一种生物质热电联产系统的制作方法

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及一种生物质热电联产系统。

背景技术：

目前分布式能源市场中的中小型沼气发电领域，存在如下问题：1. 沼气产量受气候变化影响较大，若气温过低，厌氧发酵反应缓慢，产气量大幅降低，使发电受到影响；2. 沼气原料数量受季节因素影响大，春夏季原材料少，往往难以满足用量要求，导致沼气产量下滑，使发电受到影响；3. 目前的沼气发电项目，大多采用单台或多台大型发电机组，投资成本高，且由于供气量波动，常常在低负荷运行，效率降低。 4. 大型发电机组一旦损坏，必须整机停止发电，进行设备维修，对正常生产生活造成不便；5. 大型发电机组维修周期长，备品备件价格昂贵，维护成本高。

技术实现要素：

实用新型的目的：为了提供一种效果更好的生物质热电联产系统，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种生物质热电联产系统，其特征在于，包含沼气生产设备，沼气生产设备通过管道连接沼气提纯设备，沼气提纯设备通过管道连接储存设备，储存设备的管道连接稳压设备，稳压设备的管道出口连接发电部分；发电部分为模块化发电机组，模块化发电机组包含发电机，发电机为沼气发电设备，模块化发电机组的废气管道和废水管道连接沼气发酵罐或余热回用装置。

本实用新型进一步技术方案在于，所述发电部分分别连接用户和城镇电网。

本实用新型进一步技术方案在于，所述储存设备为储气罐或者柔性储气柜。

本实用新型进一步技术方案在于，所述稳压设备为沼气火炬、安全阀、稳压阀、沼气压缩机或者天然气压缩机。

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：本实用新型具有能提高发酵温度、使沼气发酵罐的发酵温度一年四季稳定在最佳产气工艺要求范围内、投资成本低、运行成本低、维修成本低、运行可靠、在线维修、维护保养量小等优点。

附图说明

为了进一步说明本实用新型，下面结合附图进一步进行说明：

图1是本实用新型的原理示意图；

图2是图1所示的模块化发电机组部分的结构示意图；

其中：1-沼气生产设备、2-沼气提纯设备3-、储存设备、4-稳压设备、5-模块化发电机组、6-并网控制柜、7-余热回用装置、8-用户、9-城镇电网。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，实施例不构成对本实用新型的限制：

一种生物质热电联产系统，其特征在于，包含沼气生产设备，沼气生产设备通过管道连接沼气提纯设备，沼气提纯设备通过管道连接储存设备，储存设备的管道连接稳压设备，稳压设备的管道出口连接发电部分；发电部分为模块化发电机组，模块化发电机组包含发电机，发电机为沼气发电设备，模块化发电机组的废气管道和废水管道连接沼气发酵罐或余热回用装置。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：沼气生产设备产生的沼气，通往沼气提纯设备，经提纯的沼气或生物质天然气通往存储设备储存，通过稳压设备调整压力。经过提纯、稳压的沼气或生物质天然气通往模块化发电机组进行发电。

所述的沼气生产设备包含但不限于污泥发酵、生活垃圾发酵、工业废水废渣发酵、农业秸秆发酵、人畜粪便发酵等。

所述的沼气提纯设备工艺包含但不限于脱硫、脱水、膜分离法、水洗法、变压吸附法、低温冷凝法，可选一种方法或多种方法综合处理。粗沼气经过提纯，即可制成脱水脱硫的沼气燃料也可制成CH4含量较高生物质天然气。

所述的沼气储存设备包含但不限于储气罐、柔性储气柜等。

所述的稳压设备包含但不限于沼气火炬、安全阀、稳压阀、沼气压缩机、天然气压缩机等。

所述的模块化发电机组由多个发电模块组成.模块化发电机组中，单台模块运行或多台发电模块并机运行。

发电模块由发电机、同步电子调速器组成。

所述的发电机包含但不限于沼气发电机、天然气发电机。

所述的同步电子调速器以电网相序参数为依据，调节发电机输出电力与电网相一致，避免对电网产生冲击。包含但不限于天然气发电机同步电器调速器、沼气发电机同步电器调速器、汽油发电机同步电器调速器、柴油发电机同步电器调速器、甲醇发电机同步电器调速器等。

所述的发电模块控制系统根据燃气CH4组分含量、燃气供应压力、流量及负载电力需求，调节发电模块开启台数和功率。

所述的并网控制柜将模块化发电机组发出电力与电网电力一同并入用户。利用并网控制柜可选择优先使用自发电力，不足的部分从电网下电。

所述的沼气发酵罐或余热回用装置将模块化发电机组发电产生的尾气收集起来，与沼气生产设备连接、换热，提高厌氧发酵温度，提升产气效率。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。

作为进一步的优选和非必要的拓展，将沼气生产设备通过管道连接至沼气提纯设备。经提纯的沼气通往存储设备储存。再将存储设备连接至稳压设备提高或降低压力。将稳压设备连接至模块化发电机组为模块化发电机组提供燃料，进行发电。模块化发电机组由多个发电模块组成，每个发电模块均包含一套发电机、一套同步电子调速器。采用采用一套发电模块控制系统调节各发电模块之间的协同关系。发电机利用沼气或天然气燃烧做功发出电力，同步电子调速器根据电网相序调节发电机输出电力与电网相一致。发电模块控制系统，根据燃气CH4组分含量、燃气供应压力、流量及负载电力需求，调节发电模块运行参数、开启台数和功率。利用电缆将各发电模块电路并联，产出的电能经并网控制柜输送至用户，利用管道将发电模块尾气排气装置并联，集中连接至热回收装置，热回收装置与沼气生产设备连接，进行换热，加热沼气生产设备。若沼气生产设备的厌氧发酵温度在10-60℃合理范围，则余热可排放或另为他用。沼气生产设备发酵残余的沼渣可做有机肥，沼液可回用至沼气生产设备，帮助发酵。

实际工作中，沼气生产设备产生的粗沼气，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%，出口压力在0-10Kpa。

粗沼气通往沼气提纯设备，经提纯的沼气通往存储设备储存。粗沼气经过提纯设备脱水、脱硫，便可用于模块化发电机组进行发电，此时模块化发电机组中的发电机需用沼气专用发电机。也可在脱水、脱硫后采用膜分离或变压吸附等方法将甲烷含量为55%～70%的粗沼气变为90%以上的生物质天然气，再用于模块化发电机组进行发电，此时模块化发电机组中的发电机需用天然气专用发电机。

在需要发电的时候，使用稳压设备，根据发电机运行参数要求，提高或降低生物质天然气的压力，供往模块化发电机组。模块化发电机组中的发电机利用沼气或天然气燃烧做功发出电力，同步电子调速器根据电网相序调节发电机输出电力与电网相一致。发电模块控制系统，根据燃气CH4组分含量、燃气供应压力、流量及负载电力需求，调节发电模块运行参数、开启台数和功率。模块化发电机组产出的电能经并网控制柜输送至用户，模块化发电机组产出的热能经余热回用装置加热沼气生产设备，若沼气生产设备的厌氧发酵温度在10-60℃合理范围，则余热可排放或另为他用。沼气生产设备发酵残余的沼渣可做有机肥，沼液可回用至沼气生产设备，帮助发酵。

以20万t/天污水处理量的污水处理厂为例，污泥产生量为150t/天，生产周期25天，沼气生产设备总容积4500m³，产沼气量为900-1200m³/天，沼气甲烷含量约为52%，沼气压力为8-10kpa。沼气接入沼气提纯设备，可配置为1500m³/天处理量的脱水塔、脱硫塔。经过脱水、脱硫处理的沼气，通入2000m³双膜储气柜储存。再经稳压设备稳压阀稳定沼气压力，后通入模块化发电机组。模块化发电机组由两台40kw的发电模块组成。每台发电模块均配置一台40kw的沼气发电机及同步电子调速器。发电模块控制系统根据燃气CH4组分含量、流量及负载电力需求，调节发电模块运行参数、开启台数和功率。模块化发电机组产出的电能经并网控制柜输送至用户，模块化发电机组产出的热能经余热回用装置加热沼气生产设备，使沼气生产设备的厌氧发酵温度维持在35-38℃，此温度经济性较好。沼气生产设备发酵残余的沼渣可做有机肥，沼液可回用至沼气生产设备，帮助发酵。

此种方式避免了使用大型沼气发电机组的问题：1. 余热回用装置使发酵温度保持在合理范围，沼气产量受气候变化影响减小，保证厌氧发酵反应的连续性，为保证发电量提供必要条件；2. 模块化发电机组采用多台小型发电模块并联，显著降低初投资成本，3. 在供气量波动或电力负荷需求降低时，可以利用发电模块控制系统，关闭模块化发电机组中的单台或多台发电模块，不影响发电效率，而大型发电机组在降低输出功率时，效率会随之降低。 4. 模块化发电机组设备维修时，只需单独切断有故障发电模块，无论拆除、维修、更换，对其余模块并无影响，避免了因维修原因导致长时间停电；5.模块化发电机组维修周期短，小型发电机技术成熟，零配件便于采购，备品备件价格低廉，维护成本低。

作为非必要的拓展，沼气生产设备可以是沼气池，沼气池上包含盖子，盖子中空，中空的腔体包含朝下的孔，腔体边侧伸出管道，朝下的孔均布在盖子的面上，因此能从多个角度和部位对沼气进行抽取。

以上结构实现的技术效果实现清晰，如果不考虑附加的技术方案，本专利名称还可以是一种生物能利用结构。图中未示出部分细节。

需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。