[发明专利]生物质厌氧消化产氢和沼气的电热冷肥联供系统

说明书

技术领域

本发明涉及低碳能源发电技术和分布式能源供应领域，是一种新型地热能、光热能和生物质能三者协调互补的电力、供热或制冷和有机肥联供系统。 

背景技术

生物质能，是指利用自然界中的植物、粪便以及城乡有机废物转化而成的能源，与矿物燃料相比，生物质资源最主要特点是具有可再生性和低污染性。生物质资源利用的方式多种多样，主要有直接燃烧技术、生物转化技术和热化学转化技术等，其中氢气和沼气厌氧消化是一种生物转化技术，是生物质资源在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成氢气和沼气的过程。可用作微生物厌氧消化产氢气和沼气的生物质资源非常丰富，包括各种粮食作物的秸秆、禾本植物、水生植物、人畜粪便、各种有机物废水和污泥等。 

我国的生物质资源相当丰富，据研究表明，我国生物质资源可作为能源利用的约为7亿吨标准煤，仅仅工业废水和畜禽养殖场废弃物经过沼气化处理后，理论上便可以生产沼气约800亿立方米。但是目前的利用率非常低，大多的生物质资源被白白的浪费掉，如秸秆在田间直接燃烧，有机废水和人畜粪便直接排入江河，既造成资源的浪费，也污染了环境。 

发明内容

本发明的目的是，将现有分散的、功能单一的技术进行有机组合和创新，提供一种结构合理，功能齐备，具有广泛的实用性，集多种能源综合利用于一体的生物质厌氧消化产氢和沼气的电热冷肥联供系统，可联合利用地热能、太阳能和生物质能实现稳定、连续的发电、供热或制冷及有机肥料供应。厌氧消化过程采用氢厌氧消化池和沼气厌氧消化池分池方式进行，通过联合利用太阳能和地热及多余沼气作为厌氧消化池内加热热源，在厌氧消化池中加入磁性自动搅拌系统，以使料液表面不结壳，不影响沼气或氢气的逸出，提高系统的产气速率；通过气体净化装置，以去除氢气和沼气中的杂质气体，提取出高纯度的氢气和甲烷，分离出的CO₂可直接送入温室作为叶面施肥的肥料，同时也可以维持厌氧消化池内压力的稳定，提高产气率和产气量；沼气通过燃料改质器改质为氢气，采用氢燃料电池组发电，多余电力可以上网出售或采用蓄电池储存；以循环水吸收燃料电池组的排热，循环水预热后再经过燃气锅炉进一步加热成热水或蒸汽，用以供热或制冷，其沼液、沼渣为有机肥料，从而实现电热冷肥的同产联供。 

实现本发明目的所采用的技术方案是：一种生物质厌氧消化产氢和沼气的电热冷肥联供 系统，其特征是：它包括氢气厌氧消化池原料3输送端与氢气厌氧消化池4输入端连通，氢气厌氧消化池4输出端与第一气体净化装置9输入端连通，第一气体净化装置9输出端与储氢装置13第一输入端连通；沼气厌氧消化原料5输送端与沼气厌氧消化池6输入端连通，沼气厌氧消化池6第一输出端与有机沼肥7输送端连通，沼气厌氧消化池6第二输出端与第二气体净化装置10输入端连通，第二气体净化装置10第一输出端与温室15连通，第二气体净化装置10第二输出端与高压储气柜11输入端连通，高压储气柜11第一输出端与燃料改质器12输入端连通，燃料改质器12输出端与储氢装置13第二输入端连通；储氢装置13输出端与燃料电池组14连通，燃料电池组14输出端与逆变器16输入端连通，逆变器16输出端与用电设备17连通；高压储气柜11第二输出端与燃气锅炉19的燃料输入端连通，燃气锅炉19水侧输出端与热负载20输入端连通，热负载20第一输出端通过循环水泵18与燃料电池组14冷却剂输入端连通，燃料电池组14冷却剂输出端与燃气锅炉19水侧输入端连通；太阳能和/或地热能热源8输出端分别与氢气厌氧消化池4和沼气厌氧消化池6的内加热盘管22的热水输入端23连通，氢气厌氧消化池4和沼气厌氧消化池6的内加热盘管22的冷水输出端24与太阳能和/或地热能热源8输入端连通。 

所述的氢气厌氧消化池4和沼气厌氧消化池6均分别由至少一个可移动池体，在可移动池体内设置加热盘管22和磁性搅拌器25，多个可移动池体采用串联或并联。 

所述的第一气体净化装置9和第二气体净化装置10结构相同，均包括：生物脱硫反应器27、脱水装置30、二氧化碳分离器29和升压装置21顺序连接；在二氧化碳分离器29的罐体36内设有分子筛膜34和二氧化碳吸附剂35，分子筛膜34固定于罐体36内的上部，二氧化碳吸附剂35均布位于分子筛膜34下方的罐体36内。 

所述的高压储气柜11第二输出端与富氧炊具31连接。 

所述的热负载20第二输出端与供热装置1连接。 

所述的热负载20第三输出端与制冷装置2连接。