CN202468020U - 沼气发电机组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的沼气发电机组，包括内燃机、发电机、沼气管道和柴油供给管道，其特征在于：沼气管道依次经过湿式阻火器、干式阻火器、沼气电磁阀和微步沼气控制器后与内燃机的沼气气体进口相连接，沼气电磁阀用于控制沼气管道的通断状态，微步沼气控制器用于控制沼气管道的开合程度；柴油供给管通过柴油电磁阀、微步柴油控制器与内燃机的柴油进口相连接，柴油电磁阀用于控制柴油供给管的开闭状态。本实用新型通过及时调节柴油供给量的大小，有效地保证了发电机输出的功率稳定在恒定的范围内，不会有较大的波动，解决了利用低浓度沼气进行发电的一项难题。具有结构简单合理、有益效果突出和便于推广应用的优点。

Description

沼气发电机组
技术领域
本实用新型涉及一种沼气发电机组，更具体的说，尤其涉及一种利用沼气和柴油同时作为燃料的沼气发电机组。
背景技术
沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体，人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。沼气是多种气体的混合物，其特性与天然气相似。空气中如含有8.6～20.8%（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明。
沼气发电面对的主要问题是沼气的浓度变化较大，同一沼气池利用不同的物质产生的沼气浓度不一致，利用相同的物质在不同的反应阶段产生的产生的沼气成分也不一种。传统的发电机组很难“以不变应万变”。如何利用现有的发电设备，方便、稳定地利用沼气发电，是解决问题的关键所在。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种利用沼气和柴油同时作为燃料的沼气发电机组。
本实用新型的沼气发电机组，包括内燃机、依靠内燃机进行驱动的发电机以及提供燃料的沼气管道和柴油供给管道，所述内燃机的气缸上设置有沼气气体进口和柴油进口；其特别之处在于：所述沼气管道依次经过湿式阻火器、干式阻火器、沼气电磁阀和微步沼气控制器后与内燃机的沼气气体进口相连接，沼气电磁阀用于控制沼气管道的通断状态，微步沼气控制器用于控制沼气管道的开合程度；柴油供给管通过柴油电磁阀、微步柴油控制器与内燃机的柴油进口相连接，柴油电磁阀用于控制柴油供给管的开闭状态，微步柴油控制器用于控制柴油供给管的开合程度。
内燃机上同时设置有沼气气体进口和柴油进口，沼气气体和柴油同时进入并驱使内燃机工作；内燃机通过传动机构驱使发电机进行发电。在沼气管道进口与内燃机之间设置湿式和干式阻火器两个阻火器，可有效避免火灾和爆炸事故的发生；沼气电磁阀和柴油电磁阀对管路的关闭状态进行控制，微步柴油控制器和微步沼气控制器用于对管路的开闭程度进行控制，以实时控制柴油和沼气气体的流量。本实用新型的发电机组在工作的过程中，以沼气供给为主、柴油供给为辅的形式进行发电；由于地矿中沼气气体中CH4的含量不稳定，单纯以沼气为燃料进行发电，对发电机的输出功率波动很大，配以柴油供给管。当沼气气体中CH4含量变低时，柴油供给管供给的柴油量增加；当沼气气体中CH4含量变高时，减少或停止柴油的供给，以保证发电机具有稳定的功率输出。
本实用新型的沼气发电机组，所述微步沼气控制器和微步柴油控制器中均设置有步进电机。通过步进电机可对管路的开合程度进行有效的控制。
本实用新型的沼气发电机组，还包括电路部分，该电路部分包括用于信息采集、数据运算和控制输出的微控制器；微控制器的输出端与沼气电磁阀、微步沼气控制器、柴油电磁阀和微步柴油控制器均相连接。为控制器可以采用单片机或DSP芯片。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的沼气发电机组通过将内燃机设计为可同时利用沼气、柴油为燃料进行工作，即使地矿沼气中甲烷的浓度有较大的波动，通过及时调节柴油供给量的大小，有效地保证了发电机输出的功率稳定在恒定的范围内，不会有较大的波动，解决了利用低浓度沼气进行发电的一项难题。通过电磁阀、微步控制器实现了沼气管道和柴油供给管通断状态和开合程度的有效控制；本实用新型具有结构简单合理、有益效果突出和便于推广应用的优点。
附图说明
图1为本实用新型的沼气发电机组的结构原理图；
图2为本实用新型中电路部分的原理图。
图中：1内燃机，2发电机，3沼气管道，4湿式阻火器，5干式阻火器，6沼气电磁阀，7微步沼气控制器，8柴油供给管，9柴油电磁阀，10微步柴油控制器；11微控制器，12甲烷浓度传感器，13油压传感器，14转速传感器，15扭矩传感器，16气缸温度传感器，17时钟电路，18电源模块，19显示器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，给出了本实用新型的沼气发电机组的结构原理图，其包括内燃机1、发电机2、沼气管道3、湿式阻火器4、干式阻火器5、沼气电磁阀6、微步沼气控制器7、柴油供给管8、柴油电磁阀9、微步柴油控制器10；内燃机1上设置有沼气气体进口和柴油进口，可同时利用沼气气体和柴油作为燃料进行工作；内燃机1通过传动机构驱使发电机2进行发电。沼气管道3的输入端与沼气供给管路相连接，首先经过湿式阻火器4和干式阻火器5，以避免发电机侧的火灾或爆炸影响到沼气输送管道一侧。经干式阻火器5处理后再经过沼气电磁阀6和微步沼气控制器7后接于内燃机1的沼气气体进口，以便向内燃机1中供给沼气气体。沼气电磁阀6可对沼气管道3的通断状态进行控制，在内燃机1停止运行或发生故障时，及时切断沼气管道；微步沼气控制器可对沼气管道3的开合状态进行控制，以便调节进入到内燃机1中的沼气流量。柴油供给管8经过柴油电磁阀9和微步柴油控制器10后接于内燃机1的柴油进口上，柴油电磁阀9用于控制柴油供给管8的通断状态，微步柴油控制器10对柴油供给管8的开合程度进行控制，以配合沼气气体中甲烷的含量，进行相应的开合程度调节，使发电机2的输出功率稳定在一个合理的范围之内。
其中，微步沼气控制器7和微步柴油控制器10中均设置有步进电机，以实现精准、稳定的状态控制。在内燃机1工作的过程中，以沼气燃料为主，柴油燃料为辅。
如图2所示，给出了本实用新型中电路部分的结构示意图，其包括微控制器11、甲烷浓度传感器12、油压传感器13、转速传感器14、扭矩传感器15、气缸温度传感器16、时钟电路17、电源模块18、显示器19；所示的微控制器11实现信号采集、数据运算以及控制信号输出的作用，可采用单片机或DSP芯片；甲烷浓度传感器12用于检测沼气管道3中的甲烷浓度，以便计算出单位体积的沼气气体的做功量。油压传感器13接到微控制器11的信号采集端口，以便进行柴油压力信号的采集；转速传感器14和扭矩传感器15通过对转速和扭矩信号的采集，可以计算出发电机2输出功率的大小。气缸温度传感器16用于检测气缸的温度，以便控制降温系统实时降温。时钟电路17和电源模块18分别用于提供微控制器11工作的时钟信号以及电能；显示器19与微控制器11的信号输出端口相连接，用于实时显示数据信息。
括微控制器11的输出控制端还分别与沼气电磁阀6、微步沼气控制器7、柴油电磁阀9和微步柴油控制器10相连接，以便对沼气管道3和柴油供给管8的通断状态、开合程度进行控制。
本实用新型的沼气发电机组在工作的过程中，沼气电磁阀6和柴油电磁阀9均处于打开的状态，以沼气为主采油为辅的形式进入到内燃机1中，内燃机1再驱使发电机2进行发电；如果微控制器11检测到内燃机1的输出功率降低，这时通过甲烷浓度传感器12检测到的甲烷浓度也会降低，就通过微步柴油控制器10增加柴油的供给量，提高内燃机1的做功能力，让发电机的输出功率维持在稳定的范围内；如果微控制器11检测到内燃机1的输出功率升高，这时通过甲烷浓度传感器12检测到的甲烷浓度也会增加，就通过微步柴油控制器10减小柴油的供给量，降低内燃机1的做功能力，让发电机的输出功率维持在稳定的范围内。
本实用新型通过及时调节柴油供给量的大小，有效地保证了发电机输出的功率稳定在恒定的范围内，不会有较大的波动，解决了利用低浓度沼气进行发电的一项难题。通过电磁阀、微步控制器实现了沼气管道和柴油供给管通断状态和开合程度的有效控制，具有结构简单合理、有益效果突出和便于推广应用的优点。

Claims (4)

1.一种沼气发电机组，包括内燃机（1）、依靠内燃机进行驱动的发电机（2）以及提供燃料的沼气管道（3）和柴油供给管道（8），所述内燃机的气缸上设置有沼气气体进口和柴油进口；其特征在于：所述沼气管道依次经过湿式阻火器（4）、干式阻火器（5）、沼气电磁阀（6）和微步沼气控制器（7）后与内燃机的沼气气体进口相连接，沼气电磁阀用于控制沼气管道的通断状态，微步沼气控制器用于控制沼气管道的开合程度；柴油供给管（8）通过柴油电磁阀（9）、微步柴油控制器（10）与内燃机的柴油进口相连接，柴油电磁阀用于控制柴油供给管的开闭状态，微步柴油控制器用于控制柴油供给管的开合程度。
2.根据权利要求1所述的沼气发电机组，其特征在于：所述微步沼气控制器（7）和微步柴油控制器（10）中均设置有步进电机。
3.根据权利要求1或2所述的沼气发电机组，其特征在于：还包括电路部分，该电路部分包括用于信息采集、数据运算和控制输出的微控制器；微控制器的输出端与沼气电磁阀（6）、微步沼气控制器（7）、柴油电磁阀（9）和微步柴油控制器（10）均相连接。
4.根据权利要求3所述的沼气发电机组，其特征在于：所述微控制器为单片机或DSP芯片。
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CN105850589A (zh) * 2016-03-31 2016-08-17 常州大学 一种利用沼气供暖草莓大棚的装置
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CN114000941A (zh) * 2021-09-23 2022-02-01 重庆鼎工机电有限公司 一种柴油发电机组使用于高原起动工作方法

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