CN203174099U - 蓄热式太阳能-沼气发生系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型设计一种利用蓄热式太阳能热水系统对沼气池进行增温的沼气发生系统，主要包括太阳能热水系统、相变蓄热系统、沼气发酵系统三部分。太阳能热水系统中包括太阳能集热器、水泵一、阀门和管路；相变蓄热系统包括相变蓄热装置、水泵二、电锅炉、阀门和管路；沼气发酵系统包括沼气发酵间、螺旋管换热器、阀门和管路。本实用新型重点解决北方地区冬季低温下沼气发酵间不能正常产气的问题，保证了发酵装置在冬季高的产气率和产气浓度，延长了沼气在北方冬季的使用周期。

Description

蓄热式太阳能-沼气发生系统
技术领域
本实用新型设计一种利用蓄热式太阳能热水系统对沼气池进行增温的沼气发生系统。
背景技术
沼气生产过程是一个受温度影响的、由多种微生物联合交替作用的复杂生化过程。沼气产生的适宜温度一般为25℃-45℃的中温范围。当温度低于10℃时，沼气发酵细菌的正常生理活动受到抑制，产生的微量沼气无法使用。我国北方地区冬季寒冷漫长，气温、地温偏低，沼气池发生装置产气率偏低，甚至不产气，导致沼气发生装置不能正常使用，严重限制了沼气在我国北方地区的推广使用。而我国北方地区气候具有光照时间长、日光充足的特点，特别适合开发利用太阳能这种清洁的可再生能源。因此很多沼气研究工作者都采用太阳能热水系统对沼气发生装置进行增温和保温。
但太阳能具有不稳定性和间歇性的特点，在夜间、连阴多云天或下雪天，普通的太阳能热水系统无法保证沼气发生装置的正常运行。传统的解决方式是给太阳能热水系添加辅助热源-用电或煤进行加热。这种方式虽然克服了太阳能的缺点，却未能对太阳能实现充分应用，整个设备的运行成本较高。因此，开发具有蓄热功能的太阳能-沼气发生装置能降低同类产品的运行成本，有很好的应用前景。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能够在严寒冬季持续使用的蓄热式太阳能-沼气发生系统，通过存储太阳能，克服太阳能的不稳定性和间歇性缺点，实现沼气发生装置全天候、全时段的正常运行。
本实用新型主要包括太阳能热水系统、相变蓄热系统、沼气发酵系统三部分，太阳能热水系统中包括太阳能集热器、水泵一、阀门和管路；相变蓄热系统包括相变蓄热装置、水泵二、电锅炉、阀门和管路；沼气发酵系统包括沼气发酵间、螺旋管换热器、阀门和管路。太阳能集热器的出水管与沼气发酵间内的螺旋管换热器的进水口及相变蓄热装置的入口管相接连，螺旋管换热器和相变蓄热装置的出口均与集热器的进水管连通，同时，相变蓄热装置、电锅炉均与螺旋管换热器形成单独连通回路。所有循环回路通过水泵来驱动。
本实用新型还配有一智能控制器，实现对整个系统循环的智能自动控制。该控制器与太阳能集热器上的温度传感器、及发酵间液料内的温度传感器相连接；同时，阀门V1、V3、V4为电磁阀门，各电磁阀控制端也均与控制器信号端相连接。
其他阀门V2、V5、V6、V7、V8都是普通手动阀门。阀门V5一般一直处于打开状态，只在特殊情况，如彻底停止设备使用时，阀门V5才可关闭。
水泵一和水泵二都为市面普通水泵。水泵的控制由智能控制器实现。
本实用新型提供了一种蓄热式太阳能-沼气发生系统，重点解决北方地区冬季低温下沼气发酵间不能正常产气的问题，保证了发酵装置在冬季高的产气率和产气浓度，延长了沼气在北方冬季的使用周期。同时因为对太阳能采用了存储措施，在晴朗天气的夜间或阴天也可使用白天存储下来的太阳能进行加热，减少了对辅助热源电锅炉的使用，从而降低了整个设备的运行成本，具有较好的经济性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1-太阳能集热器；2-相变蓄热装置；3-沼气发酵间；4-螺旋管换热器；5-电锅炉(辅助热源)；6，7-温度传感器；8-水泵一；9-水泵二；10-智能控制器。
为了便于在使用过程中对系统的运行状况进行了解，图中安有数个温度仪表，非系统的必须组成构件。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一共有4种运行模式，下面依照图，分别对4种模式进行论述：
白天太阳能充足的时段：太阳能集热器收集的热量，除能够使沼气发酵间物料温度达到要求，还有部分剩余，这时候整个体统分两路同时进行：1)太阳能集热器1→水泵一→电磁阀门V1→螺旋管换热器4→阀门5，6→太阳能集热器1；2)太阳能集热器1→水泵一→电磁阀门V4→相变蓄热装置2→阀门5，6→太阳能集热器1。此时，阀门V3，V2处于关闭状态，水泵二停运。
白天太阳能较弱的时段：太阳能集热器收集的热量仅够沼气发酵间物料温度的要求，这时候，相变蓄热装置处于关闭状态，太阳能集热器只向螺旋管换热器供热。阀门V3，V2，V4处于关闭状态，水泵二停运。
夜间或阴雨雪天：太阳能集热器循环关闭，仅由相变蓄热装置释放出存储的热量，通过螺旋管换热器对沼气物料进行加热。此时，阀门V1，V2，V6关闭，水泵一关闭，水泵二开始工作。
在太阳能及相变蓄热装置的热能都不充足的情况：应用电锅炉对沼气物料进行加热。此时，阀门V2，V3，V4，V6，水泵二关闭。水泵一连续运行。
本实用新型中，为了降低成本，阀门V2、V5、V6、V7、V8为普通手动阀门，工作人员可以根据实际情况进行手动调节。也可将这些阀门换为电磁阀门，通过智能控制器进行自动控制。
系统中的水泵一和二的开启和关闭都通过智能控制器来实现。

Claims (2)

1.一种蓄热式太阳能-沼气发生系统，主要包括太阳能热水系统、相变蓄热系统、沼气发酵系统三部分，太阳能热水系统中包括太阳能集热器、水泵一、阀门和管路；相变蓄热系统包括相变蓄热装置、水泵二、电锅炉、阀门和管路；沼气发酵系统包括沼气发酵间、螺旋管换热器、阀门和管路；太阳能集热器的出水管与沼气发酵间内的螺旋管换热器的进水口及相变蓄热装置的入口管相接连，螺旋管换热器和相变蓄热装置的出口均与集热器的进水管连通，同时，相变蓄热装置、电锅炉均与螺旋管换热器形成单独连通回路，所有循环回路通过水泵来驱动。 
2.根据权利要求1所述的蓄热式太阳能-沼气发生系统，其特征在于，配有一智能控制器，实现对整个系统循环的智能自动控制。 
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106016768A (zh) * 2016-05-31 2016-10-12 大震锅炉工业（昆山）有限公司 一种太阳能工业热能系统
CN107418882A (zh) * 2017-09-26 2017-12-01 辽宁工程技术大学 可实现热水系统双级昼夜自循环的相变储能太阳能沼气池
CN108220158A (zh) * 2018-04-10 2018-06-29 吉林奇星生物质能科技开发有限公司 一种自动控制太阳能加热沼气发生设备及控制方法
CN111793559A (zh) * 2020-07-22 2020-10-20 吉林建筑大学 一种电加热相变蓄热沼气装置

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