CN216764933U - 基于沼气池的能量利用*** - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于清洁能源技术领域，提供了基于沼气池的能量利用***，包括：液料池，位于液料池两侧并与其连通的进料室和水压间；沼气储气囊，用于储存沼气，沼气储气囊中的沼气通过供气管输入用户的用气设备；保温层，其构造为铺设在液料池内侧，并由保温材料制成的池壁；沼气储气囊与液料池之间通过保温板分隔，保温板上开有用于使液料池中的沼气进入沼气储气囊的通孔；本装置解决了因气温较低时沼气池产气速度较慢的问题。

Description

基于沼气池的能量利用***

技术领域

本实用新型涉及清洁能源技术领域，具体涉及基于沼气池的能量利用***。

背景技术

沼气作为一种清洁能源广泛应用于农村，它是利用农作物的废弃秸秆经发酵产生沼气作为能源，用于做饭、烧水、照明等，可节约大量的燃煤、燃油和柴草等，而且可以改善环境，热效率高。

由于在发酵时受温度影响较大，所以现有的沼气池的产气量都是随着季节变化而变化的，只有在温度较高时沼气池内的沼液才能正常产出沼气。而当气温低于一定温度时，沼气池产气速度及效率较低，导致后续的沼气利用无法开展，从而限制了沼气的推广使用，基于此，需要对现有的沼气池进行改良。

实用新型内容

本实用新型提供基于沼气池的能量利用***，旨在解决现有沼气池的气温较低时产气速度较慢的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

基于沼气池的能量利用***，包括：

液料池，位于液料池两侧并与其连通的进料室和水压间；该液料池为堆积沼液并产生沼气的主要区域；

沼气储气囊，位于液料池的开口上方，其构造为由黑膜包覆地面所形成的封闭储气室，阻止沼气泄露，用于储存沼气，所述沼气储气囊中的沼气通过供气管输入用户的用气设备；

保温层，其构造为铺设在液料池内侧，并由保温材料制成的池壁；

所述沼气储气囊与液料池之间通过保温板分隔，液料池开口处扣合保温板，所述保温板上开有用于使液料池中的沼气进入沼气储气囊的通孔；或者保温板为多块，多块保温板之间具有透出沼气的缝隙；由于液料池与沼气储气囊之间的连通区域面积较小(仅仅是数个通孔或者数条缝)，因此可以极大程度上的避免液料池中的热量散失；

进一步地，还包括增温单元，所述增温单元能够以沼气为能源并产生热量，所述沼气储气囊中的沼气通过导气管输入所述增温单元，所述液料池中设有换热管且换热管与增温单元连通；增温单元通入沼气产生热量，热量通过换热管传递给沼液；以此达成能量的循环利用；所述增温单元可以为锅炉或者利用沼气产生热量的其它设备。

进一步地，所述增温单元包括沼气发电机组与余热回收循环管道；所述沼气发电机组通过余热回收循环管道将发电产生的热量传递给换热管；沼气发电机组与导气管连通；所述沼气发电机组与控制设备电连接。

进一步地，还包括太阳能集热设备；所述太阳能集热设备通过供热循环管道连接换热管；所述太阳能集热设备与控制设备电连接。该太阳能集热设备为太阳能热水器，在日照充足时，控制设备控制所述太阳能集热设备通过供热循环管道与换热管加热沼液，提高发酵温度。

所述太阳能集热设备和沼气发电机组分别与控制设备连接；在日照不足或夜间时，沼气通过导气管输入沼气发电机组作为发电燃料，以供发电；而发电时产生的余热通过余热回收循环管道与换热管加热沼液，以维持沼液发酵温度；控制设备控制沼气发电机组与太阳能集热设备协同工作，在不同的情况下切换成太阳能集热设备或沼气发电机组来加热沼液。

进一步地，所述水压间设有用于检测水压间沼液液面高度的液位传感装置；所述导气管与供气管中均设置电磁阀，所述电磁阀与液位传感装置均电连接控制设备；当液料池与沼气储气囊中积聚了足够多的沼气后并超过大气压后，沼气将对液料池中沼液产生压力，使液料池中沼液液面下降，水压间沼液液面上升；因此水压间的沼液液面高度实际反映了沼气量的多少；通过液位传感装置记录水压间的沼液液面高度再将数据发送至控制设备。当水压间沼液液面较低甚至持平液料池时，代表此时沼气量较少；控制设备控制供气管或导气管中的电磁阀关闭，使余量不多的沼气集中供应沼气发电机组或用气设备的其中一处，保障被供应的设备能正常运转。

进一步地，所述控制设备连接光伏发电设备。所述光伏设备为太阳能电池板，太阳能电池板能够将太阳的光照热量转换为电能存储供控制设备运转。

进一步地，保温层与保温板均为聚苯塑料层；聚苯乙烯塑料具有良好的隔热效果，可以较好的防止热量散失，且成本低廉。

进一步地，所述沼气池与地热层之间设有用于将地热层热量交换至沼液的机构；以借助地热层中的热量对沼液进行加热。

进一步地，用于将地热层热量交换至沼液的机构包括：靠近所述液料池修建有处于地热层中的储水间。依靠地热层中的热量将储水间中的水增温成热水，水是常见物体中比热容最大的物质，因此液料池底部一段处于热水中时可以有效对其中的沼液进行增温。

进一步地，所述储水间中伸入热水管的一端，所述热水管另一端连通水泵；所述热水管穿过液料池；热水通过热水管被水泵抽取至地表上的储水罐中，其中热水管大部分管体处于沼液中，以对沼液加热；进入储水罐中的热水可以在水泵作用下再次通过热水管进入储水间，也可以通过另外一条水管通向猪舍供家猪饮用。

本实用新型的有益效果是：

1、本装置通过加热的方式以降低沼气池中热量的散失速度，提高沼液温度，使沼液的产气速度得到提升。

沼气发电机组产生的余热通过余热回收循环管道加热沼液以提高沼气池产气速度；液料池内侧设置保温层，液料池顶部设置保温板以降低热量散失；由于液料池与沼气储气囊之间的连通区域面积较小(仅仅是数个通孔)，因此可以极大程度上的避免液料池中的热量散失。

2、本装置以太阳能及沼气作为能量来源，通过不同的物理连接方式，将不同能源形式之间相互耦合，实现多种能源互补，为用户提供电、热、气等多种形式的负荷需求，降低了用户用能成本。

在日照充足时，控制设备控制所述太阳能集热设备通过供热循环管道与换热管加热沼液，提高发酵温度。在日照不足或夜间时，沼气通过导气管输入沼气发电机组作为发电燃料，以供发电；而发电时产生的余热通过余热回收循环管道与换热管加热沼液，以维持沼液发酵温度。沼气通过导气管输入沼气发电机组以供沼气发电机组发电，或者通过供气管连接居民的用气设备供气。

3、本装置在沼气量较少时，可以自动将沼气集中供应至单独的设备上，保障该设备能正常运转。

通过液位传感装置记录水压间的沼液液面高度再将数据发送至控制设备。当水压间沼液液面较低甚至持平液料池时，代表此时沼气量较少；控制设备控制供气管或导气管中的电磁阀关闭，使余量不多的沼气集中供应沼气发电机组或用气设备的其中一处，保障被供应的设备能正常运转。

4、本装置借助地热层的热量对沼液进行加热，进一步提高沼液温度。

靠近所述液料池修建有处于地热层中的储水间，依靠地热层中的热量将储水间中的水增温成热水，水是常见物体中比热容最大的物质，因此液料池底部一段处于热水中时可以有效对其中的沼液进行增温；

所述储水间中伸入热水管，所述热水管一段处于液料池中，所述热水管一端连通水泵；热水通过热水管被水泵抽取至地表上的储水罐中，其中热水管大部分管体处于沼液中，以对沼液加热；进入储水罐中的热水可以在水泵作用下再次通过热水管进入储水间，也可以通过另外一条水管通向猪舍供家猪饮用。

综上所述，本装置具备良好的保暖效果，可以降低沼气池中热量的散失速度；可以将太阳能及产生的沼气作为能量来源来加快发酵速度；沼气量较少时，控制设备控制供气管或导气管中的电磁阀关闭，使余量不多的沼气集中供应沼气发电机组或用气设备的其中一处。

附图说明

图1为本实施例1基于沼气池的能量利用***的结构示意图；

图2为本实施例1液料池内侧部分的局部放大图；

图3为本实施例1基于沼气池的能量利用***的***框图；

图4为本实施例2基于沼气池的能量利用***的结构示意图；

图5为本实施例2基于沼气池的能量利用***的方法流程图；

图6为本实施例2基于沼气池的能量利用***的***框图。

图中：301、液料池；302、进料室；303、水压间；304、沼气储气囊；305、光伏发电设备；306、换热管；307、余热回收循环管道；308、导气管；309、液位传感装置；310、保温板；311、防渗层；312、内层；313、保温层；314、外层；315、太阳能集热设备；316、供热循环管道；317、供气管；318、电磁阀；319、储水间；320、储水罐；321、控制设备；322、水泵；323、热水管；324、沼气发电机组。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1-图3所示，基于沼气池的能量利用***，包括：

液料池301，位于液料池两侧并与其连通的进料室和水压间；该液料池301为堆积沼液并产生沼气的主要区域；

沼气储气囊304，位于液料池的开口上方，其构造为由黑膜包覆地面所形成封闭储气室，阻止沼气泄露，用于储存沼气，所述沼气储气囊中的沼气通过供气管输入用户的用气设备；

保温层313，其构造为铺设在液料池301内侧，并由保温材料制成的池壁；

所述沼气储气囊304与液料池301之间通过保温板310分隔，液料池开口处扣合保温板，所述保温板310上开有用于使液料池301中的沼气进入沼气储气囊304的通孔；或者保温板为多块，多块保温板之间具有透出沼气的缝隙；由于液料池301与沼气储气囊304之间的连通区域面积较小(仅仅是数个通孔或者数条缝)，因此可以极大程度上的避免液料池301中的热量散失；

进一步地，还包括增温单元，所述增温单元能够以沼气为能源并产生热量，所述沼气储气囊304中的沼气通过导气管308输入所述增温单元，所述液料池中设有换热管且换热管与增温单元连通；增温单元通入沼气产生热量，热量通过换热管传递给沼液，沼液发酵产生的沼气又通过导气管308输入增温单元，以此达成能量的循环利用；所述增温单元可以为锅炉或者利用沼气产生热量的其它设备。

进一步地，所述增温单元包括沼气发电机组324与余热回收循环管道；所述沼气发电机组324通过余热回收循环管道307将发电产生的热量传递给换热管306；沼气发电机组与导气管连通。

进一步地，所述沼气池与地热层之间设有用于将地热层热量交换至沼液的机构；以借助地热层中的热量对沼液进行加热。

进一步地，用于将地热层热量交换至沼液的机构包括：靠近所述液料池301修建有处于地热层中的储水间319。依靠地热层中的热量将储水间319中的水增温成热水，水是常见物体中比热容最大的物质，因此液料池301底部一段处于热水中时可以有效对其中的沼液进行增温。

进一步地，所述储水间中伸入热水管的一端，所述热水管另一端连通水泵；所述热水管穿过液料池，所述热水管323一端连通水泵322；热水通过热水管323被水泵322抽取至地表上的储水罐320中，其中热水管323大部分管体处于沼液中，以对沼液加热；进入储水罐320中的热水可以在水泵322作用下再次通过热水管323进入储水间319，也可以通过另外一条水管通向猪舍供家猪饮用。

在一些实施例中，所述液料池301底壁从上至下依次包括防渗层311、内层312、保温层313以及外层314，所述防渗层311实际为涂覆在内侧上的由防水材料制成的防水涂层；防渗层311的作用是防止液料池301内存放的沼液渗出，沼液渗出后不仅会造成浪费，而且如果在冬天，沼液渗出后进入土壤中形成冻土层，会大大影响沼气的产生效率。

在一些实施例中，根据不同的建造工艺，所述内层312、外层314为混凝土层和玻璃钢层中的任意一种；混凝土层可以在施工现场进行浇注，玻璃钢层可以在工厂内制造定型。

在一些实施例中，所述保温层313与内层312、外层314之间均设置有空隙；空隙内具有空气，这样可以在保温层313与内层312、外层314之间均形成空气层，可以提高保温效果。

在一些实施例中，所述保温层313与保温板310均为聚苯塑料层；聚苯乙烯塑料具有良好的隔热效果，可以较好的防止热量散失，且成本低廉。

本实用新型的具体工作原理：沼气发电机组324产生的余热通过余热回收循环管道307加热沼液以提高产气速度，液料池301中产生的沼气经过通孔进入到沼气储气囊304中，沼气储气囊304中的沼气又通过导气管308输入沼气发电机组324以供沼气发电机组324发电，以此达成能量的循环利用。

实施例2

如图4与图6所示，本实施例与实施例1的区别在于还包括：

所述沼气发电机组与控制设备电连接；控制设备可以为单片机或PLC；

还包括太阳能集热设备315，所述太阳能集热设备315通过供热循环管道316连接换热管306；所述太阳能集热设备与控制设备电连接。该太阳能集热设备315为太阳能热水器，在日照充足时，控制设备321控制所述太阳能集热设备315通过供热循环管道316与换热管306加热沼液，提高发酵温度。

所述太阳能集热设备315和沼气发电机组324分别与控制设备321连接；在日照不足或夜间时，沼气通过导气管308输入沼气发电机组324作为发电燃料，以供发电；而发电时产生的余热通过余热回收循环管道307与换热管306加热沼液，以维持沼液发酵温度；控制设备321控制沼气发电机组324与太阳能集热设备315协同工作，在不同的情况下切换成太阳能集热设备315或沼气发电机组324来加热沼液。

进一步地，所述水压间303设有用于检测水压间303沼液液面高度的液位传感装置309；该液位传感装置309优选为非接触式的超声波传感装置；所述导气管308与供气管317中均设置电磁阀318，所述电磁阀318与液位传感装置309均连接电控制设备321；水压间303存贮沼液，当液料池301与沼气储气囊304中积聚了足够多的沼气后并超过大气压后，沼气将对液料池301中沼液产生压力，使液料池301中沼液液面下降，水压间303沼液液面上升；因此水压间303的沼液液面高度实际反映了沼气量的多少；通过液位传感装置309记录水压间303的沼液液面高度再将数据发送至控制设备321。当水压间303沼液液面较低甚至持平液料池301时，代表此时沼气量较少；控制设备321控制供气管317或导气管308中的电磁阀318关闭，使余量不多的沼气集中供应沼气发电机组324或用气设备的其中一处，保障被供应的设备能正常运转。

进一步地，所述控制设备321连接光伏发电设备305。所述光伏设备为太阳能电池板，太阳能电池板能够将太阳的光照热量转换为电能存储供控制设备321运转。

请参考图5，本实施例的具体工作原理：

光伏发电设备305向控制设备321供电，控制设备321根据外界光照与温度情况决定控制太阳能集热设备315或沼气发电机组324向沼液加热；

在日照充足时，太阳能集热设备315通过供热循环管道316与换热管306加热沼液，提高发酵温度；在日照不足或夜间时，沼气通过导气管308输入沼气发电机组324作为发电燃料，以供发电；而发电时产生的余热通过余热回收循环管道307与换热管306加热沼液，以维持沼液发酵温度；

通过液位传感装置309记录水压间303的沼液液面高度再将数据发送至控制设备321，当水压间303沼液液面较低甚至持平液料池301时，代表此时沼气量较少；控制设备321控制供气管317或导气管308中的电磁阀318关闭，使余量不多的沼气集中供应沼气发电机组324或用气设备的其中一处，保障被供应的设备能正常运转。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.基于沼气池的能量利用***，其特征在于，包括：

液料池(301)，位于液料池(301)两侧并与其连通的进料室(302)和水压间(303)；

沼气储气囊(304)，用于储存沼气，所述沼气储气囊(304)中的沼气通过供气管(317)输入用户的用气设备；

保温层，其构造为铺设在液料池(301)内侧，并由保温材料制成的池壁；

所述沼气储气囊(304)与液料池(301)之间通过保温板(310)分隔，所述保温板(310)上开有用于使液料池(301)中的沼气进入沼气储气囊(304)的通孔；或者保温板为多块，多块保温板之间具有透出沼气的缝隙。

2.根据权利要求1所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，还包括增温单元，所述增温单元能够以沼气为能源并产生热量，所述沼气储气囊(304)中的沼气通过导气管(308)输入增温单元；所述液料池(301)中设有换热管(306)且换热管与增温单元连通；增温单元通入沼气产生热量，热量通过换热管传递给沼液。

3.根据权利要求2所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，所述增温单元包括沼气发电机组(324)与余热回收循环管道(307)；所述沼气发电机组(324)通过余热回收循环管道(307)将发电产生的热量传递给换热管(306)；沼气发电机组(324)与导气管(308)连通；所述沼气发电机组(324)与控制设备(321)电连接。

4.根据权利要求1所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，还包括太阳能集热设备(315)；所述太阳能集热设备(315)通过供热循环管道(316)连通换热管(306)；所述太阳能集热设备(315)与控制设备(321)电连接。

5.根据权利要求3所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，所述水压间(303)设有用于检测水压间(303)沼液液面高度的液位传感装置(309)；所述导气管(308)与供气管(317)中均设置电磁阀(318)，所述电磁阀(318)与液位传感装置(309)均电连接控制设备(321)。

6.根据权利要求3所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，所述控制设备(321)连接光伏发电设备(305)。

7.根据权利要求1所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，所述保温层(313)与保温板(310)均为聚苯塑料层。

8.根据权利要求1所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，所述沼气池与地热层之间设有用于将地热层热量交换至沼液的机构。

9.根据权利要求8所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，用于将地热层热量交换至沼液的机构包括：靠近所述液料池(301)底部修建且处于地热层中的储水间(319)。

10.根据权利要求9所述的基于沼气池的能量利用***，其特征在于，所述储水间(319)中伸入热水管(323)的一端，所述热水管(323)另一端连通水泵(322)；所述热水管(323)穿过液料池(301)。

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