CN112145318B - 填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置及其工艺，其包括预热箱体和尾气导管，预热箱体用于收集沼气以及将沼气导入到内燃机中；尾气导管缠绕在所述预热箱体的外侧表面上，尾气导管一端与内燃机上用于向外排出沼气燃烧所产生气体的排气管连通。本申请具有减少内燃机向外排出气体时所造成的热量浪费的效果。

Description

填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置及其工艺

技术领域

本申请涉及沼气发电的领域，尤其是涉及一种填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置及其工艺。

背景技术

垃圾场中因为垃圾的长期堆积发酵会产生大量的沼气，而沼气作为一种应用较为广泛的能源，任其在垃圾场中不但容易让垃圾场中存在安全隐患，还造成了能源的浪费。

因而，在相关技术中有利用沼气进行发电的技术，在利用沼气发电时，首先需要将沼气收集，然后再将沼气引入到内燃机中进行燃烧，因内燃机与发电机连接，使得沼气燃烧产生的热能就能够转化为电能，从而达到沼气发电的目的，而沼气燃烧产生的气体则从内燃机上的排气管中向外排出。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有将内燃机燃烧所产生的气体向外排出容易造成了热量较为大量浪费的缺陷。

发明内容

为了减少内燃机向外排出气体时所造成的热量浪费，本申请提供一种填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置及其工艺。

本申请提供的一种填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种A，采用如下的技术方案：

一种填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，包括预热箱体和尾气导管，所述预热箱体用于收集沼气以及将沼气导入到内燃机中；所述尾气导管缠绕在所述预热箱体的外侧表面上，尾气导管一端与内燃机上用于向外排出沼气燃烧所产生气体的排气管连通。

通过采用上述技术方案，尾气导管与预热箱体的设置，使得内燃机燃烧沼气所产生尾气中的热量能够被利用到预热箱体处，从而达到对进入内燃机之前的沼气进行预热的目的，以使得沼气进入内燃机之后能够更加方便快捷的进入到燃烧的状态中，有助于降低内燃机的工作压力以及提升沼气的燃烧效率，同时此种设计方式，还减少了尾气热量的浪费，进而达到节约能源的效果。

优选的，所述预热箱体下端处连接有用于向自身内部导入沼气的入气管，所述预热箱体的上端处连接有用于向所述内燃机中导入沼气的出气管。

通过采用上述技术方案，入气管与出气管的设置，使得沼气能够方便且持续的进入到预热箱体中进行预热，并且预热完毕之后也能够较为方便持续的被引导到内燃机中进行燃烧。

优选的，所述预热箱体的内部还设置有隔板，隔板倾斜设置，并且隔板上下间隔设置有多块；上下相邻的两块隔板分别向相对的方向向下倾斜，并且隔板较低一端端部与预热箱体侧壁之间还设置有间隙；所述入气管与预热箱体的连接处处于最下方隔板的下方。

通过采用上述技术方案，隔板的设置，使得从入气管中进入到预热箱体内部的沼气能够在预热箱体中停留更加长的时间，以便吸收预热箱体中更多的热量，从而达到更好的预热效果，以便沼气进入内燃机中时能够更加快速的进入到更好的燃烧状态中。

优选的，所述隔板较高一端与所述预热箱体的内侧壁交接，并且在隔板与预热箱体交接处的下方固定设置有垫块，垫块上端与隔板下表面抵接。

通过采用上述技术方案，使得入气管中的沼气输入量增大时，沼气能够将隔板向上顶动，使得相邻两块隔板之间的间隙能够更大，此时沼气也就能够更加快的通过预热箱体，进入内燃机中加以利用，此种设计方式，提升了对沼气的处理速度，尤其在夏天天气较为炎热时，垃圾堆中的沼气量容易增多，此时提升对沼气的处理速度，无疑降低了垃圾堆处的安全隐患；垫块的设置，使得隔板较低一端不易出现完全下垂的情况。

优选的，所述预热箱体的外侧壁上还设置有螺旋槽，螺旋槽沿预热箱体的外侧表面向上螺旋延伸，所述尾气导管处于螺旋槽中且沿螺旋槽向上螺旋延伸，螺旋槽的侧壁完全与尾气导管的外侧表面抵接。

通过采用上述技术方案，螺旋槽的设置，使得尾气导管与预热箱体的外侧表面有更大的接触面积，更加有助于尾气导管中尾气的热量传导至预热箱体内部，提升了热量的利用效率。

优选的，所述尾气导管远离所述内燃机一端端部处连接有一个储气罐，储气罐用于储存尾气；储气罐处安装有一个用于对储气罐中气体进行压缩的气体压缩件。

通过采用上述技术方案，储气罐的设置，使得尾气在被利用完热量之后能够被储存起来，不易对外界环境产生影响，而且储存起来的尾气主要是二氧化碳，还可以利用到别处；气体压缩件的设置，有助于储气罐中盛装更多的尾气。

优选的，所述预热箱体外部套设有一个外罩，外罩自上而下将预热箱体罩住。

通过采用上述技术方案，外罩的设置，使得预热箱体中的热量不易向外流失，有助于热量更高效的作用到预热箱体中的沼气中，提升了预热的效果。

优选的，所述外罩的外侧表面上固定设置有降温液体箱，所述尾气导管在离开所述预热箱体后穿过降温液体箱与所述储气罐连接。

通过采用上述技术方案，降温液体箱的设置，使得尾气导管中的尾气在对预热箱体进行加热之后，可以在降温液体箱处降温至常温，然后在进入到储气罐中时也不易因为自身热量的存在而出现膨胀太多的情况，有利于气体的储存。

优选的，所述外罩的外侧表面上还固定设置有备用降温箱，备用降温箱用于调节外罩内部的温度。

通过采用上述技术方案，备用降温箱的设置，在预热箱体内部的温度太高时，可以向备用降温箱中添加凉水，从而达到对外罩内部降温的目的，进而达到对预热箱体内部进行降温的目的，此时外罩内部的温度以及预热箱体内部的温度也就可以调节，不易出现直接将沼气点燃的情况。

第二方面，本申请提供一种填埋场沼气发电中尾气热量利用工艺，采用如下的技术方案：

一种填埋场沼气发电中尾气热量利用工艺，包括以下步骤：

S1.尾气从内燃机中流出后进入到尾气导管中，并流动至预热箱体处；

S2.尾气所携带的热量向预热箱体内部传导，以加热处于预热箱体内部的沼气；

S3.加热预热箱体后，尾气沿尾气导管经过降温液体箱进行降温，以使尾气降温至常温；

S4.尾气降温后再进入到储气罐中。

通过采用上述技术方案，使得尾气的热量被利用起来，一方面达到对沼气燃烧前进行预热的目的，另一方面还减少了热量的浪费，达到了节约能源的目的，而且将尾气使用储气罐储存起来，也降低了尾气对环境的影响。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.将尾气的热量用于对沼气的预热，使得沼气能够更加快速的进入燃烧状态，提升了沼气的燃烧效率，而且还减少了热量的浪费，有助于节约能源；

2.隔板的设置，使得沼气在预热箱体中能够有更加长的停留时间，有助于提升对沼气的预热效果。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图。

图2是沿图1中A-A线的剖视图。

附图标记说明：1、预热箱体；11、入气管；12、出气管；13、隔板；14、垫块；15、螺旋槽；2、尾气导管；3、外罩；4、备用降温箱；5、储气罐；6、气体压缩件；7、降温液体箱。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置。参照图1与图2，该装置包括预热箱体1和尾气导管2，预热箱体1呈长方体形状且为不锈钢材质，预热箱体1内部一体成型有预热腔，预热腔呈长方体形状，预热箱体1用于收集沼气以及将沼气导入到内燃机中；尾气导管2为铜管，尾气导管2缠绕在预热箱体1的外侧表面上，尾气导管2一端与内燃机上用于向外排出沼气燃烧所产生气体的排气管连通。

参照图1与图2，在内燃机中因沼气燃烧产生尾气之后，尾气从内燃机的排气管处进入到尾气导管2中，并沿着尾气导管2流动至预热箱体1的外侧表面处，此时尾气中的热量就会传导至预热箱体1内部，使得预热箱体1的内部温度升高，从而达到对预热箱体1中的沼气进行预热的目的；而预热后的沼气在预热完毕之后进入到内燃机中进行燃烧时，也能够更加快速的进入到一个较好的燃烧状态中，提升了沼气的燃烧效率。

参照图1与图2，在预热箱体1下端处连接有用于向自身内部导入沼气的入气管11，在预热箱体1的上端处还连接有用于向内燃机中导入沼气的出气管12；沼气从入气管11处进入到预热箱体1的内部，然后沿着预热箱体1向上升起，并且在升起的同时吸收预热箱体1中的热量，达到预热效果后，再从出气管12处进入到内燃机中进行燃烧。

参照图1与图2，在预热箱体1的内部还设置有隔板13，隔板13成平板状且为不锈钢材质，隔板13倾斜设置，并且隔板13上下间隔设置有多块，隔板13的数量可以根据预热箱体1在竖直方向上的长度实际选择设置，在本实施例中，隔板13的数量为六块；上下相邻的两块隔板13分别向相对的方向向下倾斜，并且隔板13较低一端的端部与预热箱体1侧壁之间还设置有间隙、隔板13较高一端与预热箱体1的内侧壁焊接；入气管11与预热箱体1的连接处处于最下方隔板13的下方。

参照图1与图2，在沼气从入料管中进入到预热烤箱中后，沼气就会沿着隔板13向隔板13与预热烤箱内侧壁之间的间隙处流动，在沼气依次穿过每块隔板13与预热烤箱内侧壁之间的间隙后，沼气最终就会从出气管12处向外流出，而因为相邻两块隔板13分别向相对的方向向下倾斜，使得相邻两块隔板13与预热箱体1内侧壁之间间隙的位置就呈一个相对的状态，沼气依次经过间隙是也就会呈一个“S”形状态向上流动，相比于沼气直接向上流动，沼气的运动路径得到加长，使得沼气有更加充足的时间吸收热量，以便沼气更好的完成预热。

参照图1与图2，为了方便在需要加快沼气处理速度时，预热箱体1能够让沼气更快的通过自身内部空间，隔板13较高一端与预热箱体1的内侧壁交接，使得相邻隔板13之间的距离可以调节，以便沼气通过预热箱体1内部空间时，隔板13对沼气的阻碍能够更小，进而帮助沼气更加快速的流过预热箱体1内部；为了防止出现隔板13向下将相邻两块隔板13之间的缝隙封住，在隔板13与预热箱体1交接处的下方通过螺栓固定有垫块14，垫块14呈长方体形状且为不锈钢材质，垫块14上端与隔板13下表面抵接，使得隔板13不易出现完全绕自身铰接处向下转动的情况，也就不易出现阻碍沼气流通的情况。

参照图1与图2，在预热箱体1的外侧壁上还开设有螺旋槽15，螺旋槽15沿预热箱体1的外侧表面向上螺旋延伸，尾气导管2处于螺旋槽15中且沿螺旋槽15向上螺旋延伸，螺旋槽15的侧壁完全与尾气导管2的外侧表面抵接，使得尾气导管2与螺旋槽15有更大的接触面积，有助于尾气导管2中的热量传导至预热烤箱1中，以提升对热量的利用效果。

参照图1与图2，在预热箱体1外部还套设有一个外罩3，外罩3呈长方体形状且下端开口，外罩3为不锈钢材质，外罩3自上而下将预热箱体1罩住，使得预热箱体1中的热量以及尾气导管2处于预热箱体1外侧表面处的热量不易向外散发到空气中，有助于尾气导管2中的热量向预热箱体1内部传递，进一步提升了对热量的利用效果。

参照图1与图2，为了防止预热箱体1中出现温度太高的情况，在外罩3的外侧表面上还焊接有备用降温箱4，备用降温箱4的数量可以根据实际进行选用，在本实施例中，备用降温箱4的数量为一个，备用降温箱4呈长方体形状且为不锈钢材质，备用降温箱4上端开口，备用降温箱4中可以放置有凉水或者冷却液，在本实施例中备用降温箱4中放置的是凉水；在需要对预热箱体1中进行降温时，可以向备用降温箱4中添加凉水，而且凉水添加越多，则备用降温箱4能够吸收来自外罩3内部热量就越多，对于外罩3内部降温的效果自然也就更明显，进而达到对预热箱体1内部进行降温的目的，在一定程度上达到对预热箱体1中的温度进行调节的目的。

参照图1与图2，在尾气导管2远离内燃机一端端部处还连接有一个储气罐5，使得尾气能够被收集起来，不易对环境产生影响；而且为了储气罐5能够储存更多的尾气，在储气罐5处还安装有一个用于对储气罐5中气体进行压缩的气体压缩件6，使得储气罐5中能够盛装更多的气体，具体的，气体压缩件6为气体增压泵。

参照图1与图2，为了在尾气进入储气罐5之前，尾气中的热量能够更少，在外罩3的外侧表面上还焊接有一个降温液体箱7，降温液体箱7呈长方体形状且为不锈钢材质，降温液体箱7上端开口；尾气导管2在离开预热箱体1后，从降温液体箱7的开口处的一端进入到降温液体箱7的内部，然后再从降温液体箱7开口的另一端处穿出，最后与储气罐5连接，降温液体箱7的内部可以放置凉水或者是冷却液中的任意一种，在本实施例中降温液体箱7的放置的是凉水，使得尾气导管2中的尾气在经过降温液体箱7时就能够达到降温的目的，而降温后的尾气再进入到储气罐5中时不易出现膨胀的情况，有利于存储，而且气体压缩件6对气体压缩时也更加的容易。

以下是应用上述尾气热量利用装置的一种尾气热量利用工艺，包括以下步骤：

S1.尾气从内燃机中流出后进入到尾气导管2中，并流动至预热箱体1处；

S2.尾气所携带的热量向预热箱体1内部传导，以加热处于预热箱体1内部的沼气；

S21.沼气从入气管11中进入到预热箱体1的内部，吸收预热箱体1内部热量，达到预热的目的，之后再从出气管12中流入到内燃机中；

S22.在需要降低预热箱体1内部的温度时，直接向备用降温箱4中添加凉水即可；

S3.尾气加热预热箱体1后，尾气沿尾气导管2经过降温液体箱7进行降温，以使尾气降温至常温；

S4.尾气降温后再进入到储气罐5中，并被气体压缩件6压缩。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，其特征在于，包括：预热箱体(1)和尾气导管(2)，所述预热箱体(1)用于收集沼气以及将沼气导入到内燃机中；所述尾气导管(2)缠绕在所述预热箱体(1)的外侧表面上，所述尾气导管(2)一端与内燃机上用于向外排出沼气燃烧所产生气体的排气管连通;

所述预热箱体(1)下端处连接有用于向自身内部导入沼气的入气管(11)，所述预热箱体(1)的上端处连接有用于向所述内燃机中导入沼气的出气管(12);

所述预热箱体(1)的内部还设置有隔板(13)，所述隔板(13)倾斜设置，并且所述隔板(13)上下间隔设置有多块；上下相邻的两块隔板(13)分别向相对的方向向下倾斜，并且所述隔板(13)较低一端端部与所述预热箱体(1)侧壁之间还设置有间隙；所述入气管(11)与所述预热箱体(1)的连接处处于最下方隔板(13)的下方；

在沼气从所述入气管(11)中进入到所述预热箱体(1)后，沼气就会沿着隔板方向在所述隔板(13)与所述预热箱体(1)内侧壁之间的间隙处流动，在沼气依次穿过每块隔板(13)与所述预热箱体(1)内侧壁之间的间隙后，沼气最终就会从所述出气管(12)处向外流出，而由于相邻两块隔板(13)分别向相对的方向向下倾斜，使得相邻两块隔板(13)与所述预热箱体(1)内侧壁之间间隙的位置就呈一个相对的状态，沼气依次经过间隙也就会呈一个“S”形状态向上流动；

所述隔板(13)较高一端与所述预热箱体(1)的内侧壁交接，并且在所述隔板(13)与所述预热箱体(1)交接处的下方固定设置有垫块(14)，所述垫块(14)上端与所述隔板(13)下表面抵接，以防止出现所述隔板(13)向下将相邻两块隔板(13)之间的缝隙封住；

尾气在加热所述预热箱体(1)后，沿所述尾气导管(2)经过降温液体箱(7)进行降温，以使尾气降温至常温；尾气降温后再进入到储气罐(5)中。

2.根据权利要求1所述的填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，其特征在于：所述预热箱体(1)的外侧壁上还设置有螺旋槽(15)，所述螺旋槽(15)沿所述预热箱体(1)的外侧表面向上螺旋延伸，所述尾气导管(2)处于所述螺旋槽(15)中且沿所述螺旋槽(15)向上螺旋延伸，所述螺旋槽(15)的侧壁完全与所述尾气导管(2)的外侧表面抵接。

3.根据权利要求1所述的填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，其特征在于：所述储气罐(5)连接于所述尾气导管(2)远离所述内燃机一端端部处，所述储气罐(5)用于储存尾气；所述储气罐(5)处安装有一个用于对所述储气罐(5)中气体进行压缩的气体压缩件(6)。

4.根据权利要求3所述的填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，其特征在于：所述预热箱体(1)外部套设有一个外罩(3)，所述外罩(3)自上而下将所述预热箱体(1)罩住。

5.根据权利要求4所述的填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，其特征在于：所述降温液体箱(7)固定设置于所述外罩(3)的外侧表面上，所述尾气导管(2)在离开所述预热箱体(1)后穿过所述降温液体箱(7)与所述储气罐(5)连接。

6.根据权利要求4所述的填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，其特征在于：所述外罩(3)的外侧表面上还固定设置有备用降温箱(4)，所述备用降温箱(4)用于调节所述外罩(3)内部的温度。

7.一种填埋场沼气发电中尾气热量利用工艺，基于权利要求1-6中任意一项所述的填埋场沼气发电中的尾气热量利用装置，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

S1.尾气从内燃机中流出后进入到尾气导管(2)中，并流动至预热箱体(1)处；

S2.尾气所携带的热量向预热箱体(1)内部传导，以加热处于预热箱体(1)内部的沼气；

S3.加热预热箱体(1)后，尾气沿尾气导管(2)经过降温液体箱(7)进行降温，以使尾气降温至常温；

S4.尾气降温后再进入到储气罐(5)中。

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