811529075 A CN 201811529075A CN 109430097 A CN109430097 A CN 109430097A
Authority
CN
China
Prior art keywords
natural gas
pipeline
solar energy
hot water
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811529075.3A
Other languages
English (en)
Inventor
高旭光
李森茂
吴美玲
田亮
荣磊
邱建超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laixi Industrial Technology Research Institute
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Original Assignee
Laixi Industrial Technology Research Institute
Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laixi Industrial Technology Research Institute, Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology of CAS filed Critical Laixi Industrial Technology Research Institute
Priority to CN201811529075.3A priority Critical patent/CN109430097A/zh
Publication of CN109430097A publication Critical patent/CN109430097A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K31/00—Housing birds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K1/00—Housing animals; Equipment therefor
    • A01K1/0047—Air-conditioning, e.g. ventilation, of animal housings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08—Production of synthetic natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
    • F24D15/02—Other domestic- or space-heating systems consisting of self-contained heating units, e.g. storage heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/20—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from animal husbandry
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/50—Livestock or poultry management
    • Y02P60/52—Livestock or poultry management use of renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Abstract

本发明公开了一种规模化养鸡场用多能协同供应系统，包括水质预处理单元、太阳能光热单元、生物质天然气单元、谷电蓄热单元以及智能控制单元；所述水质预处理单元包括软化水装置和软化水箱，所述生物质天然气单元包括生物分布式沼气站和生物天然气锅炉，所述谷电蓄热单元包括电蓄热系统、低谷电系统和电转换系统；所述智能控制单元通过互联网+的模式控制水质预处理单元、太阳能光热单元、生物质天然气单元、谷电蓄热单元之间的协调运行。本发明将生物天然气技术、太阳能高温蓄热技术、储能技术和能源互联集成控制技术于一体，为区域供暖、工业节能、农业应用等提供了清洁高效能源解决方案，尤其适合禽畜类养殖场推广使用。

Description

一种规模化养鸡场用多能协同供应系统
技术领域
本发明属于水资源综合利用与环境保护技术领域，具体涉及一种规模化养鸡场用多能协同供应系统。
背景技术
我国作为世界最大能源生产国和消费国，传统能源生产和消费模式已难以适应当前形势。在经济增速换挡、资源环境约束趋紧的新常态下，推动能源革命势在必行、刻不容缓。现阶段，由单一清洁能源对传统能源的替代已经不能完全满足实际需求，而应由太阳能光热、光伏、水、地源热泵、空气源热泵、燃气锅炉、生物质能源、风电等多种低碳能源，以多能互补的理念进行系统集成，通过智慧能源控制平台进行统一的管理，因地制宜地选择最适合项目的解决方案，与常规的集中式能源供应模式形成有效互补。这种“多能互补推动传统能源转型，智慧解决方案让能源更清洁”的理念，将是今后一个时期内降低我国能源消耗与碳排放，解决能源需求问题最有效的方式之一。
我国是农业大国，化肥的过量使用和有机肥施用不足造成土壤有机质含量逐年下降，土壤肥力降低且稳定性差，引起地下水和作物中硝酸盐和亚硝酸盐等浓度超标，污染环境，影响食品安全。有机质在土壤中的作用是任何其它元素不能替代的，有机质对于维持土壤微生物群落结构、密度，涵养水分，保持土壤合理的理化性质，提高氮磷钾和微量元素利用率以及肥效周期，提高作物抗病性、刺激作物生长、提高作物产量和品质具有重要作用。
将畜禽粪便直接还田虽然有利于提高土壤中的有机质含量，但存在脏、臭、影响环境卫生、易引起作物病虫害、污染地下水以及养分吸收率低等问题，畜禽粪便中大量的易降解有机物容易引起土壤酸化、发臭，长期大量使用不利于土壤质量的提高。秸秆直接还田，养分吸收利用缓慢，秸秆附着的病虫卵未得到杀灭，易加重下一季作物病虫害，由于直接还田的秸秆尺寸较大，经常对作物播种和土壤保墒造成不利的影响。无论是秸秆还是畜禽粪便，构成其生物质的主要组分为纤维素、半纤维素、木质素等生物大分子以及一些易降解的小分子化合物，这与优良土壤中大量需要的有机质组分——腐植酸存在很大的差异，作为肥料直接施用，肥效需要较长周期才能显现。
秸秆、畜禽粪便等农业废弃生物质经过较长时间严格厌氧发酵过程，生物质中的易降解组分和部分纤维素、半纤维素转化为沼气，剩余生物质在复杂的微生物群落作用下发生部分降解，有利于向富里酸等水溶性腐植酸转化，同时寄生于生物质上的病虫卵、有害微生物等大部分得到杀灭，发酵过程产生的吲哚、乙酸以及其它类型的抑菌、杀菌物质对于抑制作物病虫害的发生有积极作用。因此以发酵后剩余沼渣为原料可以生产高品质的有机肥产品。
我国是农业大国，每年产生大量的农业有机废弃物。目前这些废弃物大部分尚未得到妥善处理和利用，造成严重污染，其中养殖业的污染问题尤其严重。我国畜禽养殖业经过20余年的发展已成为我国农业和农村经济中一个重要的支柱产业，其总产值超过1万亿元，占农业总产值的30％以上，有的省和地区达60％以上。但是，我国畜禽养殖带来的环境污染问题却日趋严重，畜禽排泄物和废水的产生量都相当巨大。有关资料显示，养殖业废弃物每年的总量约为25-30亿吨，约为工业固体废弃物污染的3.5倍，我国规模化畜禽养殖场粪污污染问题已到了非解决不可的地步，应尽快推进畜禽养殖场粪尿等排泄物无害化处理、资源化利用，加速能源环境工程规模化、商业化进程。另外，北方地区畜禽养殖用能主要采用燃煤锅炉，但由于规模等的限制，使用的燃煤锅炉大都为小型的燃煤锅炉，由于缺少污染治理措施、能耗高等问题，所以均在淘汰目录内。
发明内容
针对现有技术的缺陷和不足，本发明通过提供一种规模化养鸡场用多能协同供应系统及其使用方法，以增减少污染，提高能源利用效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种规模化养鸡场用多能协同供应系统，包括水质预处理单元、太阳能光热单元、生物质天然气单元、谷电蓄热单元以及智能控制单元；
所述水质预处理单元包括软化水装置和软化水箱，所述软化水装置的进口端外接有自来水，所述软化水装置的出口端通过管道I与软化水箱的进口端相连；
所述太阳能光热单元包括太阳能集热装置、膨胀系统、热水储罐以及采暖末端，所述软化水箱的出口端通过管道II与太阳能集热装置的入口端相连，所述太阳能集热装置的出口端通过管道III与膨胀系统的入口端相连，所述膨胀系统的出口端通过管道IV与热水储罐的入口端相连，所述软化水箱的出口端通过管道V与热水储罐的入口端相连，所述热水储罐通过管道VI与采暖末端的入口端相连，所述采暖末端的出口端通过回流管道VII与热水储罐的入口端相连；
所述生物质天然气单元包括生物分布式沼气站和生物天然气锅炉，所述生物分布式沼气站的出口端通过管道VIII与生物天然气锅炉相连，所述热水储罐的出口端通过管道IX与生物天然气锅炉的入口端相连，所述天然气锅炉的出口端通过回流管道X与热水储罐的入口端相连，所述软化水箱的出口端通过管道XI与生物天然气锅炉的入口端相连；
所述谷电蓄热单元包括电蓄热系统、低谷电系统和电转换系统，所述热水储罐的出口端通过管道XII与电蓄热系统的进口端相连，所述电蓄热系统的出口端通过回流管道XIII与热水储罐相连；所述低谷电系统外接有国家电网，所述分布式沼气站采用生物天然气发电并通过电转换系统传递给低谷电系统，所述低谷电系统的出口端通过线路XIV与电蓄热系统相连。
优选的，所述太阳能集热装置采用全玻璃真空管式太阳能集热器。
优选的，所述热水储罐为2台，每台储水量为220吨，所述热水储罐内胆为不锈钢并采用聚氨酯发泡保温。
优选的，所述太阳能光热单元还包括储热系统，所述储热系统的入口端通过管道XV与膨胀系统的出口端相连，所述储热系统的出口端通过管道XVI与太阳能集热装置的入口端相连。
优选的，所述生物分布式沼气站包括匀浆水解池、厌氧发酵罐、固液分离机以及制肥机。
优选的，所述智能控制单元通过互联网+的模式控制水质预处理单元、太阳能光热单元、生物质天然气单元、谷电蓄热单元之间的协调运行。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明以“整体、协调、循环、再生”为总的指导思想，按照“减量化、无害化、资源化、生态化”的原则。本发明以实现农畜废弃物综合化利用的沼气工程为纽带，把太阳能洁净能源利用和资源循环利用有机的结合为一体，真正实现鸡粪和秸秆等农畜废弃物的能源化、资源化利用，形成零污染的可持续发展的废弃物处理、生物能源和农业生态循环经济体系。
(2)本发明能够实现项目实施区域内农畜废弃物污染零排放。通过建设该项目，可使项目实施区域内实现清洁生产和粪污、秸秆废弃生物质的开发利用。采用科学合理的先进的沼气工艺，使粪便、秸秆经过发酵后产生沼气，沼渣、沼液可直接作肥使用，实现项目实施区域内污染物的零排放，并使这些农畜废弃物变成资源。通过对沼气的有效利用，减少温室气体排放，积极应对气候变化。
(3)本发明符合循环经济理念。循环经济就是按照生态规律，利用自然资源和环境容量，实现经济活动的生态化转向。循环经济倡导的是一种物质不断循环再生利用的经济发展模式，即：“资源-产品-消费-再生资源”,在生产和消费中，追求资源和能源利用效率的最大化和废物产量的最小化，从而根本解决长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。把循环经济理念应用于农业系统，在农业生产过程中和产品生命周期中减少资源、物质的投入量和减少废物的产生排放量，实现农业经济和生态环境效益“双赢”。
(4)本发明能够促进种植、养殖、加工的协调发展。本发明通过种植、养殖、加工业的有效结合，实现废弃物的回收利用，每年可消化掉项目实施区所产生的所有鸡粪和秸秆废弃物。沼气是优质的可再生能源，生物燃气又为各项产业提供高品位的能源与动力保障，而沼渣直接作肥，可以促进当地种植业的发展，种植为养殖提供饲料，养殖为种植提供肥料，形成一个以生物燃气为纽带的种植、养殖、加工于一体的良性循环经济模式。
(5)本发明利用太阳能集热装置、把太阳能集焦到100-280℃，为采暖、高温热水提供稳定热能，并把收集的热量运用储能技术存储起来，配备储能系统，可满足各种工况下的稳定运行。
(6)本发明利用各种有机废弃物为原料的高效沼气厌氧发酵技术，不仅能够为整个系提供能量来源，还可减少排放实现零污染，并获得大量的附属产品，提高了经济效益。
(7)本发明在低谷电供应期间把电能转化成热能进行存储，最高可达600℃，用户需要热量时按照设定温度和供热量，通过换热系统用于终端供热，实时监测进回水温度、储热材料温度等对系统精确控制实现稳定运行。
综上所述，本发明将生物天然气技术、太阳能高温蓄热技术、储能技术和能源互联集成控制技术于一体，为区域供暖、工业节能、农业应用等提供了清洁高效能源解决方案，尤其适合禽畜类养殖场推广使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
图1为本发明的原理示意图；
附图标记：1、软化水装置；2、软化水箱；3、管道I；4、太阳能集热装置；5、膨胀系统；6、储热系统；7、热水储罐；8、采暖末端；9、管道II；10、管道III；11、管道IV；12、管道VI；13、回流管道VII；14、管道V；15、生物分布式沼气站；16、生物天然气锅炉；17、管道VIII；18、管道IX；19、回流管道X；20、管道XI；21、电蓄热系统；22、低谷电系统；23、电转换系统；24、管道XII；25、XIII；26、XIV；27、XV；28、XVI。
具体实施方式
本发明的项目总体主要由水质预处理单元、太阳能光热单元，生物质天然气单元，谷电蓄热单元和智能控制单元五大部分组成，并全部由集中的能量管理平台统一管理和调节。
对企业条件的可行性分析：(1)可提供足够生产沼气的原料：申请人公司现在拥有标准化养鸡场100个，每个标准化养鸡场存栏肉鸡10-25万只，据统计数据计算，平均每个标准化养鸡场日产鲜鸡粪15-30吨((含水率约75％)，利用鸡场日产鲜鸡粪和污水为原料，通过建设沼气工程生产沼气并燃烧供热供能，同时沼渣、沼液可生产有机肥，实现环保、经济和社会效益。项目周边拥有大量玉米种植区，产生的秸秆可以作为本项目另一部分原料，两种原料的混合发酵可以提高发酵效率和稳定性，同时互为补充，提高原料保障可靠性。(2)可提供足够的生产场地：申请人公司现在拥有标准化养鸡场大都处于农村，周边拥有较多的空闲土地，可以提供充足的建设场地。
本示范项目不仅具有提升企业形象和增加研发基地可参观性的示范意义，而且具有积累多能协同供应系统从而有助于公司占领新的制高点和开拓新市场、新客户的现实意义。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种规模化养鸡场用多能协同供应系统，包括水质预处理单元、太阳能光热单元、生物质天然气单元、谷电蓄热单元以及分别与上述单元电性连接的智能控制单元。所述智能控制单元通过互联网+的模式控制水质预处理单元、太阳能光热单元、生物质天然气单元、谷电蓄热单元之间的协调运行。
所述水质预处理单元包括软化水装置1和软化水箱2，所述软化水装置1的进口端外接有自来水，所述软化水装置1通过管道I 3将经过软化处理的自来水输送并储存在软化水箱2内，以备整个系统使用。
所述太阳能光热单元包括太阳能集热装置4、膨胀系统5、储热系统6、热水储罐7以及采暖末端8。所述软化水箱2内的冷水通过管道II 9并利用水泵I(图中未示出)泵入至太阳能集热装置4内，经太阳能集热装置4加热的热水通过管道III 10进入膨胀系统5。流经膨胀系统5的一小部分热水通过管道XV 27进入储热系统6被储存，这部分热量还可以通过管道XVI 28回流至太阳能集热装置4中；流经膨胀系统5的绝大部分热水通过管道IV 11进入热水储罐7内，所述热水储罐7通过管道VI 12将较高温度的热水输送至采暖末端8，流经采暖末端8水体热量散失部分后经回流管道VII 13并利用水泵II(图中未示出)流回热水储罐7内。所述软化水箱2内的冷水还可以通过管道V 14并利用水泵III(图中未示出)输送至热水储罐7内，这部分冷水不仅可以补充热水储罐7的存水量，当热水储罐7内的水温过高时还能够起到调节罐内水温的作用。
集热装置产品主要有平板式、全玻璃真空管式、热管式、U型管式几种，虽然太阳能集热器的种类很多，但是在实际应用中应用较多的还是平板式、全玻璃真空管式为主。平板式集热器具有整体性好、寿命长、故障少、安全隐患低、成本造价低等优点，其热性能也很稳定；采用紧凑式或无间隙安装，在生产热水的同时还具有保温、隔热、遮光、防水的传统屋面功能，这就为取代部分或全部屋面构件提供了基础；集热装置形状结构可灵活设计，尺寸可与建筑材料的模数和建筑结构达到较好的相容性，但是，平板式集热装置对安装方向角度有较高的要求，而且，由于平板式集热器由于盖板内为非真空，保温性能差，故环境温度较低时集热性能较差。全玻璃真空管式太阳能集热器效率高，四季均可提供生活热水，对于长江、黄河流域地区的用户比较适宜。真空管装置对安装角度无特殊要求，水平安装时可实现按季节跟踪阳光，竖向安装可实现一天内跟踪阳光，但与平板式集热装置相比存在一定的安全隐患，有可能发生爆管的现象，且系统不能承压运行。申请人公司位于青岛莱西市，属于温带大陆性气候，全年日均气温11.7℃，1月份最冷，平均气温-3.3℃，7月份最热，平均气温25.3℃，年平均日照时数2656小时，太阳能年辐射量约在5016-5852MJ/m2.年。全玻璃真空管式太阳能集热器效率高，四季均可提供生活热水，对于长江、黄河流域地区的用户比较适宜。通过对申请人公司地址的天气分析，综合常用的两种集热器再价格、集热、和承压、与建筑物的结合能力及市场占有率等方面因素，最终选择采用全玻璃真空管式太阳能集热器。所述热水储罐为2台，每台储水量为220吨，所述热水储罐内胆为不锈钢并采用聚氨酯发泡保温。
所述生物质天然气单元包括生物分布式沼气站15和生物天然气锅炉，所述生物分布式沼气站15通过管道VIII 17将部分沼气输送至生物天然气锅炉，所述热水储罐通过管道IX 18将较低温度的输送至生物天然气锅炉内，利用沼气进行加热，然后将获得的较高温度的水利用回流管道X 19在水泵IV(图中未示出)作用下泵回热水储罐内，所述软化水箱2还可以通过管道XI 20直接将冷水补入至生物天然气锅炉内，以使热水储罐内获得更大体积量的热水。所述生物分布式沼气站15包括匀浆水解池、厌氧发酵罐、固液分离机以及制肥机，将养殖场内的鸡粪、食物残渣和秸秆通过生物分布式沼气站15发酵最终获得沼气、沼液和沼渣，沼气不仅能够作为燃气，还可以供发电用，沼液制备成沼肥用于土壤改良或者作为藻类养殖的营养来源，沼渣经干燥、粉碎能够用于制备有机肥，以此将废物回收利用，不仅可以获得最大经济效益，还能够实现养殖场的零污染。
所述谷电蓄热单元包括电蓄热系统21、低谷电系统22和电转换系统23，所述热水储罐利用管道XII 24将较高温度的水输送至电蓄热系统21对蓄热系统内的蓄热介质加热，热量散失的水体又经回流管道XIII 25并利用水泵V(图中未示出)回流至热水储罐内。所述分布式沼气站采用生物天然气发电并通过电转换系统23传递给低谷电系统22，所述低谷电系统22通过线路XIV 26对电蓄热系统21内的蓄热介质进行加热。所述低谷电系统22还外接有国家电网作为备用电源。本发明采用三重措施以保证电蓄热系统21的能源供应，以解决电网的峰谷问题，同时缓解了传统能源燃烧带来的污染问题，对于改善雾霾天气具有十分重要的意义。
实施例2
所述规模化养鸡场用多能协同供应系统的实际应用：
1、申请人公司的养鸡场所需要的热量(详见表1)：
表1.申请人公司10万规模养殖场能耗表
由表1中可以看出，申请人养鸡场主要用能为1、2月份，其中1月份日用能量约3吨标煤，除1、2月外，11、12、3、4月用能量基本一致，日用能量约1.1吨标煤。5、6、9、10月用能基本一致，日用能量约为0.6吨标煤，7、8月用能量较少。(以上用能量计算不包括用电量)基于上述基本情况，结合申请人养鸡场日产生粪便的基本情况分析认为，除1、2月份外，其他时间通过沼气+太阳能的方式联合供热，能够支撑养鸡场的用能量。而夏季由于用能量较少，因此额外产出的热可用于有机肥的干燥。
2、沼气工程
申请人的养鸡场饲养规模为10万只鸡，日产生新鲜鸡粪15吨，每日利用干秸秆2吨，平均固含量65％。按每吨混合物干物质产气300m3计算，则每天产沼气量约为：1800m3/d。
3、太阳能工程
(1)热量计算
①依据燃煤量计算
根据现有条件，每天取暖季节安装太阳能集热系统需替代1.5吨煤的热量，提供34.5GJ的热量，才能保证整套系统稳定运行。
②莱西的冬季(12月、1月、2月)日照平均辐射为10097KJ/㎡，集热器受热面的辐射量修正为10097KJ/㎡×1.3＝13121KJ/㎡.
(2)水量计算
①依据热量计算
计算依据Q＝CMΔt
Q：吸收的热量
C：比热容J/(kg·℃)
Δt：温升
水的比热：C＝4187(J/(Kg·℃)；
水温升值：按照进出水温40℃温差计算
所需水量＝34.5GJ/4187×40≈206吨
②新增太阳能热水系统包括热水储罐、集热系统；热水储罐用于储存太阳能系统生产的热水，所需热水储罐选择220吨。考虑到1、2月用能及储能的情况，另外增加220吨的热水储罐，采用谷电予以加热，以补充用能不足的问题。
(3)太阳能集热装置的设计
①集热面积(依照春秋季节设计)
根据现有条件，每天取暖季节安装太阳能集热系统需替代1吨煤的热量，提供18.5GJ的热量，才能保证整套系统稳定运行。
F集热面积＝总能量÷每平方米面积吸收的热量≈1400m2
工程选用真空集热管式集热，这种集热器没有普通太阳能热水器的水箱，而是通过联箱将真空管有效地组合在一起，结构非常紧凑，便于安装，同时运行相当可靠，集热效率较高。这种集热器纵向的安装长度约为2000MM，横向安装长度3400MM。每组集热器配有50支长度为1.5米，直径为47毫米的真空管，面积为6m2。
集热器数量：1400m2÷6m2≈240组，
考虑到实际排列情况，本设计采用240组集热器。面积为1440平方米。
②热水储罐的设计
与工程相适应，采用220吨热水储罐2台，内胆为不锈钢，聚氨酯发泡保温。
4、智能控制
本项目将采用“互联网+”的模式，项目采用现场/远程控制的方式，通过远程客户端，实现运行系统的无人值守，可进行远程实时监控。
5、建设内容及规模
本项目建设用地600㎡，其中热水储罐1座，占地30㎡；生物天然气系统1套，包括干发酵反应器1座，沼气净化间1座，沼气储气柜1座，占地200㎡；沼气发电机组1套，占地30㎡，沼气锅炉1座，占地30㎡，有机肥暂存库1座，占地200㎡；管理用房1座，占地20㎡。项目投产后，日平均生产沼气1500m3，冬季沼气用于生物天然气锅炉，夏季沼气用于发电，年生产基础有机肥3000吨。
6、投资估算
项目总投资825万元，其中建筑工程投资40万元(含公用工程)、设备购置费400万元，设备安装费90万元万元，其它费用20万元，预备费75万元。
7、市场预测及效益分析
根据确定的技术方案和建设规模及预测的产品价格，达产期内年均营业收入120万元，年均总成本30万元，所得税后年平均净利润90万元，项目的投资回收期9.2年。
本发明通过多能协同供应系统工程的建设，实现标准化养鸡场(存栏肉鸡10万只规模)的排泄物以及周边玉米田秸秆废弃物的资源化、无害化利用，生产清洁的可再生能源和有机肥，替代燃煤和市政天然气供应紧张的情况，所生产的有机肥用于有机蔬菜种植，提高作物品质，改善土壤质量，发展现代生态农业。本发明厌氧发酵每日可生产沼气1500m3，生产的沼气大部分用于养殖场自用，热能不足部分由太阳能、谷电等补充。发酵后的沼渣作为优质有机肥料生产原料，用于周边有机蔬菜种植。既开发利用了废弃物资源，又改善了环境。本项目通过在我国北方寒冷地区开展以多能协同供应系统解决规模化养鸡场用能及环保问题为纽带的农牧业废弃物资源化利用、生物能源和现代农业集成式开发，破解种植业、养殖业和生物能源产业的可持续发展瓶颈，建立农、牧、生物能源相结合，循环发展的经济模式。
以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种规模化养鸡场用多能协同供应系统，其特征在于：包括水质预处理单元、太阳能光热单元、生物质天然气单元、谷电蓄热单元以及智能控制单元；
所述水质预处理单元包括软化水装置和软化水箱，所述软化水装置的进口端外接有自来水，所述软化水装置的出口端通过管道I与软化水箱的进口端相连；
所述太阳能光热单元包括太阳能集热装置、膨胀系统、热水储罐以及采暖末端，所述软化水箱的出口端通过管道II与太阳能集热装置的入口端相连，所述太阳能集热装置的出口端通过管道III与膨胀系统的入口端相连，所述膨胀系统的出口端通过管道IV与热水储罐的入口端相连，所述软化水箱的出口端通过管道V与热水储罐的入口端相连，所述热水储罐通过管道VI与采暖末端的入口端相连，所述采暖末端的出口端通过回流管道VII与热水储罐的入口端相连；
所述生物质天然气单元包括生物分布式沼气站和生物天然气锅炉，所述生物分布式沼气站的出口端通过管道VIII与生物天然气锅炉相连，所述热水储罐的出口端通过管道IX与生物天然气锅炉的入口端相连，所述天然气锅炉的出口端通过回流管道X与热水储罐的入口端相连，所述软化水箱的出口端通过管道XI与生物天然气锅炉的入口端相连；
所述谷电蓄热单元包括电蓄热系统、低谷电系统和电转换系统，所述热水储罐的出口端通过管道XII与电蓄热系统的进口端相连，所述电蓄热系统的出口端通过回流管道XIII与热水储罐相连；所述低谷电系统外接有国家电网，所述分布式沼气站采用生物天然气发电并通过电转换系统传递给低谷电系统，所述低谷电系统的出口端通过线路XIV与电蓄热系统相连。
2.根据权利要求1所述的规模化养鸡场用多能协同供应系统，其特征在于：所述太阳能集热装置采用全玻璃真空管式太阳能集热器。
3.根据权利要求1所述的规模化养鸡场用多能协同供应系统，其特征在于：所述热水储罐为2台，每台储水量为220吨，所述热水储罐内胆为不锈钢并采用聚氨酯发泡保温。
4.根据权利要求1所述的规模化养鸡场用多能协同供应系统，其特征在于：所述太阳能光热单元还包括储热系统，所述储热系统的入口端通过管道XV与膨胀系统的出口端相连，所述储热系统的出口端通过管道XVI与太阳能集热装置的入口端相连。
5.根据权利要求1所述的规模化养鸡场用多能协同供应系统，其特征在于：所述生物分布式沼气站包括匀浆水解池、厌氧发酵罐、固液分离机以及制肥机。
6.根据权利要求1-5任一项所述的规模化养鸡场用多能协同供应系统，其特征在于：所述智能控制单元通过互联网+的模式控制水质预处理单元、太阳能光热单元、生物质天然气单元、谷电蓄热单元之间的协调运行。
CN201811529075.3A 2018-12-14 2018-12-14 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统 Pending CN109430097A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811529075.3A CN109430097A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811529075.3A CN109430097A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109430097A true CN109430097A (zh) 2019-03-08

Family

ID=65559182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811529075.3A Pending CN109430097A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109430097A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113615645A (zh) * 2021-08-09 2021-11-09 淄博仲基能源科技有限公司 低碳高效生态种养工厂及种养方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009129737A1 (zh) * 2008-04-23 2009-10-29 Sun Yichuan 农业生产系统
CN102967080A (zh) * 2012-12-06 2013-03-13 中盈长江国际新能源投资有限公司 太阳能与生物质能互补的热能动力系统
KR20140048452A (ko) * 2012-10-15 2014-04-24 최홍림 고상 혐기발효 퇴비화 장치
CN105352023A (zh) * 2015-12-02 2016-02-24 宋世海 一种具有低谷电加热蓄能的二次换热供热系统
CN106069823A (zh) * 2016-06-08 2016-11-09 盱眙正泰永生物环境科技有限公司 一种动植物循环养殖方法
CN106972528A (zh) * 2017-04-14 2017-07-21 刘国欢 可再生能源绿色建筑系统
US9730433B2 (en) * 2011-10-07 2017-08-15 Nedim T. SAHIN Infrastructure for solar power installations
CN209498231U (zh) * 2018-12-14 2019-10-18 莱西市产业技术研究院 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009129737A1 (zh) * 2008-04-23 2009-10-29 Sun Yichuan 农业生产系统
US9730433B2 (en) * 2011-10-07 2017-08-15 Nedim T. SAHIN Infrastructure for solar power installations
KR20140048452A (ko) * 2012-10-15 2014-04-24 최홍림 고상 혐기발효 퇴비화 장치
CN102967080A (zh) * 2012-12-06 2013-03-13 中盈长江国际新能源投资有限公司 太阳能与生物质能互补的热能动力系统
CN105352023A (zh) * 2015-12-02 2016-02-24 宋世海 一种具有低谷电加热蓄能的二次换热供热系统
CN106069823A (zh) * 2016-06-08 2016-11-09 盱眙正泰永生物环境科技有限公司 一种动植物循环养殖方法
CN106972528A (zh) * 2017-04-14 2017-07-21 刘国欢 可再生能源绿色建筑系统
CN209498231U (zh) * 2018-12-14 2019-10-18 莱西市产业技术研究院 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113615645A (zh) * 2021-08-09 2021-11-09 淄博仲基能源科技有限公司 低碳高效生态种养工厂及种养方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Household biogas use in rural China: A study of opportunities and constraints
Zhang et al. Using a hybrid heating system to increase the biogas production of household digesters in cold areas of China: An experimental study
CN103704057B (zh) 四位一体化养殖棚
CN201499109U (zh) 一种可再生能源设施农业光伏电站
Dong et al. Using solar energy to enhance biogas production from livestock residue–A case study of the Tongren biogas engineering pig farm in South China
CN202101310U (zh) 一种生物质颗粒燃料与太阳能生光互补供热装置
CN101877557A (zh) 一种可再生能源设施农业光伏电站
CN101603001A (zh) 一种污水源热泵恒温型沼气池
Long et al. Key technologies and applications of rural energy internet in China
CN201589435U (zh) 一种可再生能源设施农业系统
CN110465534A (zh) 一种用于养殖场的综合能源利用系统
CN104956951A (zh) 一种全天候全地域循环生态农业系统
CN209498231U (zh) 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统
CN104120150A (zh) 一种乡村生产生活综合循环利用方法
CN109430097A (zh) 一种规模化养鸡场用多能协同供应系统
CN204616559U (zh) 太阳能植物暖房
Piechocki et al. Development in energy generation technologies and alternative fuels for agriculture
CN101876481A (zh) 一种可再生能源设施农业
CN101956577A (zh) 新能源中温水蒸汽发电系统
CN101877558A (zh) 一种可再生能源设施农业聚焦热电站
CN201504201U (zh) 一种可再生能源设施农业聚焦热电站
CN113623031A (zh) 一种基于生物质的电热气肥多联产综合能源系统
CN111484227A (zh) 一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置及其操作方法
CN201180130Y (zh) 有机废弃物好氧发酵设施
CN203922955U (zh) 一种规模化养猪场粪便污水零排放系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination