[实用新型]利用生物质发电的系统

说明书

技术领域

本实用新型属于发电技术领域，涉及一种发电系统，尤其涉及一种利用生物质发电的系统。

背景技术

能源危机和生态危机一直困扰着世界各国政府，同样也困扰着中国政府，特别是中国是农业大国，几亿农民的增产增收也一直纠结着各级政府。多年来的探索虽有所成效，但一直没有重大突破。

应用能态科学与工程的思维和视角，通过对现存农业食品生产经济模式的分析，结合自然能源的特征，发现自然能源和食品生产具有非常相似的特征。可以得出结论：自然能源的生产基地在农村，完全可以在农村建立食品和自然能源联产的新农村经济模式，称之为能态农业经济或农村能态经济。

从技术层面看，几项主流自然能源发电技术已经成熟：10kw太阳能聚热斯特林发电机已实现商业化；风力发电机也已实现商业化；生物质制沼气已普及多年。所存在的问题是，这些可大量获取的自然能源的储存一直困扰着人类。

为了有效利用农村中大量存在的秸秆和畜禽排泄物，一些地区的农村开始利用秸秆和畜禽排泄物制造沼气。沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。

沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50～70%，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6～20.8%（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。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。

沼气是一些有机物质，在一定的温度、湿度、酸度条件下，隔绝空气（如用沼气池），经微生物作用（发酵）而产生的可燃性气体。它含有少量硫化氢，所以略带臭味。发酵是复杂的生物化学变化，有许多微生物参与。

反应大致分两个阶段：（1）微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质，如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。（2）由甲烷菌种的作用，使一些简单的物质变成甲烷。要正常地产生沼气，必须为微生物创造良好的条件，使它能生存、繁殖。

沼气池必须符合多种条件。首先，沼气池要密闭。有机物质发酵成沼气，是多种厌氧菌活动的结果，因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气，不透气、不渗水。其次，沼气池里要维持20～40℃，因为通常在这种温度下产气率最高。第三，沼气池要有充足的养分。微生物要生存、繁殖，必须从发酵物质中吸取养分。在沼气池的发酵原料中，人畜粪便能提供氮元素，农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。第四，发酵原料要含适量水，一般要求沼气池的发酵原料中含水80%左右，过多或过少都对产气不利。第五，沼气池的pH值一般控制在7～8.5。

人们对沼气的利用主要是通过使其燃烧的方式获得能量，能源的利用率较低。此外，利用沼气发电的技术也确有存在，但现有的发电系统是通过沼气燃烧的方式进行热能发电，能量转化效率较低，因此未能广泛应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种利用生物质发电的系统，可将生物质转化为电能，提高能量转化效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种利用生物质发电的系统，所述系统包括：

沼气制备子系统，用以以生物质为原料、在隔绝空气的条件下，利用甲烷细菌使有机物发酵生成沼气；沼气制备子系统包括生物质发酵容器、与生物质发酵容器连接的沼气输送管道；

甲醇制备子系统，与沼气输送管道的沼气出口连接，用以从生成的沼气中提取出甲烷，将甲烷氧化生成甲醇；所述甲醇制备子系统包括甲烷提取装置、甲烷氧化装置；所述甲烷提取装置与沼气输送管道的沼气出口连接，从生成的沼气中提取出甲烷；所述甲烷氧化装置与甲烷提取装置的出口连接，将甲烷氧化生成甲醇；

氢气制备子系统，与甲醇制备子系统的甲醇出口连接，用以利用生成的甲醇和水混合制得氢气，或者直接通过生成的甲醇制得氢气；

氢气发电子系统，与氢气制备子系统的氢气出口连接，用以利用制得的氢气发电。

作为本实用新型的一种优选方案，所述氢气发电子系统为氢气发电机。