CN112342135A - 一种高效生物质能热转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效生物质能热转换装置，包括依次设置的生物发酵单元、存料单元和燃烧换热单元，所述存料单元四周环形分布多个生物发酵单元，所述生物发酵单元包括底板和固定于底板上端面的发酵罐，所述发酵罐的上端通过多个螺栓连接有封盖，所述封盖的上端中心位置焊接连接有进气管，所述进气管上连接有排气单向阀。本发明可实现中立的存料单元，存料单元内的存储罐可对周向分布的多个发酵罐产生的可燃气体进行收集，存储罐的内可对大量的可燃气体的进行暂存，同时将可燃气体进行缓冲，保证送料管可稳定排出可燃气体，保证燃烧盘的稳定可燃气体燃烧，微生物有机发酵效率高，生物质能利用率高。

Description

一种高效生物质能热转换装置
技术领域
本发明涉及新能源利用技术领域，特别是涉及一种高效生物质能热转换装置。
背景技术
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物，生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量，这些植物以生物质作为媒介储存太阳能，属再生能源。据计算，生物质储存的能量比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。19世纪后半期以前，人类利用的能源以薪柴为主。当前较为有效地利用生物质能的方式有：(1)制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸秆、水、人畜粪便，通过厌氧消化产生可燃气体甲烷，供生活、生产之用。(2)利用生物质制取酒精。当前的世界能源结构中，生物质能所占比重微乎其微。
农业生物质能资源包括农业资源和生活各种有机污水，农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆，农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类，生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。
现有的生物质能源利用率较低，微生物发酵速率较慢，无法提供稳定的可燃气体甲烷，普通的微生物发酵装置结构简单，在更换发酵物料时容易带走大量的发酵微生物，让微生物发酵速率变慢，影响生物质能的转换，且普通的发酵装置提供微生物繁殖时需要的充足氧气和无氧发酵时的搅拌和甲烷的快速导出，使用效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效生物质能热转换装置，实现提供稳定的可燃气体，无氧发酵快速高效，多个发酵单元联合作业，实现高效生物质能的利用。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高效生物质能热转换装置，包括依次设置的生物发酵单元、存料单元和燃烧换热单元，所述存料单元四周环形分布多个生物发酵单元；
所述生物发酵单元包括底板和固定于底板上端面的发酵罐；
所述发酵罐的上端通过多个螺栓连接有封盖，所述封盖的上端中心位置焊接连接有进气管，所述进气管上连接有排气单向阀；
所述发酵罐的底部贯穿连接有泵气管，所述泵气管的一端连接有分布盘；
所述发酵罐的底部一侧固定连接有密封阀的排料管，所述发酵罐外壁焊接连接有支撑杆，所述支撑杆的另一端固定连接有进料斗；
所述存料单元包括存储罐和焊接连接在存储罐上端的送料管；
所述存储罐的底部固定连接有底座，所述送料管焊接在存储罐上端中心位置；
所述燃烧换热单元包括燃烧盘，所述燃烧盘的一侧固定连接有送料管。
进一步的，所述底板的底部螺纹连接有四个可调支座，四个所述可调支座为矩形分布，所述底板的上端一侧固定连接有泵体，所述泵体的出气口与泵气管连接，所述泵体进气口接入两个进气管道。
进一步的，所述分布盘的内部为中空设置，所述分布盘的上端活动卡接有多个活动塞，所述活动塞为伞型设置，所述分布盘上端面设置与活动塞卡接的限位槽。
进一步的，所述发酵罐的内壁焊接连接有放置环，所述放置环的内部卡接连接有夹紧盘，所述夹紧盘设置两个，两个所述夹紧盘之间连接多个锁紧螺杆，两个所述夹紧盘之间卡接连接有微生物基板，所述微生物基板为多孔疏松材质，所述微生物基板为弧形设置。
进一步的，所述进料斗的上端为一侧开口设置，所述进料斗的通过倾斜进料管连接发酵罐上端一侧，所述进料斗的内部活动卡接连接有主动轴体和从动轴体，所述进料斗的一侧固定连接有电机，所述电机的输出端与主动轴体的一端转动连接，所述主动轴体和从动轴体上设置匹配啮合的粉碎齿。
进一步的，所述存储罐的内部为中空设置，所述存储罐的设置高度大于发酵罐设置高度，所述存储罐上设置多个与进气管相匹配的管槽。
进一步的，所述燃烧燃烧盘的内部为中空设置，所述燃烧盘的上端面设置有多个出气口，所述出气口在燃烧盘上为均匀环形分布。
进一步的，所述燃烧盘的上端连接有换热盖体，所述换热盖体的中心位置设置有热流孔。
进一步的，所述换热盖体为弧形设置，所述换热盖体的内部嵌入连接有冷进料管和热出料管，所述冷进料管和热出料管螺旋贴合连接在换热盖体内部。
进一步的，所述燃烧盘的上端固定连接有多个进风板，多个所述进风板之间形成多个进风口，多个所述进风板在燃烧盘上为周向分布。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
1.本发明通过设置中立的存料单元，存料单元内的存储罐可对周向分布的多个发酵罐产生的可燃气体进行收集，存储罐的内可对大量的可燃气体的进行暂存，同时将可燃气体进行缓冲，保证送料管可稳定排出可燃气体，保证燃烧盘的稳定可燃气体燃烧，燃烧换热稳定；
2.本发明通过发酵罐内部卡接连接有夹紧盘，两个夹紧盘之间放置有多个弧形的微生物基板，微生物基板上种有均匀分布的所需的菌种群，微生物基板可提供微生物是附着点，可提供大量的微生物繁殖，同时在更换有机物质时，可保留微生物种群，便于微生物的下次发酵，发酵罐的底部联通连接有泵气管，泵气管一端连接分布盘，分布盘可对气体进均布，在有机物初步添加时，需要微生物繁殖时，通过泵体将氧气通过泵气管泵入内部，促进微生物的快速繁殖，在微生物无氧发酵时，将外部可燃气体回流泵入，对发酵罐内部有机物进行搅拌，同时将有机物内部的气体携带导出，提高可燃气体出料率；
3.本发明通过燃烧盘通过多个出气口进行均匀导出可燃气体，点火装置进行点火，燃烧盘上端固定连接有进风板和换热盖体，进风板之间形成进风槽，氧气与可燃气体充分接触，释放热量与冷进料管和热出料管内部的换热介质进行换热，冷进料管为螺旋设置，可提高介质的热交换时间，同时对热量进行充分的吸收，中间的出气口便于热流的导出，换热效果好。
附图说明
图1为本发明的整体立体结构示意图；
图2为本发明平面结构示意图；
图3为本发明的发酵罐的立体结构示意图；
图4为本发明的发酵罐平面结构示意图；
图5为本发明的漆发酵罐仰视结构示意图；
图6为本发明的燃烧换热单元立体结构示意图；
图7为本发明的发酵罐内部结构平面示意图；
图8为本发明的微生物基板***连接示意图；
图9为本发明图7中B处放大结构示意图；
图10为本发明的进料斗立体结构示意图；
图11为本发明图10中A-A剖面连接示意图。
图中：1、生物发酵单元；101、底板；102、发酵罐；103、封盖；104、泵气管； 105、分布盘；106、活动塞；107、放置环；108、夹紧盘；109、锁紧螺杆；110、微生物基板；111、排料管；112、支撑杆；113、进料斗；114、电机；115、主动轴体；116、从动轴体；117、进气管；118、排气单向阀；119、泵体；120、可调支座；2、存料单元；21、存储罐；22、送料管；23、底座；3、燃烧换热单元；31、燃烧盘；32、出气口；33、换热盖体；34、冷进料管；35、热出料管；36、热流孔；37、进风板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，一种高效生物质能热转换装置，包括依次设置的生物发酵单元1、存料单元2和燃烧换热单元3，存料单元2四周环形分布多个生物发酵单元1，生物发酵单元1进行有机物的微生物发酵，产生可燃的甲烷等混合气体，存料单元2对多个生物发酵单元1产生的可燃气体进行收集，存料单元2将可燃气体均匀导入燃烧换热单元3 内部，通过燃烧换热单元3进行均匀快速燃烧换热，生物发酵单元1包括底板101和固定于底板101上端面的发酵罐102，发酵罐102的上端通过多个螺栓连接有封盖103，封盖103的上端中心位置焊接连接有进气管117，进气管117上连接有排气单向阀118，发酵罐102的底部贯穿连接有泵气管104，泵气管104的一端连接有分布盘105，发酵罐102的底部一侧固定连接有密封阀的排料管111，发酵罐102外壁焊接连接有支撑杆 112，支撑杆112的另一端固定连接有进料斗113，存料单元2包括存储罐21和焊接连接在存储罐21上端的送料管22，存储罐21的底部固定连接有底座23，送料管22焊接在存储罐21上端中心位置，燃烧换热单元3包括燃烧盘31，燃烧盘31的一侧固定连接有送料管22。
优选的，存料单元2的周围分布连接有多个生物发酵单元1，生物发酵单元1可将导入的有机物通过无氧发酵产生可燃气体，可燃气体通过进气管117导入存储罐21，存储罐21的内可对大量的可燃气体的进行暂存，同时将可燃气体进行缓冲，保证送料管22可稳定排出可燃气体，保证燃烧盘31的稳定可燃气体燃烧，燃烧换热稳定。
本实施例中，如图3-图5所示，底板101的底部螺纹连接有四个可调支座120，四个可调支座120为矩形分布，底板101的上端一侧固定连接有泵体119，泵体119的出气口与泵气管104连接，泵体119进气口接入两个进气管道。
优选的，底板101可通过四个可调支座120进行整体高度调节，便于生物发酵单元1整体的调整放置，便于使用多种安装环境，底板101上的泵体119可将气体通过泵气管104泵入生物发酵单元1内部，泵气管104连接有止回阀，阻止内部流体回流，在有机物初步添加时，需要微生物繁殖时，通过泵体119将氧气通过泵气管104泵入内部，促进微生物的快速繁殖，在微生物无氧发酵时，将外部可燃气体回流泵入，对发酵罐 102内部有机物进行搅拌，同时将有机物内部的气体携带导出，提高可燃气体出料率。
本实施例中，如图7和图9所示，分布盘105的内部为中空设置，分布盘105的上端活动卡接有多个活动塞106，活动塞106为伞型设置，分布盘105上端面设置与活动塞106卡接的限位槽。
优选的，中空的分布盘105可对充入内部的气体进行均匀分布，分布盘105上端将气体导入，当气体的压力大于发酵罐102内部压力时，活动卡接的活动塞106顶起，气体导出，不需要导入气体时，活动塞106通过重力自动回缩，活动塞106将出口密封，避免固体颗粒进入，堵塞出口，充入的气体可进行相应的功能作业。
本实施例中，如图8所示，发酵罐102的内壁焊接连接有放置环107，放置环107 的内部卡接连接有夹紧盘108，夹紧盘108设置两个，两个夹紧盘108之间连接多个锁紧螺杆109，两个夹紧盘108之间卡接连接有微生物基板110，微生物基板110为多孔疏松材质，微生物基板110为弧形设置。
优选的，通过放置环107对夹紧盘108进行卡紧，两个夹紧盘108通过多个锁紧螺杆109进行连接，锁紧螺杆109提供夹紧力，两个夹紧盘108之间放置有多个弧形的微生物基板110，微生物基板110上种有均匀分布的所需的菌种群，微生物基板110可提供微生物是附着点，可提供大量的微生物繁殖，同时在更换有机物质时，可保留微生物种群，便于微生物的下次发酵。
本实施例中，如图10和图11所示，进料斗113的上端为一侧开口设置，进料斗 113的通过倾斜进料管连接发酵罐102上端一侧，进料斗113的内部活动卡接连接有主动轴体115和从动轴体116，进料斗113的一侧固定连接有电机114，电机114的输出端与主动轴体115的一端转动连接，主动轴体115和从动轴体116上设置匹配啮合的粉碎齿。
优选的，进料斗113的上端开口设置，可便于流体有机物质的进入，进料斗113 内部的物料通过倾斜进料管导入发酵罐102内部，进料管上连接密封阀进行开启闭合密封，进料斗113内部内部活动卡接连接有主动轴体115和从动轴体116进行有机物质的旋转粉碎，便于后续的发酵，同时避免堵塞进料管，提高发酵速率，电机114带动主动轴体115旋转，旋转的主动轴体115啮合带动从动轴体116进行物料的碾碎粉碎，粉碎更加彻底。
本实施例中，如图2所示，存储罐21的内部为中空设置，存储罐21的设置高度大于发酵罐102设置高度，存储罐21上设置多个与进气管117相匹配的管槽。
优选的，通过中空的存储罐21进行可燃气体的存储，较大的存储罐21可对可燃气体进行存储，便于后续使用。
本实施例中，如图6所示，燃烧盘31的内部为中空设置，燃烧盘31的上端面设置有多个出气口32，出气口32在燃烧盘31上为均匀环形分布，燃烧盘31的上端连接有换热盖体33，换热盖体33的中心位置设置有热流孔36，换热盖体33为弧形设置，换热盖体33的内部嵌入连接有冷进料管34和热出料管35，冷进料管34和热出料管35 螺旋贴合连接在换热盖体33内部，燃烧盘31的上端固定连接有多个进风板37，多个进风板37之间形成多个进风口，多个进风板37在燃烧盘31上为周向分布。
优选的，中空设置的燃烧盘31将送料管22导入的可燃气体进行均布，燃烧盘31 通过多个出气口32进行均匀导出可燃气体，点火装置进行点火，燃烧盘31上端固定连接有进风板37和换热盖体33，进风板37之间形成进风槽，氧气与可燃气体充分接触，释放热量与冷进料管34和热出料管35内部的换热介质进行换热，冷进料管34为螺旋设置，可提高介质的热交换时间，同时对热量进行充分的吸收，中间的出气口32便于热流的导出，换热效果好。
本发明的具体使用步骤如下：
启动装置的电气控制***，各个电气元件初始化，并根据预设的控制程序分别同步地执行以下过程：
1、有机材料准备：
1.1将有机材料配比对应的水流，导入到进料斗113内部；
1.2启动进料斗一侧的电机114，电机114的输出端与主动轴体115的一端转动连接，主动轴体115和从动轴体116上设置匹配啮合的粉碎齿，进料斗113内部的物料通过倾斜进料管导入发酵罐102内部，进料管上连接密封阀进行开启闭合密封，进料斗 113内部内部活动卡接连接有主动轴体115和从动轴体116进行有机物质的旋转粉碎，便于后续的发酵，同时避免堵塞进料管，提高发酵速率，电机114带动主动轴体115 旋转，旋转的主动轴体115啮合带动从动轴体116进行物料的碾碎粉碎，粉碎更加彻底，粉碎后的物料，开启进料斗113一侧的进料管，导入发酵罐102内部；
2、氧气和可燃气体的导入：
2.1发酵罐102内部卡接连接有微生物基板110，微生物基板110有需要的微生物种群，微生物基板110可提供微生物是附着点，可提供大量的微生物繁殖，同时在更换有机物质时，可保留微生物种群，便于微生物的下次发酵，有机物初步导入时，底板 101上的泵体119可将气体通过泵气管104泵入生物发酵单元1内部，泵气管104连接有止回阀，阻止内部流体回流，在有机物初步添加时，需要微生物繁殖时，通过泵体 119将氧气通过泵气管104泵入内部，促进微生物的快速繁殖，在微生物无氧发酵时，将外部可燃气体回流泵入，对发酵罐102内部有机物进行搅拌，同时将有机物内部的气体携带导出；
2.2可燃气体通过上端的进气管117导入存储罐21内部，进气管117上连接有排气单向阀118，在初期导入氧气时，可将内部气体通过排气单向阀118导入大气，避免内部气体聚集；
3、可燃气体收集：存料单元2包括存储罐21，存料单元2的周围分布连接有多个生物发酵单元1，生物发酵单元1可将导入的有机物通过无氧发酵产生可燃气体，可燃气体通过进气管117导入存储罐21，存储罐21的内可对大量的可燃气体的进行暂存，同时将可燃气体进行缓冲，保证送料管22可稳定排出可燃气体，保证燃烧盘31的稳定可燃气体燃烧，燃烧换热稳定；
4、燃烧换热：中空设置的燃烧盘31将送料管22导入的可燃气体进行均布，燃烧盘31通过多个出气口32进行均匀导出可燃气体，点火装置进行点火，燃烧盘31上端固定连接有进风板37和换热盖体33，进风板37之间形成进风槽，氧气与可燃气体充分接触，释放热量与冷进料管34和热出料管35内部的换热介质进行换热，冷进料管 34为螺旋设置，可提高介质的热交换时间，同时对热量进行充分的吸收，中间的出气口32便于热流的导出。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：包括依次设置的生物发酵单元(1)、存料单元(2)和燃烧换热单元(3)，所述存料单元(2)四周环形分布多个生物发酵单元(1)；
所述生物发酵单元(1)包括底板(101)和固定于底板(101)上端面的发酵罐(102)；
所述发酵罐(102)的上端通过多个螺栓连接有封盖(103)，所述封盖(103)的上端中心位置焊接连接有进气管(117)，所述进气管(117)上连接有排气单向阀(118)；
所述发酵罐(102)的底部贯穿连接有泵气管(104)，所述泵气管(104)的一端连接有分布盘(105)；
所述发酵罐(102)的底部一侧固定连接有密封阀的排料管(111)，所述发酵罐(102)外壁焊接连接有支撑杆(112)，所述支撑杆(112)的另一端固定连接有进料斗(113)；
所述存料单元(2)包括存储罐(21)和焊接连接在存储罐(21)上端的送料管(22)；
所述存储罐(21)的底部固定连接有底座(23)，所述送料管(22)焊接在存储罐(21)上端中心位置；
所述燃烧换热单元(3)包括燃烧盘(31)，所述燃烧盘(31)的一侧固定连接有送料管(22)。
2.根据权利要求1所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述底板(101)的底部螺纹连接有四个可调支座(120)，四个所述可调支座(120)为矩形分布，所述底板(101)的上端一侧固定连接有泵体(119)，所述泵体(119)的出气口与泵气管(104)连接，所述泵体(119)进气口接入两个进气管道。
3.根据权利要求1所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述分布盘(105)的内部为中空设置，所述分布盘(105)的上端活动卡接有多个活动塞(106)，所述活动塞(106)为伞型设置，所述分布盘(105)上端面设置与活动塞(106)卡接的限位槽。
4.根据权利要求1所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述发酵罐(102)的内壁焊接连接有放置环(107)，所述放置环(107)的内部卡接连接有夹紧盘(108)，所述夹紧盘(108)设置两个，两个所述夹紧盘(108)之间连接多个锁紧螺杆(109)，两个所述夹紧盘(108)之间卡接连接有微生物基板(110)，所述微生物基板(110)为多孔疏松材质，所述微生物基板(110)为弧形设置。
5.根据权利要求1所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述进料斗(113)的上端为一侧开口设置，所述进料斗(113)的通过倾斜进料管连接发酵罐(102)上端一侧，所述进料斗(113)的内部活动卡接连接有主动轴体(115)和从动轴体(116)，所述进料斗(113)的一侧固定连接有电机(114)，所述电机(114)的输出端与主动轴体(115)的一端转动连接，所述主动轴体(115)和从动轴体(116)上设置匹配啮合的粉碎齿。
6.根据权利要求1所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述存储罐(21)的内部为中空设置，所述存储罐(21)的设置高度大于发酵罐(102)设置高度，所述存储罐(21)上设置多个与进气管(117)相匹配的管槽。
7.根据权利要求1所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述燃烧燃烧盘(31)的内部为中空设置，所述燃烧盘(31)的上端面设置有多个出气口(32)，所述出气口(32)在燃烧盘(31)上为均匀环形分布。
8.根据权利要求1所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述燃烧盘(31)的上端连接有换热盖体(33)，所述换热盖体(33)的中心位置设置有热流孔(36)。
9.根据权利要求8所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述换热盖体(33)为弧形设置，所述换热盖体(33)的内部嵌入连接有冷进料管(34)和热出料管(35)，所述冷进料管(34)和热出料管(35)螺旋贴合连接在换热盖体(33)内部。
10.根据权利要求1所述的一种高效生物质能热转换装置，其特征在于：所述燃烧盘(31)的上端固定连接有多个进风板(37)，多个所述进风板(37)之间形成多个进风口，多个所述进风板(37)在燃烧盘(31)上为周向分布。
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