CN205099630U - 太阳能辅助沼渣气化发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能辅助沼渣气化发电系统，包括依次与沼气池相连的混流泵和沼液沼渣分离机，沼液沼渣分离机的沼渣出口管路经输送机连接流化床气化炉；流化床气化炉的气体入口连接蒸汽制备模组，流化床气化炉的气体出口管路经过蒸汽发生器，同时与沼气池的沼气出口管路通入燃气轮机。蒸汽制备模组包括经过给水泵连接水源的槽式太阳能集热器，槽式太阳能集热器的蒸汽出口管路连接碟式太阳能集热器。本实用新型将沼气池发酵后的沼渣作为流化床气化炉的原料，流化床气化炉再配合燃气轮机实现能量形式的转换，有效解决了沼气工程中沼渣处理的难题，而且这种处理方式简单高效，节能环保，无污染。

Description

太阳能辅助沼渣气化发电系统
技术领域
本实用新型属于沼渣综合利用领域，具体涉及一种太阳能辅助沼渣气化发电系统。
背景技术
分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向，它具有能源利用效率高，环境负面影响小，能够有效提高能源供应可靠性以及经济效益的特点。在国家大力开发再生能源、替代能源、清洁能源的背景下，沼气因技术成熟、易于推广、适用范围广等优势或将得到率先发展，成为分布式能源的产业先锋。对于大型沼气工程来说，正常运行后，每天产生的沼液沼渣多达几千吨，对于这些沼渣沼液，通常不作处理，直接用到农田。这种处理方式的优点在于成本低、肥效高，不足之处在于：(1)容易受地势和距离的限制，有死角；(2)处理能力受耕地面积制约，施用不均匀；(3)受耕作季节限制，需求量不均。对沼液沼渣，通常采取车辆运输，由于液体具有易流动性性，加上田间路面不平，容易造成安全事故以及液体泼洒引起的二次污染；沼渣沼液的pH值较高，施用方式不当会发生农作物被烧死的情况。
根据沼液沼渣物理特性以及沼渣化学成分测定，将稻草、麦草和玉米秆中的纤维素、半纤维素和木质素的质量分数与以该类农业废弃物为原料的沼渣对比可知，经过厌氧发酵后的沼渣中纤维素质量分数较水稻、小麦和玉米等农作物秸秆高5％以上，半纤维素质量分数较水稻、小麦和玉米等农物秸秆低5％，木质素质量分数基本未变。结果表明，厌氧发酵对纤维成分中的木质素没有影响，而使半纤维素相对含量减少，纤维素相对含量增加，这对于沼渣气化有积极意义。利用生物质气化发电的方法，既能够将可再生能源有效利用，又能够解决各种有机废弃物的环境污染。生物质气化发电技术得到了越来越多的研究和应用，并日趋完善。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种高效、无污染、节能环保、资源利用率高的太阳能辅助沼渣气化发电系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
包括依次与沼气池相连的混流泵和沼液沼渣分离机，沼液沼渣分离机的沼渣出口管路经输送机连接流化床气化炉；流化床气化炉的气体入口连接蒸汽制备模组，流化床气化炉的气体出口管路经过蒸汽发生器，同时与沼气池的沼气出口管路通入燃气轮机。
所述的沼液沼渣分离机的沼液出口管路依次经过沼液沉淀池和沼液净化器连接储水箱。
所述的储水箱通过出水管路与沼气池连通。
所述的沼液沼渣分离机与输送机之间设置有沼渣干燥器。
所述的蒸汽制备模组包括经给水泵连接水源的槽式太阳能集热器，槽式太阳能集热器的蒸汽出口管路经蒸汽风机分别连接至碟式太阳能集热器以及沼渣干燥器上的干燥器换热盘管，干燥器换热盘管连通沼气池上的沼气池加热盘管，沼气池加热盘管的水流出口连接至槽式太阳能集热器的水流入口；碟式太阳能集热器的蒸汽出口管路连接流化床气化炉的气体入口。
所述的蒸汽发生器的燃气出口管路与沼气池的沼气出口管路经燃气净化器连通燃气轮机。
所述的流化床气化炉的气体入口开设在炉体底面上。
所述的蒸汽发生器的蒸汽出口连通流化床气化炉的气体入口。
优化的，燃气轮机的尾气出口管路与蒸汽发生器的加热通道连通。
优化的，燃气轮机的尾气出口管路经过尾气净化器排出至外界。
与现有技术相比，本实用新型通过混流泵将沼气池中发酵后的沼液沼渣抽送至沼液沼渣分离机，沼液沼渣分离机分离后的沼渣经过输送机送至流化床气化炉，流化床气化炉产生的高温燃气经过蒸汽发生器降温后进入燃气轮机进行发电。本实用新型将沼气池发酵后的沼渣作为流化床气化炉的原料，流化床气化炉再配合燃气轮机实现能量形式的转换，有效解决了沼气工程中沼渣处理的难题，而且这种处理方式简单高效，节能环保，无污染。
进一步的，本实用新型沼液沼渣分离机的沼液出口管路依次经过沼液沉淀池和沼液净化器连接储水箱，储水箱通过出水管路与沼气池连通，实现水资源循环利用。
进一步的，本实用新型蒸汽制备模组包括经过给水泵连接水源的槽式太阳能集热器，槽式太阳能集热器的蒸汽出口连接碟式太阳能集热器，槽式太阳能集热器首先产生200℃左右的蒸汽，再经过碟式太阳能集热器加热为高温蒸汽通入流化床气化炉。槽式太阳能集热器产生的蒸汽还通入沼渣干燥器的干燥器换热盘管中，干燥器换热盘管连通沼气池上的沼气池加热盘管，沼气池加热盘管的水流出口连接至槽式太阳能集热器的水流入口，对热量充分利用。
进一步的，本实用新型蒸汽发生器的蒸汽出口连通流化床气化炉的气体入口，燃气轮机的尾气出口管路与蒸汽发生器的加热通道连通，实现尾气余热的利用。
附图说明
图1本实用新型的整体结构示意图；
附图中：1.沼气池；2.混流泵；3.沼液沼渣分离机；4.沼液沉淀池；5.沼液净化器；6.储水箱；7.沼渣干燥器；8.输送机；9.流化床气化炉；10.给水泵；11.槽式太阳能集热器；12.蒸汽风机；13.碟式太阳能集热器；14.干燥器换热盘管；15.沼气池加热盘管；16.燃气净化器；17.燃气轮机；18.蒸汽发生器；19.尾气净化器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
参见图1，本实用新型在结构上包括依次与沼气池1相连的混流泵2和沼液沼渣分离机3，沼液沼渣分离机3的沼渣出口管路经输送机8连接流化床气化炉9，沼液沼渣分离机3的沼液出口管路依次经过沼液沉淀池4和沼液净化器5连接储水箱6，储水箱6通过出水管路与沼气池1连通，沼液沼渣分离机3与输送机8之间设置有沼渣干燥器7。
流化床气化炉9开设在炉体底面上的气体入口连接蒸汽制备模组，蒸汽制备模组包括经给水泵10连接水源的槽式太阳能集热器11，槽式太阳能集热器11的蒸汽出口管路经蒸汽风机12分别连接至碟式太阳能集热器13以及沼渣干燥器7上的干燥器换热盘管14，干燥器换热盘管14连通沼气池1上的沼气池加热盘管15，沼气池加热盘管15的水流出口重新连接至槽式太阳能集热器11的水流入口。流化床气化炉9的气体出口管路经过蒸汽发生器18，同时与沼气池1的沼气出口管路，经过燃气净化器16通入燃气轮机17，燃气轮机17为微型燃气轮机，燃气轮机17的尾气出口管路与蒸汽发生器18的加热通道连通，加热之后的尾气经过尾气净化器19排出至外界，蒸汽发生器18的蒸汽出口连通流化床气化炉9的气体入口。
本实用新型的工作过程为：恒温沼气池1发酵后的沼液沼渣由混流泵2抽送至沼液沼渣分离机3，经分离后的沼液送入沼液沉淀池4，将沼液沉淀池4中的清液抽至沼液净化器5，沼液净化器5将净化后的水储存在储水箱6中；经沼液沼渣分离机3分离后的沼渣经过沼渣干燥器7干燥后由输送机8送入流化床气化炉9中；给水泵10将给水送入槽式太阳能集热器11产生200℃左右的蒸汽，蒸汽风机12将一部分蒸汽送入碟式太阳能集热器13产生高温蒸汽，另一部分送入干燥器换热盘管14换热后进入沼气池加热盘管15，最终回到槽式太阳能集热器11；高温蒸汽从流化床气化炉9底部进入炉内，流化床气化炉9产生的高温粗燃气进入蒸汽发生器18降温后与沼气池产生的沼气混合经过燃气净化器16送入燃气轮机17；燃气轮机17产生的高温尾气与蒸汽发生器18换热，换热完成后经过尾气净化器19净化排入大气。
鉴于沼渣的物理特性本系统选用的气化炉为流化床气化炉9，沿炉体周围设置有进料口，气化剂即水蒸汽由炉体底部进入。流化床气化炉9的蒸汽气化剂来源为槽式太阳能集热器11以及碟式太阳能集热器13，槽式太阳能集热器11产生200℃左右的蒸汽，再通过碟式太阳能集热器13将蒸汽加热为高温蒸汽。槽式太阳能集热器11以及碟式太阳能集热器13分别由多个集热器组合而成。沼渣干燥器7设置有干燥器换热盘管14，将槽式太阳能集热器11产生的一部分蒸汽通入干燥器换热盘管14换热，然后再通入沼气池加热盘管15对沼气池加热。
流化床气化炉9产生的粗燃气进入蒸汽发生器18经过降温，与沼气池1生产的沼气混合，然后进入燃气净化器16净化后送入燃气轮机17发电，燃气轮机17的高温尾气进入蒸汽发生器18换热降温，再经过尾气净化器19处理后排入大气。
本实用新型主要有以下特点：
(1)采用多个槽式以及碟式太阳能集热器组合运作，为气化炉提供稳定和足量的水蒸汽。槽式集热器群产生中温水蒸汽、碟式集热器群过热中温蒸汽产生高温蒸汽的过程中充分利用了集热器各自的特性，提高了集热器效率，生产水蒸气的热量全部来自于太阳能，节能环保。
(2)槽式太阳能集热器11群产生中温蒸汽一部分用来干燥沼渣，解决了沼渣干燥难的问题，同时换热后的工质送入沼气池加热盘管15加热沼气池1，进一步提高余热的利用率。
(3)流化床气化炉9的原料来自于沼气池1发酵后的沼渣，既解决了大中型沼气工程沼渣处理难的问题又将资源进一步深度利用。沼气池1的用水一部分来自于沼液的回收循环再利用，解决了沼气池1发酵用水的问题，同时节约了水资源。
(4)流化床气化炉9生产的高温粗燃气经过降温净化后用来发电，发电后的尾气进入蒸汽发生器18生产水蒸气，提高了余热利用率的同时提高了系统的运行效率。

Claims (10)

1.一种太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：包括依次与沼气池(1)相连的混流泵(2)和沼液沼渣分离机(3)，沼液沼渣分离机(3)的沼渣出口管路经输送机(8)连接流化床气化炉(9)；流化床气化炉(9)的气体入口连接蒸汽制备模组，流化床气化炉(9)的气体出口管路经过蒸汽发生器(18)，同时与沼气池(1)的沼气出口管路通入燃气轮机(17)。
2.根据权利要求1所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：所述的沼液沼渣分离机(3)的沼液出口管路依次经过沼液沉淀池(4)和沼液净化器(5)连接储水箱(6)。
3.根据权利要求2所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：所述的储水箱(6)通过出水管路与沼气池(1)连通。
4.根据权利要求1所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：所述的沼液沼渣分离机(3)与输送机(8)之间设置有沼渣干燥器(7)。
5.根据权利要求4所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：所述的蒸汽制备模组包括经给水泵(10)连接水源的槽式太阳能集热器(11)，槽式太阳能集热器(11)的蒸汽出口管路经蒸汽风机(12)分别连接至碟式太阳能集热器(13)以及沼渣干燥器(7)上的干燥器换热盘管(14)，干燥器换热盘管(14)连通沼气池(1)上的沼气池加热盘管(15)，沼气池加热盘管(15)的水流出口连接至槽式太阳能集热器(11)的水流入口；碟式太阳能集热器(13)的蒸汽出口管路连接流化床气化炉(9)的气体入口。
6.根据权利要求1所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：所述的蒸汽发生器(18)的燃气出口管路与沼气池(1)的沼气出口管路经燃气净化器(16)连通燃气轮机(17)。
7.根据权利要求1所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：所述的流化床气化炉(9)的气体入口开设在炉体底面上。
8.根据权利要求1或7所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：所述的蒸汽发生器(18)的蒸汽出口连通流化床气化炉(9)的气体入口。
9.根据权利要求1所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：燃气轮机(17)的尾气出口管路与蒸汽发生器(18)的加热通道连通。
10.根据权利要求1或9所述的太阳能辅助沼渣气化发电系统，其特征在于：燃气轮机(17)的尾气出口管路经过尾气净化器(19)排出至外界。
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CN109762734A (zh) * 2019-01-08 2019-05-17 上海市机电设计研究院有限公司 基于太阳能光热辅助的高温干式厌氧发酵系统及方法
CN113444618A (zh) * 2021-07-26 2021-09-28 华北理工大学 钢铁余热沼气池保温与沼气加热炉供燃料系统及处理方法

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