[发明专利]一种双热能增温型沼气系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种沼气工程，尤其涉及一种双热能增温型沼气系统，具体适用于实现沼气工程的六高四低效果，“六高”指高浓度、高温度、高搅拌率、高产气率、高节能与高性价比，“四低”指罐体低、投资低、危险性低、运行成本低。

背景技术

目前，中国的大中型沼气工程采用的都为传统的USR或CSTR工艺，这些工艺不仅浓度低（TS 3%–5%）、温度低（10–25℃）、产气率低（单位容积产气率为0.3–0.5m3/m3·d左右），而且在关键设备上存在能耗大、效率低、冬季不能正常运行等问题，节能减排效益和循环经济效益受设备的制约也不能充分显现。相对而言，发达国家的大中型沼气工程采取的工艺却不仅具有高浓度（TS 8–12%），中高温（中温38℃或高温53℃）、产气率高（单位容积产气率在2m3/m3·d左右）的优点，而且能实现常年稳定运行，即使在零下20℃的冬季环境中，其产气发电仍很稳定，节能减排效益显著。由此可见，我国沼气工程的整体水平与发达国家相比存在较大差距，该情况已延续几十年，急需改变！

中国专利授权公告号为CN101597562B，授权公告日为2012年2月22日的发明专利公开了一种大中型沼气工程二级厌氧发酵与发电系统，属于沼气生产装置，它包括预处理池、一级发酵池、二级发酵池和沼渣池；预处理池由进料管与USR反应器连通，该USR反器由溢流管和导气管与二级发酵池连通，USR反应器和二级发酵池各由排渣管与沼渣池连通，该二级发酵池通过沼气净化装置向发电机供气。虽然该发明实现了沼气发酵由小型生产模式向集中高效的大型模式转化，具有成本低、废水处理效率高等优点，但它仍具有以下缺陷：

首先，该发明中的预处理池只是简单的沉淀池，粪水经它预处理后难以获取较高浓度的发酵液，而发酵液浓度低不仅会降低产气率，而且会增加发酵罐的体积，发酵罐体积增大不仅会提高投资运行成本，而且会大大的增加能耗，节能性差。因此该发明不仅浓度低、产气率低，而且罐体高、投资运行成本高、节能性差。

其次，该发明中USR反应器的罐壁是装填有保温隔热材料的夹层结构，且在夹层中设置有与锅炉相通的热水管以增温发酵罐，由于该设计中的锅炉是普通锅炉，封闭性不强，在燃烧过程中会有大量火星产生，难以应用在发酵罐的附近，否则会发生爆炸，必须在安全规范以上的距离(20米以上)才能为发酵罐增温，这种模式会造成40%–50%的热能从烟囱、炉体释放和在远程输送过程中被损耗掉，节能性较差；此外，该种保温设计没有充分利用太阳能，白白浪费了现有的环保型能源。因此该发明不仅节能性差，而且没充分利用太阳能。

再次，该发明利用沼气净化装置中水封器、脱硫器、脱水器对发酵罐中产出的沼气进行气水分离，不仅设备多、成本高、能耗高，而且只具备气水分离这一个功能，功能较少、性价比较低。因此该发明不仅成本高、节能性差，而且功能较少、性价比较低。

第四，该发明只在二级发酵池的侧部设置有一个搅拌机，由于该搅拌机为普通搅拌机，且只能在侧部进行搅拌，总体搅拌效率较差。因此该发明的搅拌率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的低浓度、低温度、低搅拌率、低产气率、低节能、低性价比、投资运行成本高的缺陷与问题，提供一种高浓度、高温度、高搅拌率、高产气率、高节能、高性价比、投资运行成本低的六高双热能增温型沼气工程。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种双热能增温型沼气系统，包括发酵罐、进料装置、沼气净化装置与沼渣处理装置，所述发酵罐上设置有进料口、沼气口与溢流口，进料口通过进料泵与进料装置相通，沼气口通过沼气管与沼气净化装置相通，溢流口通过溢流管与沼渣处理装置相通，且在发酵罐上还设置有增温装置与搅拌装置；

所述增温装置包括太阳能增温装置与辅助热能增温装置，该辅助热能增温装置与太阳能增温装置均为圆弧形结构，太阳能增温装置绕罐体的南侧壁设置，辅助热能增温装置绕罐体的北侧壁设置，且辅助热能增温装置、太阳能增温装置的顶部均设置有平台；所述太阳能增温装置、辅助热能增温装置、平台、地面与罐体的侧壁共同形成封闭结构，且罐体侧壁的颜色为黑色。

所述太阳能增温装置是一号太阳能增温房，所述辅助热能增温装置是生物能增温房，且生物能增温房的宽度是一号太阳能增温房宽度的2–3倍；

所述一号太阳能增温房包括弧形的透明玻璃墙与封闭门，透明玻璃墙绕南侧壁设置，透明玻璃墙的两端各设置一封闭门，透明玻璃墙的顶部设置有平台，且透明玻璃墙、封闭门、平台、地面与南侧壁共同形成一封闭结构；