[发明专利]一种沼气厌氧发酵池余热利用及增温系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种沼气厌氧发酵池余热利用及增温系统，具体是一种基于混凝土预埋盘管一体化辐射末端的直膨式热泵系统，利用沼渣沼液余热为沼气厌氧发酵池增温。

背景技术

随着全球大量使用煤炭，石油等化石能源所出现的问题，包括资源的有限性和环境问题，许多国家将生物质能作为重要的能源予以重视；而沼气作为我国农村常用的一种生物质能源，其开发利用是解决能源紧张形势下农村能源供应问题的有效举措，其发展日益受到国家的重视。

沼气的生产与温度密切相关，沼气发酵有低温发酵、中温发酵和高温发酵三种模式，低温发酵效率低，而高温发酵由于要求温度较高50-60℃，实际操作中不易达到，因此大多数沼气工程采用中温发酵模式，控制发酵池温度为35℃；在寒冷季节，由于环境温度过低，发酵微生物的活性降低，沼气池产气量很少，甚至不产气，严重制约了沼气在农村的使用和推广。

关于沼气厌氧发酵池加温提高产气的公开文献如下；

现有公开的“一种暖通系统、沼气池及为沼气池增温的方法”(申请号201210275912. 0；公开号为CN 102851202 A，设计了一种利用暖通系统为沼气池增温的方法，暖通系统包括地源热泵，将地源热泵末端与沼气池相连，在沼气池底部设置暖盘管、池壁缠绕毛细管，通过末端向沼气池输送热量，实现为沼气池增温。

现有公开的 “一种空气能热泵沼气池”发明专利，设计了一种利用空气能热泵为沼气池增温结构，空气能热泵中的能量传导介质吸收环境中的热量，在其由气态转化为液态的过程中将热量传递给水，水通过循环管加热厌氧发酵池促进厌氧发酵。

现有公开的 “一种用地源/空气源热泵途径加温沼气池的系统和控制方法”，设计了一种充分利用土壤热能以及空气中的热能为沼气池增温的方法，地源热泵、空气源热泵既可以单独使用，也可以联合使用，以温度传感器控制机组运行，该系统及方法适用于中等规模沼气工程。

现有公开的一种“恒温发酵沼气池的太阳能一热泵联合加热系统”，设计了一种太阳能一热泵联合加热、酸化池、废液池和水箱联合储热、相变材料模块保温的恒温发酵系统，体积小、热效率高。

上述公开文献从不同角度提出了为沼气厌氧发酵池增温的加热系统以及装置，然而均未曾考虑到给发酵池增温时使用加热盘管容易结垢的问题，事实上由于发酵液黏度高，加热盘管不管是设在发酵池池底亦或是缠绕在池壁，使用一段时间后都会在其表面结垢，使得传热效率急剧衰减，此外沼气工程每天都会排出大量的沼渣沼液，排出的沼渣沼液温度大约在35℃左右，十分接近沼气厌氧发酵所需温度，余热利用潜力巨大。

发明内容

本发明要解决的具体问题是：由加热盘管结垢而导致的换热效率急剧衰减的问题；沼渣沼液余热高效利用题；为此，本发明提供一种沼气厌氧发酵池余热利用及增温系统。

上述一种沼气厌氧发酵池余热利用及增温系统的技术方案如下。

一种沼气厌氧发酵池余热利用及增温系统，包括厌氧发酵池部分、热泵/泵机组部分、沼渣沼液池部分三部分构成，其特征在于：

所述厌氧发酵池部分包括位于厌氧发酵池池体中的混凝土预埋盘管一体化辐射末端Ⅰ；所述热泵/泵机组部分包括热泵压缩机、膨胀阀以及氟泵；所述沼渣沼液池部分包括位于沼渣沼液池池体中的混凝土预埋盘管一体化辐射末端Ⅱ；

位于所述沼渣沼液池池体中的辐射末端Ⅱ入口与位于所述厌氧发酵池池体中的所述辐射末端Ⅰ出口之间以两条环路相连通，一条依次为辐射末端Ⅰ出口、膨胀阀和辐射末端Ⅱ入口；另一条依次为辐射末端Ⅰ出口、氟泵、阀门Ⅰ和辐射末端Ⅱ入口；

位于所述沼渣沼液池池体中的辐射末端Ⅱ出口与位于厌氧发酵池池体中的辐射末端Ⅰ入口之间以两条环路相连通，一条依次为辐射末端Ⅱ出口、热泵压缩机、辐射末端Ⅰ入口；另一条依次为辐射末端Ⅱ出口、阀门Ⅱ和辐射末端Ⅰ入口。

进一步的技术方案如下。

所述辐射末端Ⅰ与辐射末端Ⅱ是与池体混凝土一起浇筑而成。

所述增温系统是通过直膨式热泵系统利用沼渣沼液余热为厌氧发酵池增温。

所述厌氧发酵池中设有温度传感器，所述温度传感器将实时测量的厌氧发酵池内的温度输入至控制器，控制器控制阀门Ⅰ、阀门Ⅱ和氟泵的开关状态，控制压缩机和膨胀阀的工作状态。

所述厌氧发酵池底部、池体四周及顶部均进行保温处理。

上述一种沼气厌氧发酵池余热利用及增温系统，与现有技术相比，具有如下特点：