[发明专利]太阳能加热的回热型高效沼气生成系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳热能与生物质能等可再生能源利用技术领域，特别是涉及一种太阳能加热的回热型高效沼气生成系统。

背景技术

沼气是一种优质、高效、绿色、环保的燃料，替代传统能源的前景非常广阔。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作为内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。

然而，目前我国农村一般采用的沼气系统多为常温自然发酵，厌氧发酵系统内温度受时间、季节、气候变化影响比较大，沼气产气量很不稳定。大部分农村厌氧发酵系统冬、春两季无法使用。这些问题严重影响了沼气技术的利用和推广。

研究发现生物质在10～60℃的范围内均可厌氧发酵生产沼气。一般温度愈高，微生物活动愈旺盛，产气量愈高。低于10℃或高于60℃都严重抑制微生物生存、繁殖，影响产气，而在37℃和53℃附近生物质厌氧发酵各存在一个产沼气高峰点。另外，我国冬夏两季太阳能集热器经济性集热温度分别在60℃左右和90℃左右，这两个产气高峰对应的温度为太阳能集热器作为生物质厌氧发酵加热装置成为可能。因此，太阳能低温热利用系统和沼气生产系统可以有机地集成为新型太阳能加热的沼气生产系统。

关于太阳能加热的恒温沼气生产装置或系统，国内提出了许多相关的发明专利。

中国发明专利“生物质能-沼气发酵-太阳能集成利用系统”(专利号：200710014670)涉及一种生物质能-沼气发酵-太阳能集成利用系统，由生物质气化单元、沼气厌氧发酵单元、中央集成控制单元、太阳能光热单元、生物质燃气供热单元、生物质燃气和沼气自动混合单元、燃气输配和燃气用户单元组成，中央控制单元与其余单元分别连接，生物质气化单元分别生物质燃气供热单元及生物质燃气和沼气自动混合单元相连，沼气厌氧发酵单元与生物质燃气和沼气自动混合单元相连，生物质燃气和沼气自动混合单元与燃气输配和燃气用户单元相连，太阳能光热单元和生物质燃气供热单元分别与沼气厌氧发酵单元相连。

中国发明专利“大中型太阳能诏气发酵罐”(申请号200610047456.9；公开号CN 1908151A)设计了一种大中型太阳能沼气发酵罐设备，它利用太阳能房为罐体储热保温并在罐体内装置热水加热器，实现中温发酵工艺。

中国实用新型专利“沼气池太阳能恒温发酵装置”(申请号：200620020785)设计了一种沼气池太阳能恒温发酵装置在沼气发酵池、发酵池进、出料口内安装相互连通的散热管，散热管两端分别与进、出液分水器接通，阳光调温器的进、出液口分别与进液输导管和进液分水器连接，进液输导管与太阳能采光集热器上出液口连接，出液输导管两端分别连接在出液分水器和太阳能采光集热器下进液口上，循环泵固配在出液输导管上。

中国发明专利“以人粪沼气与太阳能作为热电联产系统能源的方法及设备”(申请号200610039743)涉及一种以人粪沼气与太阳能作为热电联产系统能源的方法及设备，本发明方法，以太阳集热器获得100℃以上的热水，通过换热管加热人粪沼气发生器，使人粪沼气发生器内的发酵温度保持在55℃-60℃，获得沼气发生率为2.5-3.5m3/(m3天)的高产量沼气，沼气为区域热电联产供应的能源。本发明装置它包括有太阳能采集装置、沼气反应装置、蒸汽发电装置。实现了人粪发酵产生沼气必须通过高温的要求，同时也保证了给发酵池提供能量的需要，本发明人粪的沼气产量约为0.43m3/kg，畜类粪便的沼气产量在0.12-0.35m3/kg。高温(45～55℃)沼气发酵池(消化器)的沼气产气率是低温(＜35℃)沼气池的2.5-3倍。

中国实用新型专利“太阳能中高温沼气池”(专利号200520096355；授权公告号C N 200946148)公开了一种太阳能中高温沼气池，它是由保温发酵罐、太阳能集热器、进出料管、四通三相分离器及支架等组成。所述的保温发酵罐上装四通三相分离器，四通三相分离器的下管为升流管，上管为导气管，两侧分别为回流管和出料管(溢流管)，导气管接贮气装置，进料管通发酵池底部。所述的太阳能集热器为多根集热管并联组成接发酵罐底部，发酵罐底部备有排沉渣口，装置配支架满装料于太阳充足处，密闭情况下发酵产生沼气。沼气穿过升流管时形成自动内循环，在内循环的过程中实现自动进料自动出料，同时将集热器吸收的太阳热能传给料液，温度控制不超过55℃。