[发明专利]一种太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统

说明书

技术领域： 

本发明属于沼气工程应用领域，更具体地说，是涉及一种将太阳能热能与沼气发电机组释放的热能相吸收，将吸收后的热能并应用于沼气罐体增温的一种太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统。

背景技术： 

沼气工艺利用粪便、污泥和生活垃圾等废弃物进行发酵，实现废弃物降解后的再利用，其产生高热值沼气也是一种高效、清洁的可再生新能源。因此，沼气在应对能源危机和解决环境问题上面具有多重效益。但当厌氧反应器在较高负荷下运行时，沼气的温度波动范围要保持在+2℃/d之内，否则将影响厌氧产气过程，使产气效率明显降低。因此，沼气在寒冷地区的应用要考虑其发酵温度的稳定性。在寒冷气候条件下的，研究沼气工程的增温技术以维持发酵过程的稳定具有一定的实际意义。

发明内容： 

本发明就是针对上述问题，基于北方地区沼气工程中发酵罐体受寒冷气候条件的影响而影响发酵，且单一的增温方式热利用效率低和运行成本高等缺点，提供了一种太阳能与发电机组余热复合的沼气增温系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明将太阳能集热设备与沼气发电机组的尾气热吸收装置相结合，形成一种高效率的热水循环加热系统，进而达到沼气发酵罐体增温的目的。 

包括电动水泵、缸套水热交换器、气体发动机、发电机、废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀； 

电动水泵依次与缸套水热交换器、气体发动机、发电机相连，电动水泵和缸套水热交换器通过冷水管相连，缸套水热交换器和气体发动机之间、气体发动机与发电机之间均设置了冷水管和热水管；外循环冷水经由电动水泵进入缸套水热交换器加热，提升冷水温度以防止冷水温度过低导致气体发动机内温差过大产生热应力损坏气体发动机；

电动水泵的一端通过三通Ⅰ与外循环冷水相通，三通Ⅰ的另一端经由热水管依次与阀门Ⅰ、三通Ⅱ、缸套水热交换器相连；三通Ⅱ的另一端通过阀门Ⅱ与废气热交换器相连；缸套水热交换器流出的热水经由阀门Ⅱ分为两部分，一部分对外循环冷水进行初步混合预热，另一部分进入废热交换器中与气体发动机尾气进行气-水热交换，进入太阳能集热器中；

气体发动机的另一端依次与废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀、发电机相连。

所述的太阳能集热器上设置了温度传感器Ⅰ，所述的太阳能蓄热水箱上设置了温度传感器Ⅱ和电加热，所述的自力式电控温度控制阀上设置了温度传感器Ⅲ。 

所述的太阳能集热器和太阳能蓄热水箱间的一根管道上设置了阀门Ⅳ，另一根管上设置了阀门Ⅴ和温差循环泵；当温度传感器Ⅰ与温度传感器Ⅱ温度差超过5℃时阀门Ⅴ开启，温差循环泵启动对太阳能集热器与太阳能蓄热水箱进行强制水循环； 

所述的废气热交换器和太阳能集热器间设置了阀门Ⅲ。

所述的沼气增温保温系统和自力式电控温度控制阀通过三通Ⅲ相连，三通Ⅲ的另一端与阀门Ⅵ相连。 

所述的温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ的控温范围为5℃，所述的温度传感器Ⅲ的控温范围为-20℃～120℃。 

附图说明：

图1为本发明的结构框图。 

本发明的有益效果： 

本发明将沼气发电机组和太阳能热水系统相结合，既可减小投入，又可根据所需要的增温能量进行适当的调控，在实际应用中具有可操作性和应用的可行性，具有经济性和实用性双重效益。为寒冷气候条件下沼气工程的常年稳定运行提供保障。

具体实施方式： 

包括电动水泵、缸套水热交换器、气体发动机、发电机、废气热交换器、太阳能集热器、太阳能蓄热水箱、沼气增温保温系统、自力式电控温度控制阀；

电动水泵依次与缸套水热交换器、气体发动机、发电机相连，电动水泵和缸套水热交换器通过冷水管相连，缸套水热交换器和气体发动机之间、气体发动机与发电机之间均设置了冷水管和热水管；外循环冷水经由电动水泵进入缸套水热交换器加热，提升冷水温度以防止冷水温度过低导致气体发动机内温差过大产生热应力损坏气体发动机；

电动水泵的一端通过三通Ⅰ与外循环冷水相通，三通Ⅰ的另一端经由热水管依次与阀门Ⅰ、三通Ⅱ、缸套水热交换器相连；三通Ⅱ的另一端通过阀门Ⅱ与废气热交换器相连；缸套水热交换器流出的热水经由三通阀分为两部分，一部分对外循环冷水进行初步混合预热，另一部分进入废热交换器中与气体发动机尾气进行气-水热交换，进入太阳能集热器中；