CN215327790U - 一种太阳能驱动的pv/t热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统 - Google Patents

一种太阳能驱动的pv/t热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，此堆肥系统包括发酵罐单元、供热单元和供电单元，其中，发酵罐单元，具有好氧发酵罐，所述好氧发酵罐的底部设置有加热夹层；供热单元，包括太阳能热泵循环回路和加热水循环回路，二者配合相连，且所述加热水循环回路与所述加热夹层相连；以及，供电单元，分别与所述发酵罐单元和供热单元相连；本实用新型受环境条件影响小，供热更加稳定，当设备处于夜晚或者太阳辐射强度低时，可将空气作为循环热泵的热源加热保温水箱中的循环水，与水蒸气加热法相比，本实用新型不会将过量水蒸气引入好氧发酵罐内，不会影响堆肥质量，可以直接替代现有的电加热法，大大减少了设备的能耗。

Description

一种太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统
技术领域
本实用新型涉及发酵罐堆肥技术领域，尤其涉及一种太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统。
背景技术
近年来，随着国家经济的快速发展对环境保护、节能减排的重视，好氧堆肥技术作为一种环境友好且可持续处理废弃物的方法受到了广泛的关注。作为好氧堆肥反应器的一种——好氧发酵罐，在高温(55-60℃)条件下，利用罐内的好氧菌对废物进行吸收、氧化以及分解，产生的肥料用于替代农业化肥。好氧发酵罐在运行时存在能耗过高的问题。传统的静态堆肥工艺主要包括一次发酵、二次发酵和后处理三个过程，但由于发酵过程中温度难以控制在最佳发酵温度范围内，并且发酵过程中产生的水分不能及时蒸发，氧气不能及时通入反应器内，影响了好氧微生物的活性和堆肥的质量，存在发酵周期长的缺点。目前的好氧发酵罐多采用电加热的方式来维持堆肥反应所需的高温条件，并采用动态堆肥工艺，使用搅拌设备和风机对罐内的堆肥原料进行翻动和通风，达到均匀混合组分、蒸发水分、补充氧气、缩短发酵周期的作用。高温加热罐体以及驱动搅拌设备、风机的运转极大地增加了好氧发酵罐所需的电能，降低了好氧发酵系统的能源效率。因此，好氧发酵系统能耗过高的问题需采用其他方式来解决。
目前，降低好氧堆肥反应器能耗的方法主要有以下两种：太阳能热水器加热法、水蒸气加热法。太阳能热水器加热是将太阳能加热的热水通入置于堆肥反应器底部的盘管翅片盘管式换热器内，对反应器内的堆肥原料进行加热，该方法存在受环境条件影响大、供热不稳定的问题。水蒸气加热是将高温水蒸气通入好氧发酵罐内加热堆肥原料，但是，好氧发酵过程受水蒸气影响较大，该方法会导致罐内水蒸气增加、氧气减少、好氧微生物活性降低，从而影响堆肥质量。
实用新型内容
本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
鉴于上述现有好氧发酵罐的堆肥系统存在的问题，提出了本实用新型。
因此，本实用新型要解决的问题是提供一种太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其目的在于解决现有技术中好氧发酵罐能耗过高的技术性问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，此堆肥系统包括发酵罐单元、供热单元和供电单元，其中，发酵罐单元，具有好氧发酵罐，所述好氧发酵罐的底部设置有加热夹层；供热单元，包括太阳能热泵循环回路和加热水循环回路，二者配合相连，且所述加热水循环回路与所述加热夹层相连；以及，供电单元，分别与所述发酵罐单元和供热单元相连。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述好氧发酵罐包括反应仓、向所述反应仓进料的螺旋进料机、设置于所述反应仓内的搅拌器和温度传感器，以及与所述反应仓相连的风机和喷淋管；所述螺旋进料机输入端设置有粉碎机。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述太阳能热泵循环回路中包括循环管路，所述循环管路依次连接有PV/T蒸发器、压缩机和盘管冷凝器，其中，所述PV/T蒸发器与盘管冷凝器之间的循环管路上设置有膨胀阀。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述/蒸发器为蜂窝型吹胀铝板。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述循环管路中具有循环工质，所述循环工质流经所述PV/T蒸发器、压缩机、盘管冷凝器、膨胀阀后，再流回所述PV/T蒸发器内。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述加热水循环回路中包括热水循环管路，所述热水循环管路依次将保温水箱、翅片盘管式换热器和循环泵相连，其中，所述翅片盘管式换热器设置于所述加热夹层内。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述盘管冷凝器置于所述保温水箱内。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述热水循环管路中具有循环水，所述循环水流经保温水箱、翅片盘管式换热器、循环泵后，再流回所述保温水箱中。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述供电单元包括太阳能光伏设备，所述太阳能光伏设备通过控制器和逆变器输出有供电母线。
作为本实用新型所述太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的一种优选方案，其中：所述供电母线分别为好氧发酵罐、压缩机和循环泵供电，且各供电支路并联。
本实用新型的有益效果：
1、在本实用新型的太阳能热泵加热装置中，采用太阳能热泵加热保温水箱中的循环水，再使用被加热的循环水为好氧发酵罐中的堆肥反应提供高温条件，与太阳能热水器加热法相比，本实用新型受环境条件影响小，供热更加稳定，当设备处于夜晚或者太阳辐射强度低时，可将空气作为循环热泵的热源加热保温水箱中的循环水，与水蒸气加热法相比，本实用新型不会将过量水蒸气引入好氧发酵罐内，不会影响堆肥质量，可以直接替代现有的电加热法，大大减少了设备的能耗。
2、在本实用新型的太阳能供电装置中，采用太阳能光伏装置将太阳能转化成电能，经过控制器和逆变器同时为压缩机、循环泵、好氧发酵罐、风机、搅拌器供电，替代了驱动装置所需要的电能，大大减少了设备的能耗，达到了节能减排的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本实用新型中太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统的整体流程示意图。
图2为本实用新型太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的好氧发酵罐的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1和2，为本实用新型第一个实施例，提供了一种太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，此堆肥系统包括发酵罐单元100和供热单元200。其中，发酵罐单元100是以发酵罐为主体的发酵单元，用于处于处理废弃物的发酵；供热单元200主要用于发酵罐单元100的供热。
具体的，发酵罐单元100，具有好氧发酵罐101，好氧发酵罐101的底部设置有加热夹层M；好氧发酵罐101的罐体通过位于其底部的加热夹层M来加热，而加热夹层M中填充有导热油。
进一步的，好氧发酵罐101包括反应仓101a、向反应仓101a进料的螺旋进料机101b、设置于反应仓101a内的搅拌器101c和温度传感器101d，以及与反应仓101a相连的风机101e和喷淋管101f；螺旋进料机101b输入端设置有粉碎机101b-1。
好氧发酵罐101主体为反应仓101a，反应仓101a的进料通过螺旋进料机101b实现，而在进料机的输入端加设有粉碎机101b-1，用于对进料进一步粉碎；搅拌器101c对位于反应仓101a中的进料进行间歇性搅拌，而反应仓101a内设置的温度传感器101d则用于监测反应仓101a内的温度，风机101e用于定期向反应仓101a内输送氧气，并排出多余的水蒸气；喷淋管101f则用于向反应仓101a内喷淋发酵所需的水分。
在供热单元200中，包括太阳能热泵循环回路201和加热水循环回路202，二者配合相连，且加热水循环回路202与加热夹层M相连；具体的，太阳能热泵循环回路201用于对加热水循环回路202中的循环水进行加热，而加热水循环回路202则与反应仓101a底部的加热夹层M相连，将加热水循环回路202中的热量传递给加热夹M中的导热油内。
具体的，太阳能热泵循环回路201中包括循环管路201a，循环管路201a依次连接有PV/T蒸发器201b、压缩机201c和盘管冷凝器201d，其中，PV/T蒸发器201b与盘管冷凝器201d之间的循环管路201a上设置有膨胀阀201f。
PV/T蒸发器201b为蜂窝型吹胀铝板。
循环管路201a中具有循环工质，循环工质流经PV/T蒸发器201b、压缩机201c、盘管冷凝器201d、膨胀阀201f后，再流回PV/T蒸发器201b内。
循环管路201a将PV/T蒸发器201b、压缩机201c和盘管冷凝器201d等各部件相连，其中，PV/T蒸发器201b从太阳能或空气或地下获取的热能对循环工质进行加热，并通过盘管冷凝器201d放热给保温水箱202b中的循环水。
加热水循环回路202中包括热水循环管路202a，热水循环管路202a依次将保温水箱202b、翅片盘管式换热器202c和循环泵202d相连，其中，翅片盘管式换热器202c设置于加热夹层M内。
盘管冷凝器201d置于保温水箱202b内。
热水循环管路202a中具有循环水，循环水流经保温水箱202b、翅片盘管式换热器202c、循环泵202d后，再流回保温水箱202b中。
热水循环管路202a中流动有循环水，并从保温水箱202b中获取热量，并通过翅片盘管式换热器202c放热给加热夹层M中的导热油，导热油为反应仓101a内的堆肥原料供热。
进一步的，盘管冷凝器201d和翅片盘管式换热器202c均为盘管式翅片盘管式换热器。而热水循环管路202a中暴露于空气中的管道外部均设有保温层。
实施例2
参照图1和2，为本实用新型的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：在此堆肥系统中还包括有供电单元300，分别与发酵罐单元100和供热单元200相连。此供电单元300用于对发酵罐单元100和供热单元200中的用电设备进行供电。
供电母线H分别为好氧发酵罐101、压缩机201c和循环泵202d供电，且各供电支路并联。
具体的，供电单元300包括太阳能光伏设备301，太阳能光伏设备301通过控制器302和逆变器303输出有供电母线H。太阳能光伏设备301用于获取太阳能并将其转化为电能，可以为串联的多块多晶硅太阳能电池板。而控制器302及逆变器303则用于电压得转化及控制输出，输出可为统一的供电母线H，分别好氧发酵罐101、太阳能热泵循环回路201和热水循环管路202a的电气设备进行供电，具体可为螺旋进料机101b、搅拌器101c、温度传感器101d、风机101e、压缩机201c和循环泵202d等。而各循环支路为独立的供电支路，各支路之间相互并联。
本系统的使用方法为，在太阳能热泵循环回路201中，采用太阳能热泵加热保温水箱202b中的循环水，再使用被加热的循环水为好氧发酵罐101中的堆肥反应提供高温条件，可以直接替代现有的电加热法；在供电单元300中，采用太阳能光伏设备301将太阳能转化成电能，经过控制器302和逆变器303同时为压缩机201c、循环泵202d、好氧发酵罐101、风机101e和搅拌器101c供电，替代了驱动装置所需要的电能。与其他节能方法相比，本方案受环境条件影响小，供热更加稳定，当设备处于夜晚或者太阳辐射强度低时，可将空气作为太阳能热泵的热源加热保温水箱202b中的循环水，并且本方案不会将过量水蒸气引入好氧发酵罐101内，不会影响堆肥质量。本方案直接使用太阳能光伏设备301为好氧发酵设备供电，大大减少了设备的能耗，达到了节能减排的目的。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：包括，
发酵罐单元（100），具有好氧发酵罐（101），所述好氧发酵罐（101）的底部设置有加热夹层（M）；
供热单元（200），包括太阳能热泵循环回路（201）和加热水循环回路（202），二者配合相连，且所述加热水循环回路（202）与所述加热夹层（M）相连；以及，
供电单元（300），分别与所述发酵罐单元（100）和供热单元（200）相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述好氧发酵罐（101）包括反应仓（101a）、向所述反应仓（101a）进料的螺旋进料机（101b）、设置于所述反应仓（101a）内的搅拌器（101c）和温度传感器（101d），以及与所述反应仓（101a）相连的风机（101e）和喷淋管（101f）；
所述螺旋进料机（101b）输入端设置有粉碎机（101b-1）。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述太阳能热泵循环回路（201）中包括循环管路（201a），所述循环管路（201a）依次连接有PV/T蒸发器（201b）、压缩机（201c）和盘管冷凝器（201d），其中，
所述PV/T蒸发器（201b）与盘管冷凝器（201d）之间的循环管路（201a）上设置有膨胀阀（201f）。
4.根据权利要求3所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述PV/T蒸发器（201b）为蜂窝型吹胀铝板。
5.根据权利要求4所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述循环管路（201a）中具有循环工质，所述循环工质流经所述PV/T蒸发器（201b）、压缩机（201c）、盘管冷凝器（201d）、膨胀阀（201f）后，再流回所述PV/T蒸发器（201b）内。
6.根据权利要求4或5所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述加热水循环回路（202）中包括热水循环管路（202a），所述热水循环管路（202a）依次将保温水箱（202b）、翅片盘管式换热器（202c）和循环泵（202d）相连，其中，
所述翅片盘管式换热器（202c）设置于所述加热夹层（M）内。
7.根据权利要求6所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述盘管冷凝器（201d）置于所述保温水箱（202b）内。
8.根据权利要求7所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述热水循环管路（202a）中具有循环水，所述循环水流经保温水箱（202b）、翅片盘管式换热器（202c）、循环泵（202d）后，再流回所述保温水箱（202b）中。
9.根据权利要求1、2、4、5、7和8任一所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述供电单元（300）包括太阳能光伏设备（301），所述太阳能光伏设备（301）通过控制器（302）和逆变器（303）输出有供电母线（H）。
10.根据权利要求9所述的太阳能驱动的PV/T热泵耦合好氧发酵罐的堆肥系统，其特征在于：所述供电母线（H）分别为好氧发酵罐（101）、压缩机（201c）和循环泵（202d）供电，且各供电支路并联。
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WO2024041068A1 (zh) * 2022-08-22 2024-02-29 亿昇(天津)科技有限公司 发酵系统及控制方法

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