[发明专利]一种基于生物质的电热气肥多联产综合能源系统

说明书

本发明公开了一种基于生物质的电热气肥多联产综合能源系统，利用生物质锅炉燃烧生物质产生高温高压蒸汽，大部分蒸汽直接发电，抽汽进行沼气池的加热和保温，锅炉燃烧产生的灰渣用于调节沼气池的PH值，通过沼气池温度和PH值的调节，保证了沼气池的产气效率；锅炉燃烧的灰渣和沼气池的沼液、沼渣还可以进行有机化肥的生产。因此本系统不仅仅解决了沼气池高效产气的问题，而且实现了沼渣、灰渣的综合利用，生物质锅炉热量的充分利用，通过生物质生产了电、热、气、肥，实现了能源的综合利用，有效促进碳达峰、碳中和的实现。

技术领域

本发明属于农村生物质综合利用领域，具体涉及一种基于生物质的电热气肥多联产综合能源系统。

背景技术

生物质能是指绿色植物经光合作用生成的生物物质和其他有机质转化成的能源，能够直接当作燃料或转换成气态或液态燃料的载能体。我国拥有丰富的生物质资源，在生物质能源开发利用方面具有先天的优势。农村的生物质能资源主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。我国是一个农业大国，农村人口基数庞大，广大农村地区拥有丰富的生物质资源，生物质能在农村生活用能结构中约占40％的比例，这说明在今后很长一段时间内，生物质能将在我国农村能源结构中扮演非常重要的角色。

当前生物质的利用主要由生物质锅炉燃烧和沼气池发酵两种技术。然而，生物质电厂发展过程也逐渐暴露出发电供能模式单一，灰渣难处理，余热浪费且与农村循环经济互动性差等问题，依靠生物质发电单一能源系统难以解决。生物质厌氧发酵制天然气技术同样是一种大规模的生物质能转化利用技术，但其在寒冷地区运行过程中始终需要外部热源以维持适合温度，发酵后的沼液沼渣处理易造成二次污染且直接应用存在理化指标不合格问题。以上问题严重制约着生物质的发展。

发明内容

本发明针对现有生物质利用技术存在的灰渣出力、余热利用、冬季发酵等问题，提供一种基于生物质的电热气肥多联产综合能源系统，通过多种能源的综合供应，保证了沼气池无论在什么天气条件下都能够保持温度的相对稳定，既节省了能源，又能够提高产气效率。

一种基于生物质的电热气肥多联产综合能源系统，包括生物质锅炉、汽轮机、沼气池循环水加热器、沼气池循环水水泵、沼气池内加热盘管、沼气存储罐、沼气池温度控制器，以及连接各系统的管路。所述生物质锅炉1用于燃烧生物质燃料产生高温高压蒸汽，用于驱动汽轮机发电；所述汽轮机2为具有对外供热抽汽口的抽汽式汽轮机，用于驱动发电机发点；所述发电机6用于产生电能，并入电网；所述凝汽器3用于冷凝汽轮机排汽；所述回热加热器4用于加热锅炉给水；所述沼气池循环加热器7用于通过汽轮机抽汽加热沼气池循环水；所述沼气池循环水水泵8用于驱动沼气池循环水在沼气池板式换热器和加热器之间流动；所述板式换热器9用于通过循环水加热沼气池温度；所述沼气池10用于生物质发酵，产生沼气；所沼气池储罐11用于储存沼气池发酵产生的沼气；所述有机肥加工5，基于生物质直燃灰渣、沼气池沼液和沼渣制备复合炭基有机肥；所述沼气池温度及PH值控制器13，用于通过调节循环水流量和锅炉灰渣加入量，来分别调整沼气池的温度和PH值，使沼气池始终处于高效运行区间。

生物质锅炉1容量大，抽汽参数高，因此一台生物质锅炉可以配合多个沼气池实现温度的调节，图中所示3个沼气池只是示例。

沼气池循环水加热器7采用管板-U型管束卧式加热器，适用汽水间的换热，不同沼气池的加热器并联连接，加热器疏水并联汇聚后返回锅炉给水。

沼气池10中，安装板式换热器，适合水水之间的高效换热，同时安装搅拌器12，使沼气池内温度分布均匀；

沼气池10中，安装温度测点、PH值测点，信号接入控制器13；

沼气池循环水水泵8采用变频泵，通过频率改变，调节进入沼气池板式换热器的流量，进而调节沼气池内的温度；