【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源与生物质，尤其是涉及一种光沼耦合的厌氧发酵增温系统及控制方法。
技术介绍
1、根据《新型电力系统发展蓝皮书》，将充分利用各类电源互补互济特性，大力推动新能源开发建设，因地制宜发展生物质能发电，因此，光伏发电和生物质发电是构建新型电力系统中不可或缺的组成部分。厌氧发酵制沼是生物质能利用的一种高效途径，干式厌氧发酵具有容积负荷高、产气率高、发酵产物易处理、沼液自循环利用等特点，但由于原料规模限制及经济性未完全体现，推广度尚不高。
2、由于发酵微生物对温度极其敏感，温度的变化对厌氧发酵效率、发酵周期、产气质量等具有重要影响。适合厌氧微生物生长发酵的适宜温度约为35℃(中温发酵)和55℃(高温发酵)左右。在我国大部分地区，为了保证发酵在冬季仍可正常运行，必须通过电锅炉或沼气锅炉增温的方式保持反应器内温度稳定。
3、采用电锅炉或沼气锅炉方式进行增温，其中，电锅炉以消耗电能为代价，节能性不高，沼气锅炉对设备和操作技术要求比较高；沼气发电余热加温主要和沼气热电联产工程结合，一般只应用于大型沼气工程高温发酵出现余热不足的情况下。
4、鉴于上述原因，本专利技术提出一种光沼耦合的厌氧发酵增温系统及控制方法，能够利用光伏热量减少厌氧发酵系统的自身能耗，保持反应器内的温度稳定，实现整个系统运行的节能、环保和经济。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种光沼耦合的厌氧发酵增温系统及控制方法，该系统及控制方法能够将聚光光伏的散热技术与厌氧发酵的增
2、本专利技术一方面提供一种光沼耦合的厌氧发酵增温系统，包括：聚光光伏组件、双轴跟踪支架、热交换单元和厌氧发酵沼气发电单元，所述聚光光伏组件活动安装于所述双轴跟踪支架的顶部，所述双轴跟踪支架上固定有冷却油管，所述冷却油管接至所述热交换单元，所述冷却油管内冷却油吸收所述聚光光伏组件的热量后的高温油流至所述热交换单元；
3、所述热交换单元包括依次连通的储油罐、储热罐和热交换器，所述热交换器的入口与水源相接，所述热交换器的出口通过增温水管与所述厌氧发酵沼气发电单元相连通，与高温油换热后的增温水通至所述厌氧发酵沼气发电单元；
4、所述厌氧发酵沼气发电单元包括原料预处理仓、车库式干式厌氧发酵罐、沼液回流池、沼气净化和存储装置、沼气火炬及沼气发电机组，所述原料预处理仓用于对生物质原料进行预处理，所述增温水管接至并布置于所述车库式干式厌氧发酵罐内部，通过增温水对其内部增温，预处理后的生物质原料通入所述车库式干式厌氧发酵罐内厌氧发酵，发酵产生的沼气通入所述沼气净化和存储装置内净化并存储，所述沼气净化和存储装置与沼气火炬及沼气发电机组相连通，净化后的沼气送至所述沼气发电机组进行发电，多余沼气送至所述沼气火炬燃烧，发酵产生的渗滤液通入所述沼液回流池收集。
5、优选地，聚光光伏组件包括菲涅尔透镜、光漏斗、光棱镜、砷化镓电池、pcb板和模组箱，各个所述模组箱之间的热交换器件通过所述冷却油管相连通。
6、优选地，所述冷却油管的入口和出口均设置于所述双轴跟踪支架的底部托盘上，所述冷却油管穿过各所述模组箱之间的所述热交换器件通过冷却油进行换热，所述冷却油管与所述双轴跟踪支架的立柱软连接。
7、优选地，所述增温水管布置于所述车库式干式厌氧发酵罐的地面及侧墙上，其中，地面的所述增温水管以螺旋盘管方式布置，侧墙上的所述增温水管以蛇形排管方式布置，所述增温水管采用耐腐蚀hdpe材料制成，所述车库式干式厌氧发酵罐的地面和侧墙上设有保温层。
8、优选地，所述储油罐内部采用密封隔热板分隔成相互独立的上罐体和下罐体，所述上罐体的外部敷设有保温材料，所述下罐体的外部敷设有散热材料，所述上罐体和所述下罐体的外部均分别设置有进油口和出油口，冷却油与所述聚光光伏组件换热后形成的高温油通入所述上罐体内，高温油通过所述储热罐进入所述热交换器换热后形成的低温油通过回油管通入所述下罐体内，所述下罐体内的低温油回流至所述冷却油管的入口。
9、优选地，所述上罐体的出油口通过第一进油阀与所述储热罐的入口相连通，所述储热罐的出口通过第二进油阀与所述热交换器相连通，所述热交换器通过第二回油阀和第一回油阀与所述下罐体的进油口相连通，所述下罐体的出油口与所述冷却油管的入口相连通，所述第二回油阀的远离所述热交换器一侧与所述第二进油阀的靠近所述储热罐一侧通过第二旁路阀连通，所述第一回油阀的远离所述下罐体一侧与所述第一进油阀的靠近所述储热罐一侧通过第一旁路阀连通。
10、优选地，所述聚光光伏组件与所述热交换单元间及所述热交换单元的各部件间的所述冷却油管上分别接有油泵。
11、优选地，所述热交换器与水源间以及所述热交换器与所述车库式干式厌氧发酵罐间的所述增温水管上分别接有水泵。
12、优选地，所述沼气发电机组为撬装式内燃发电机组。
13、本专利技术另一方面提供了上述光沼耦合的厌氧发酵增温系统的控制方法，包括以下工况：
14、白天聚光光伏组件正常运行时，低温冷却油自下罐体循环至聚光光伏组件，将热量带走后储存至上罐体，上罐体内的高温油送至储热罐保存，根据车库式干式厌氧发酵罐内温度变化，通过第二进油阀控制高温油流至热交换器的速度，待高温油完成对增温水的加热后返回至下罐体，并重新送至聚光光伏组件，此过程中，第一进油阀、第二进油阀、第一回油阀和第二回油阀打开，第一旁路阀和第二旁路阀关闭；
15、夜间聚光光伏组件停止运行时，仅靠储热罐内的高温油对车库式干式厌氧发酵罐进行增温，此时关闭第一进油阀和第一回油阀，开启第一旁路阀，根据车库式干式厌氧发酵罐内的温度变化，通过第二进油阀控制高温油流至热交换器的速度，待高温油完成对增温水的加热后返回至储热罐；
16、当聚光光伏组件长时间停止运行时，关闭第二进油阀和第二回油阀，开启车库式干式厌氧发酵罐内的电加热设备对增温水进行加热；
17、当厌氧发酵沼气发电单元停止运行时，关闭第二进油阀和第二回油阀，开启第二旁路阀，使冷却油不通过热交换器直接循环。
18、相比现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
19、本专利技术将聚光光伏发电技术和生物质厌氧发酵燃气发电技术通过热能利用的方式相耦合，采用储油罐和储热罐，兼顾聚光光伏发电运行和短时停运的两种情况下，采用冷却油为聚光光伏组件冷却吸收热量后的高温油为车库式干式厌氧发酵罐内的增温水进行加热，维持车库式干式厌氧发酵罐内的温度保持在最佳范围内；而在聚光光伏组件在极端天气或故障长期停运工况下，采用电加热对增温水进行加热，增加了方案的完整性，保证车库式干式厌氧发酵罐在各种工况下都能正常运行，该方案能够替代目前采用沼气锅炉或电锅炉的方案，节能减排效果明显。
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1.一种光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，包括：聚光光伏组件、双轴跟踪支架、热交换单元和厌氧发酵沼气发电单元，所述聚光光伏组件活动安装于所述双轴跟踪支架的顶部，所述双轴跟踪支架上固定有冷却油管，所述冷却油管接至所述热交换单元，所述冷却油管内冷却油吸收所述聚光光伏组件的热量后的高温油流至所述热交换单元；
2.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，聚光光伏组件包括菲涅尔透镜、光漏斗、光棱镜、砷化镓电池、PCB板和模组箱，各个所述模组箱之间的热交换器件通过所述冷却油管相连通。
3.根据权利要求2所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述冷却油管的入口和出口均设置于所述双轴跟踪支架的底部托盘上，所述冷却油管穿过各所述模组箱之间的所述热交换器件通过冷却油进行换热，所述冷却油管与所述双轴跟踪支架的立柱软连接。
4.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述增温水管布置于所述车库式干式厌氧发酵罐的地面及侧墙上，其中，地面的所述增温水管以螺旋盘管方式布置，侧墙上的所述增温水管以蛇形排管方式布置，所述增温
5.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述储油罐内部采用密封隔热板分隔成相互独立的上罐体和下罐体，所述上罐体的外部敷设有保温材料，所述下罐体的外部敷设有散热材料，所述上罐体和所述下罐体的外部均分别设置有进油口和出油口，冷却油与所述聚光光伏组件换热后形成的高温油通入所述上罐体内，高温油通过所述储热罐进入所述热交换器换热后形成的低温油通过回油管通入所述下罐体内，所述下罐体内的低温油回流至所述冷却油管的入口。
6.根据权利要求5所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述上罐体的出油口通过第一进油阀与所述储热罐的入口相连通，所述储热罐的出口通过第二进油阀与所述热交换器相连通，所述热交换器通过第二回油阀和第一回油阀与所述下罐体的进油口相连通，所述下罐体的出油口与所述冷却油管的入口相连通，所述第二回油阀的远离所述热交换器一侧与所述第二进油阀的靠近所述储热罐一侧通过第二旁路阀连通，所述第一回油阀的远离所述下罐体一侧与所述第一进油阀的靠近所述储热罐一侧通过第一旁路阀连通。
7.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述聚光光伏组件与所述热交换单元间及所述热交换单元的各部件间的所述冷却油管上分别接有油泵。
8.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述热交换器与水源间以及所述热交换器与所述车库式干式厌氧发酵罐间的所述增温水管上分别接有水泵。
9.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述沼气发电机组为撬装式内燃发电机组。
10.根据权利要求6所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统的控制方法，其特征在于，包括以下工况：
...【技术特征摘要】
1.一种光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，包括：聚光光伏组件、双轴跟踪支架、热交换单元和厌氧发酵沼气发电单元，所述聚光光伏组件活动安装于所述双轴跟踪支架的顶部，所述双轴跟踪支架上固定有冷却油管，所述冷却油管接至所述热交换单元，所述冷却油管内冷却油吸收所述聚光光伏组件的热量后的高温油流至所述热交换单元；
2.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，聚光光伏组件包括菲涅尔透镜、光漏斗、光棱镜、砷化镓电池、pcb板和模组箱，各个所述模组箱之间的热交换器件通过所述冷却油管相连通。
3.根据权利要求2所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述冷却油管的入口和出口均设置于所述双轴跟踪支架的底部托盘上，所述冷却油管穿过各所述模组箱之间的所述热交换器件通过冷却油进行换热，所述冷却油管与所述双轴跟踪支架的立柱软连接。
4.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述增温水管布置于所述车库式干式厌氧发酵罐的地面及侧墙上，其中，地面的所述增温水管以螺旋盘管方式布置，侧墙上的所述增温水管以蛇形排管方式布置，所述增温水管采用耐腐蚀hdpe材料制成，所述车库式干式厌氧发酵罐的地面和侧墙上设有保温层。
5.根据权利要求1所述的光沼耦合的厌氧发酵增温系统，其特征在于，所述储油罐内部采用密封隔热板分隔成相互独立的上罐体和下罐体，所述上罐体的外部敷设有保温材料，所述下罐体的外部敷设有散热材料，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨光磊，才树旺，闫华林，徐振华，任博涵，解贵林，
申请(专利权)人：中国华电科工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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