[发明专利]基于余热回收的沼液预热缓存装置及其预热方法

说明书

一种基于余热回收的沼液预热缓存装置及其预热方法是一种重力作用下的排出沼液缓存与进料沼液预热一体化换热器系统，所述一体化换热器系统是利用沼气厌氧发酵后排出的沼液所携带的余热为沼气厌氧发酵系统增温，主要包括沼液预热缓存一体化池体、重力换热器及控制系统、辅助加热系统。本装置以排料沼液余热作为热源，以重力驱动排料沼液进入换热器与进料换热，减少了发酵系统增温所需总能量的49%，节能效果显著，同时实现了排料沼液固液分离，延长了换热器的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种沼气厌氧发酵增温装置及其控制方法，具体是一种利用沼气厌氧发酵完成后排出的沼液所携带的余热为沼气厌氧发酵系统增温的装置及其控制方法。

背景技术

随着经济的快速发展，能源的有限，环境的污染使世界各国开始将目光聚集到新能源领域并积极探索可持续能源技术。沼气作为一种绿色清洁可再生能源具有极大的开发利用潜力。

沼气的生产与温度密切相关，在适宜的温度范围内才能实现较高的产气率。沼气发酵有低温发酵10-26℃、中温发酵28-40℃、高温发酵46-60℃三种模式，低温发酵效率低，而高温发酵由于要求温度较高，为了维持高温发酵条件，需要向系统输入较多的热量，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，严重制约了沼气的使用和推广。

中国关于沼气厌氧发酵池加温提高产气的主要方法专利如下：

中国发明专利“一种暖通系统、沼气池及为沼气池增温的方法”，申请号201210275912.0，授权公开号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。

中国发明专利“一种空气能热泵沼气池”，申请号201010116540.8授权公开号CN101775355 A，设计了一种利用空气能热泵为沼气池增温的方法。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。

中国发明专利“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”，申请号201010276572. 4，授权公开号CN 101974420 A，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。该专利适用于中等规模沼气工程。

中国发明专利“恒温发酵沼气池的太阳能一热泵联合加热系统”，申请号201610302153.0，授权公开号CN 105907635 A，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。

中国发明专利“一种利用余热生产沼气的热能再利用装置及其运行方式”，申请号201310277954.2，授权公开号CN 103304123 A，设计了一种利用沼液余热预热进料的换热装置，可以将进料温度提高15℃。

上述专利从不同的方面提出了为沼气厌氧发酵池增温的加热系统和装置，然而这些为沼气厌氧发酵池增温的加热系统和装置几乎不涉及沼液余热利用。事实上，沼气工程每天都会排出大量发酵完的沼液，排出的沼液温度约在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，同时，如果将这部分沼液直接排到环境中还会造成环境热污染。鉴于上述描述，如何合理利用沼液余热是现在沼气发酵过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题之一是排料沼液余热如何回收并用于为发酵系统增温的问题；之二是由于沼液粘度高导致的换热效率不高的问题。