CN214787742U

CN214787742U - 一种热电联产沼气发电系统

Info

Publication number: CN214787742U
Application number: CN202120967770.9U
Authority: CN
Inventors: 董惠康; 汪炜
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2021-05-07
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2031-05-07

Abstract

本实用新型公开一种热电联产沼气发电系统，属于能源设备技术领域，包括：发酵器，用于对发酵原料进行发酵产沼气处理；外燃机，连接于发酵器的产气口，用于利用得到的沼气进行工作；发电机，与外燃机连接，由外燃机带动工作并发电；还包括供热系统，并且所述的供热系统与外燃机之间通过水循环冷却系统连接，所述的水循环冷却系统用于对外燃机冷却并将热量传输至供热系统。带有螺旋搅拌轴的密闭式发酵器可以使反应物料按一定速率自动从进料口向出料口移动，提高了沼气的释放效率，并减少了人力的参与。将发电机通过水循环家庭取暖设备相连，可以满足家庭热水需求以及冬季取暖需求，从而保证了斯特林发动机热量的充分利用，减少了水资源的浪费。

Description

一种热电联产沼气发电系统

技术领域

本实用新型属于新能源应用技术领域，具体为一种热电联产沼气发电系统，属于能源设备技术领域。

背景技术

沼气作为一种具有较高热值的可燃性气体，在广大农村，尤其是北方地区，已经得到非常普遍的应用，但我国沼气利用的方式还局限在传统的照明、做饭等。随着科学技术的进步，沼气发电作为一种新型的热门方式，受到了广泛的关注，利用内燃机和发电机，将沼气量转化为电能，不仅环保，也符合能源循环利用的理念，同时也带来了巨大的经济效益。但是，每年我国农业生产中产生的各类秸秆高达10.4亿多吨，可收集资源量约8亿多吨,尚有1.8亿吨的秸秆未得到有效利用。直接焚烧或简单处理还田等粗放处理手段直接造成了严重的环境污染问题与资源浪费。

发明内容

针对上述的秸秆浪费及焚烧秸秆所带来的污染问题，本实用新型的目的在于提供一款小型化、低成本、能源利用效率高、环保节能的热电联产沼气发电系统。

一种热电联产沼气发电系统，包括：

发酵器，用于对发酵原料进行发酵产沼气处理；

外燃机，连接于发酵器的产气口，用于利用得到的沼气进行工作；

发电机，与外燃机连接，由外燃机带动工作并发电；

还包括供热系统，并且所述的供热系统与外燃机之间通过水循环冷却系统连接，所述的水循环冷却系统用于对外燃机冷却并将热量传输至供热系统。

在一个实施方式中，所述的发酵器上设有产气口，产气口与外燃机的燃料进口连通。

在一个实施方式中，产气口通过沼气提纯装置连接于外燃机。

在一个实施方式中，所述的沼气提纯装置是除尘装置、除水装置、除硫装置中的一种或几种的组合。

在一个实施方式中，所述的发酵器是连续式发酵装置。

在一个实施方式中，所述的连续式发酵装置中包括原料进口和原料出口，在原料进口和原料出口之间为搅拌轴，在搅拌轴上设有螺旋片，用于将发酵原料由原料进口向原料出口运输。

在一个实施方式中，还包括原料预混池，用于对进入发酵器的原料进行混合处理。

在一个实施方式中，还包括：固液分离设备，所述的固液分离设备用于对发酵器中经过发酵处理的物料进行固液分离处理；固液分离设备的液相出口连接于原料预混池，固液分离设备的固相出口连接于残渣储存池。

在一个实施方式中，所述的残渣存储池连接于有机肥发酵生产设备。

在一个实施方式中，所述的外燃机是斯特林发动机。

在一个实施方式中，还包括：原料预混池，连接于发酵器，用于对发酵原料进行混合。

在一个实施方式中，发电机连接于电能储存装置。

有益效果

本实用新型通过使用连续输料式厌氧发酵器，使得物料从入口到出口的过程中不需要人力的介入，同时也避免了传统搅拌设备被秸秆纤维缠绕的状况。由斯特林发动机作为驱动器，可以降低日后的维护费用，实现小型化的分布式热电联产效果，斯特林发动机的高效率可以更加充分的利用沼气燃烧所产生的热量；

斯特林发动机是一种用外部热源加热使活塞往复运动的外燃机，外部热源连续加热发动机的热缸，外部冷源连续冷却发动机的冷缸；由于斯特林发动机的工作特性，接入的水循环冷却系统可以将斯特林发动机产生的多余热量引入家庭取暖，进一步加强热量利用。同时该系统无污染物排出，可以实现节能环保的目标。

附图说明

图1为一种热电联产沼气发电系统的原理图。

图2为连续输料式厌氧发酵器结构。

其中，1、原料预混池；2、发酵器；3、斯特林发动机；4、水循环冷却系统；5、发电机；6、供热系统；7、电能储存装置；8、残渣储存池；9、有机肥发酵生产设备；10、固液分离设备；11、搅拌轴；12、原料进口；13、原料出口；14、产气口。

具体实施方式

本实用新型公开了一种热电联产沼气发电系统，包括连续输料式厌氧发酵器和沼气发电系统，连续输料式厌氧发酵器通过管道与发电机相连，发电机通过电力输出线与外部电网联通，所述连续输料式厌氧发酵器为带有螺旋搅拌轴的密闭式发酵器，且连接固液分离设备对残渣进行处理；所述沼气发电机以斯特林发动机驱动，并有水循环冷却系统吸收斯特林发动机的多余热量与家庭取暖设备连接。带有螺旋搅拌轴的密闭式发酵器可以使反应物料按一定速率自动从进料口向出料口移动，提高了沼气的释放效率，并减少了人力的参与。通过将发电机通过水循环家庭取暖设备相连，可以满足家庭热水需求以及冬季取暖需求，从而保证了斯特林发动机热量的充分利用，减少了水资源的浪费。

如图1所示，一种热电联产沼气发电装置，主要包括了：

原料预混池1，是用于对发酵底物进行预混合，使其适合于发酵产沼气过程；这里所使用的原料是可以用于生产沼气的任何原料，主要为有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）；

原料经过混合后，原料预混池1与发酵器2连接，将原料送入发酵器2中进行厌氧发酵产沼气，这里的发酵器2可以是连续式发酵器，能够使供入原料和发酵过程连接进行，并将发酵后的原料实时连续地排出发酵器2，这里的发酵器2的具体结构可以如图2所示，包括有原料进口12和原料出口13，两者之间还设有搅拌轴11，搅拌轴11上设有螺旋片，其目的是用于旋转过程中将原料由原料进口12输送至原料出口13，当原料加入后，可以实时地在发酵器2中进行发酵，通过控制搅拌轴11的转速，使发酵原料在发酵器2中的停留时间基本上等于其完成发酵的时间，并通过出口排出发酵器2；在发酵器2的顶部还设有用于收集沼气的产气口14。连续输料式厌氧发酵器通过螺旋搅拌轴将反应原料从进料口推至出料口，在推进过程中进行搅拌发酵，提高沼气的释放效率，减少人力投入。

另外，在系统中还包括有斯特林发动机3，通过发酵器2中所获得的沼气可以用于斯特林发动机2的燃料，产气口14可以通过一个沼气提纯装置与斯特林发动机3的燃料口连接，这里的沼气提纯装置可以是指除尘装置、除水装置、除硫装置中的一种或几种的组合。通过沼气使斯特林发动机3工作后，驱动发电机5进行发电，通过电力传输线连接到电能储存装置7。电能储存装置与发电机相连，用于储存发电机生产的电能，其所存储的电能可以用于家庭用电补充以及电网供电。

另外，由于斯特林发动机3为外燃机，其包含有水循环冷却系统4，水循环冷却系统将斯特林发动机3与供热系统6连接，外部冷源连续冷却发动机的冷缸，将产热带出后，可以用于供热系统6，这里的供热系统6可以采用的是家庭供暖装置。水循环冷却系统接入家庭取暖设备，将从斯特林发电机吸收的多余热量用于居民取暖，住户可根据自身需要，自由控制是否采用该种方式取暖。

通过发酵器2的原料出口13连接于残渣储存池8，得到的发酵残渣，可以用作有机肥的加工。发酵残渣是通过固液分离设备10进行固液分离之后，固态残渣送入有机肥发酵生产设备9，而分离得到的液体返回至原料预混池1中继续处理。这里的固液分离设备10可以采用过滤分离器、旋流分离器、沉降分离器中的一种或几种的混合。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种热电联产沼气发电系统，其特征在于，包括：

发酵器（2），用于对发酵原料进行发酵产沼气处理；

外燃机，连接于发酵器（2）的产气口（14），用于利用得到的沼气进行工作；

发电机（5），与外燃机连接，由外燃机带动工作并发电；

还包括供热系统（6），并且所述的供热系统（6）与外燃机之间通过水循环冷却系统（4）连接，所述的水循环冷却系统（4）用于对外燃机冷却并将热量传输至供热系统（6）。

2.根据权利要求1所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，所述的发酵器（2）上设有产气口（14），产气口（14）与外燃机的燃料进口连通。

3.根据权利要求2所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，产气口（14）通过沼气提纯装置连接于外燃机；所述的沼气提纯装置是除尘装置、除水装置、除硫装置中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，所述的发酵器（2）是连续式发酵装置。

5.根据权利要求4所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，所述的连续式发酵装置中包括原料进口（12）和原料出口（13），在原料进口（12）和原料出口（13）之间为搅拌轴（11），在搅拌轴（11）上设有螺旋片，用于将发酵原料由原料进口（12）向原料出口（13）运输；

还包括：原料预混池，用于对进入发酵器（2）的原料进行混合处理。

6.根据权利要求5所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，还包括：固液分离设备（10），所述的固液分离设备（10）用于对发酵器（2）中经过发酵处理的物料进行固液分离处理；固液分离设备（10）的液相出口连接于原料预混池（1），固液分离设备（10）的固相出口连接于残渣储存池（8）。

7.根据权利要求6所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，所述的残渣储存池（8）连接于有机肥发酵生产设备。

8.根据权利要求1所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，所述的外燃机是斯特林发动机（3）。

9.根据权利要求1所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，还包括：原料预混池（1），连接于发酵器（2），用于对发酵原料进行混合。

10.根据权利要求1所述的热电联产沼气发电系统，其特征在于，发电机（5）连接于电能储存装置（7）。