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1、(10)授权公告号 CN 202232240 U (45)授权公告日 2012.05.30 CN 202232240 U *CN202232240U* (21)申请号 201120313916.4 (22)申请日 2011.08.25 A01G 1/00(2006.01) A01G 17/00(2006.01) A01K 1/00(2006.01) A01K 47/00(2006.01) (73)专利权人 北京林业大学 地址 100083 北京市海淀区清华东路 35 号 (72)发明人 张玉波 李俊清 (74)专利代理机构 北京远大卓悦知识产权代理 事务所 ( 普通合伙 ) 11369 代理人。
2、 刘冬梅 (54) 实用新型名称 集成有生计替代与能源替代的内生性循环系 统 (57) 摘要 本实用新型涉及一种集成有生计替代与能源 替代的内生性循环系统， 包括 ： 生计替代子系统， 该子系统包括 ： 牲畜养殖模块， 蜜蜂养殖模块， 果 树栽培模块， 紫花苜蓿栽培模块 ； 和能源替代子 系统， 该子系统包括 ： 沼气发酵生成模块， 太阳能 收集模块， 多功能燃烧/取暖模块。 该系统最大限 度地减少农户的薪柴消耗和其他对森林生态系统 产生压力的生产生活活动， 同时促进农户增收， 摆 脱贫困， 另一方面， 也有效降低了待保护地区周边 社区居民的薪柴采集、 放牧等生产生活对保护区 的压力。 (51。
3、)Int.Cl. (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种集成有生计替代与能源替代的内生性循环系统， 其特征在于， 该内生性循环系 统包括 ： 生计替代子系统， 该子系统包括 ： 牲畜养殖模块， 蜜蜂养殖模块， 果树栽培模块， 紫花苜 蓿栽培模块 ； 和 能源替代子系统， 该子系统包括 ： 沼气发酵生成模块， 太阳能收集模块， 分别与沼气发 酵生成模块和太阳能收集模块相连的多功能燃烧 / 取暖模块， 其中，。
4、 沼气发酵生成模块内 绕设有热水管道， 所述热水管道与多功能燃烧 / 取暖模块相连， 其中， 牲畜养殖模块出口与沼气发酵生成模块入口相连， 牲畜养殖模块中产生的畜牧 排泄物和废物作为原料进入沼气发酵生成模块， 沼气发酵生成模块的出口分别与果树栽培模块和紫花苜蓿栽培模块相连， 果树栽培模块和紫花苜蓿栽培模块分别与蜜蜂养殖模块相连， 紫花苜蓿栽培模块与牲畜养殖模块入口相连。 2. 根据权利要求 1 所述的内生性循环系统， 其特征在于， 所述牲畜养殖模块主要包括 牲畜饲养舍。 3.根据权利要求1或2所述的内生性循环系统， 其特征在于， 所述蜜蜂养殖模块包括蜂 箱。 4. 根据权利要求 1-3 中任一。
5、项所述的内生性循环系统， 其特征在于， 所述果树栽培模 块包括果树种植园、 果树种植区、 果树温室、 或果树大棚。 5. 根据权利要求 1-4 中任一项所述的内生性循环系统， 其特征在于， 所述紫花苜蓿栽 培模块包括紫花苜蓿栽培园或栽培区。 6. 根据权利要求 1-5 中任一项所述的内生性循环系统， 其 特征在于， 所述沼气发酵生 成模块包括沼气池。 7. 根据权利要求 1-6 中任一项所述的内生性循环系统， 其特征在于， 所述多功能取暖 / 燃烧模块包括燃烧炉和太阳能热水器， 其中燃烧炉包括两个燃料进料通道， 一条进料通道 进料沼气， 另一条进料通道进料薪柴， 通过燃料进料阀门控制进料沼气或。
6、薪柴， 太阳能热水 器出口热水管道伴随燃烧炉的沼气进气通道的管道， 并与燃烧炉出口热水管道汇合， 流经 室内管道与在沼气发酵生成模块中绕设的热水管道相连。 8. 一种能源替代子系统， 其特征在于， 该子系统包括 ： 沼气发酵生成模块， 太阳能收集 模块， 分别与沼气发酵生成模块和太阳能收集模块相连的、 可以燃烧沼气、 燃烧薪柴或利用 太阳能的多功能燃烧 / 取暖模块， 其中， 沼气发酵生成模块内绕设有热水管道， 所述热水管 道与多功能燃烧 / 取暖模块相连。 9.根据权利要求8所述的能源替代子系统， 其特征在于， 所述多功能取暖/燃烧模块包 括燃烧炉和太阳能热水器， 其中燃烧炉包括两个燃料进料。
7、通道， 一条进料通道进料沼气， 另 一条进料通道进料薪柴， 通过燃料进料阀门控制进料沼气或薪柴， 太阳能热水器出口热水 管道伴随燃烧炉的沼气进气通道的管道， 并与燃烧炉出口热水管道汇合， 流经室内管道与 在沼气发酵生成模块中绕设的热水管道相连。 权 利 要 求 书 CN 202232240 U 2 1/5 页 3 集成有生计替代与能源替代的内生性循环系统 技术领域 0001 本实用新型涉及内生性循环系统。 0002 背景技术 0003 生态系统为生物提供了赖以生存的物质条件， 随着人类对自然的过度索取， 生态 系统退化已经成为全球性的问题， 不仅对于人类自身， 也对其他物种的生存造成了巨大威 。
8、胁。 0004 栖息地是生物个体、 种群或群落能在其中完成生命过程的空间， 由生物和非生物 环境因子构成， 是维持动物正常生命活动所依赖的各种环境资源的总和。由于栖息地的丧 失和退化， 导致物种受到严重威胁。 0005 大熊猫是熊科家族中最为珍稀， 也是受到最大生存威胁的哺乳动物之一， 被誉为 “动物活化石” ， 中国把它誉为 “国宝” 。现在已经被列为中国国家一级重点保护动物。与地 球上的许多其他物种一样， 大熊猫由于栖息地的丧失和退化也受到了严重威胁。 0006 具体而言， 大规模商业砍伐、 放牧、 采集薪柴等活动使得大熊猫栖息地面积减少、 破碎化程度提高以及质量下降。商业砍伐和采集薪柴会。
9、改变栖息地森林的乔木层结构， 放 牧会改变林下竹木的结构和草本层结构。 0007 虽然我国在大熊猫的主要栖息地建立了自然保护区以保护这一濒危物种， 但是仍 然有近一半的大熊猫栖息地处于保护区之外， 相对于保护区中的栖息地， 这部分栖息地受 到的人为干扰更多。因此， 大熊猫栖息地的生态系统需要得到改善。 0008 另一方面， 生态系统发生巨大变化的同时， 贫困问题也日益成为现代社会面对的 巨大挑战。 世界上贫困人群所依赖的资源受到环境问题的影响也很大， 很容易陷入到 “生态 系统退化-贫困陷阱” 的境地， 而这一陷阱之中的贫困与生态系统退化又形成了恶性循环。 0009 因此， 如何将保护和恢复大。
10、熊猫栖息地与帮助经济发展相对滞后的老少边穷地区 ( 老区、 少数民族地区、 边区和贫困地区 ) 的当地群众尽快摆脱贫困进行有机结合， 达到保 护与发展的双赢， 成为当前十分紧迫的任务。 因此， 当前亟需一种能够有效改善生态环境的 系统。 实用新型内容 0010 为了解决上述问题， 本发明人经过锐意研究， 提供一种集成有生计替代与能源替 代的内生性循环系统， 最大限度地减少农户的薪柴消耗和其他对森林生态系统产生压力的 生产生活活动， 同时促进农户增收， 摆脱贫困， 另一方面， 也有效降低了待保护地区周边社 区居民的薪柴采集、 放牧等生产生活对保护区， 尤其是大熊猫栖息地等地区造成的破坏作 用， 。
11、在此基础上完成了本实用新型。 0011 本实用新型的目的在于提供尤其是用于大熊猫栖息地的一种集成有生计替代与 能源替代的内生性循环系统， 该内生性循环系统包括 ： 0012 生计替代子系统， 该子系统包括 ： 牲畜养殖模块， 蜜蜂养殖模块， 果树栽培模块， 紫 花苜蓿栽培模块 ； 和 说 明 书 CN 202232240 U 3 2/5 页 4 0013 能源替代子系统， 该子系统包括 ： 沼气发酵生成模块， 太阳能收集模块， 分别与沼 气发酵生成模块和太阳能收集模块相连的、 可以燃烧沼气、 燃烧薪柴或利用太阳能的多功 能燃烧 / 取暖模块， 其中， 沼气发酵生成模块产生的沼气、 薪柴或被太阳。
12、能收集模块收集的 太阳能作为多功能燃烧 / 取暖模块的能量来源， 沼气发酵生成模块内绕设有热水管道， 所 述热水管道与多功能燃烧 / 取暖模块相连， 0014 其中， 牲畜养殖模块出口与沼气发酵生成模块入口相连， 牲畜养殖模块中产生的 畜牧排泄物和废物， 如牲畜粪便等， 作为原料进入沼气发酵生成模块， 0015 沼气发酵生成模块的出口分别与果树栽培模块和紫花苜蓿栽培模块相连， 沼气发 酵剩余物， 如沼液和 / 或沼渣， 作为果树栽培模块、 紫花苜蓿栽培模块的肥料施用， 0016 果树栽培模块和紫花苜蓿栽培模块分别与蜜蜂养殖模块相连， 蜜蜂养殖模块的蜜 蜂对果树栽培模块的果树和紫花苜蓿栽培模块的。
13、紫花苜蓿进行传粉和 / 或采蜜， 果树和紫 花苜蓿为蜜蜂提供传粉媒介和蜜源， 0017 紫花苜蓿栽培模块与牲畜养殖模块入口相连， 紫花苜蓿栽培模块中产生的紫花苜 蓿作为饲料提供给牲畜养殖模块中的牲畜。 0018 紫花苜蓿栽培模块包括紫花苜蓿栽培园或栽培区。 0019 本实用新型提供的内生性循环系统具有以下优点 ： 0020 (1) 利用紫花苜蓿和蜜蜂养殖微系统提高蜂蜜产量和品质， 具有较高经济效益， 并 充分利用紫花苜蓿的保水固土功效， 提高退耕还林地的利用效率， 此外， 利用紫花苜蓿的生 长快速优点， 为牲畜提供原料， 从而降低放牧需求 ； 0021 (2) 牲畜养殖模块产生的牲畜排泄物等废。
14、物进入沼气发酵模块形成沼气， 充分利 用废物， 变废为宝， 而且发酵产生的沼气可以作为能源用于燃烧 / 取暖， 不仅节约薪柴用量 从而降低采集薪柴的要求， 从而减少对林木的破坏， 而且沼气燃烧产生的二氧化碳的温室 效应更低， 大大降低了牲畜粪便的温室效应， 降低对环境的破坏 ； 0022 (3) 可以燃烧沼气、 燃烧薪柴或利用太阳能的多功能燃烧 / 取暖模块可以同时起 到燃烧(炊事)和取暖的作用， 充分利用系统内自生的沼气和系统内收集的太阳能， 从而大 幅降低薪柴的消耗量， 多功能燃烧/取暖模块产生的热量加热水， 热水用于加热/保温沼气 发酵生成模块， 以生产沼气， 使能量得到充分利用 ； 0。
15、023 (4) 沼气发酵生成模块产生的沼液和沼渣等发酵剩余物具有极高的肥力， 可以作 为退耕还林地中紫花苜蓿的肥料， 代替化肥的使用， 与化肥相比， 能提高土壤肥力和墒情 ； 0024 (5) 生机替代子系统及其构成模块和能源替代子系统及其构成模块之间形成良好 的良性优化循环， 物料和能量在其间循环性流动， 对系统外的物料和能源需求显著降低 ； 0025 (6) 该系统生产的蜂蜜、 牲畜、 水果等产品具有良好的经济效益 ； 0026 (7) 该系统降低薪柴消耗量和空气污染， 减少了化肥的使用， 减少了养殖业对环境 的污染， 增加了本地传粉者的数量 ( 蜜蜂数量增加 )， 提高了生态系统的稳定性。
16、。 0027 附图说明 0028 图 1 是根据本实用新型的内生性循环系统的结构示意图。 0029 图 2 是根据本实用新型的内生性循环系统的能源替代子系统的结构示意图。 0030 图 3 是根据本实用新型的内生性循环系统的生计替代子系统的结构示意图。 0031 图 4 是根据本实用新型的内生性循环系统的可以燃烧沼气、 燃烧薪柴或利用太阳 说 明 书 CN 202232240 U 4 3/5 页 5 能的多功能燃烧 / 取暖模块的结构示意图。 0032 附图标记说明 ： 0033 1- 能源替代子系统 ； 2- 生计替代子系统 ； 11- 太阳能收集模块 ； 12- 多功能燃烧 / 取暖模块 。
17、； 13- 沼气发酵生成模块 ； 21- 果树栽培模块 ； 22- 蜜蜂养殖模块 ； 23- 紫花苜蓿栽 培模块 ； 24- 牲畜养殖模块。 0034 具体实施方式 0035 下面通过具体实施方式、 参照附图对实用新型进行详细说明， 本实用新型的特点 和优点将随着这些说明而变得更为清楚、 明确。 0036 参照图 1、 图 2 和图 3， 本实用新型提供一种集成有生计替代与能源替代的内生性 循环系统， 该内生性循环系统包括 ： 0037 生计替代子系统 2， 该子系统 2 包括 ： 牲畜养殖模块 24， 蜜蜂养殖模块 22， 果树栽 培模块 21， 紫花苜蓿栽培模块 23 ； 和 0038 能。
18、源替代子系统 1， 该子系统 1 包括 ： 沼气发酵生成模块 13， 太阳能收集模块 11， 分别与沼气发酵生成模块和太阳能收集模块相连的、 可以燃烧沼气、 燃烧薪柴或利用太阳 能的多功能燃烧 / 取暖模块 12， 其中， 沼气发酵生成模块 13 产生的沼气、 薪柴或被太阳能 收集模块收集的太阳能作为多功能燃烧 / 取暖模块 12 的能量来源， 多功能燃烧 / 取暖模块 12 的取暖模块出口经管道与沼气发酵生成模块相连， 管道绕设于沼气发酵生成模块内， 多 功能燃烧 / 取暖模块产生的热水用来对沼气发酵生成模块进行加热保温， 0039 其中， 牲畜养殖模块 24 出口与沼气发酵生成模块 13 。
19、入口相连， 牲畜养殖模块 24 中产生的畜牧排泄物和废物， 如牲畜粪便等， 作为原料进入沼气发酵生成模块 13， 0040 沼气发酵生成模块 13 的出口分别与果树栽培模块 21 和紫花苜蓿栽培模块相连 23， 沼气发酵剩余物， 如沼液和 / 或沼渣， 作为果树栽培模块 21、 紫花苜蓿栽培模块 23 的肥 料施用， 0041 果树栽培模块 21 和紫花苜蓿栽培模块 23 分别与蜜蜂养殖模块 22 邻接， 蜜蜂养殖 模块 22 的蜜蜂对果树栽培模块 21 的果树和紫花苜蓿栽培模块 23 的紫花苜蓿进行传粉和 / 或采蜜， 果树和紫花苜蓿为蜜蜂提供传粉媒介和蜜源， 0042 紫花苜蓿栽培模块 2。
20、3 与牲畜养殖模块 24 入口相连， 紫花苜蓿栽培模块 23 中产生 的紫花苜蓿作为饲料提供给牲畜养殖模块 24 中的牲畜。 0043 在根据本实用新型的内生性循环系统中， 在生计替代子系统中， 牲畜养殖模块主 要用来养殖牲畜， 如猪、 牛、 羊等， 优选猪或牛， 主要由牲畜饲养舍构成， 其入口如饲料进料 口与紫花苜蓿栽培区相连。这些牲畜以紫花苜蓿栽培模块中生产的紫花苜蓿作为饲料， 其 排泄物等废物通过出口进入沼气发酵生成模块中发酵， 产生沼气， 作为多功能燃烧 / 取暖 模块的能源。 0044 在根据本实用新型的内生性循环系统中， 在生计替代子系统中， 蜜蜂养殖模块主 要用于养殖蜜蜂， 具体。
21、是指中华蜜蜂， 主要由蜂箱构成。 蜜蜂以果树栽培模块和紫花苜蓿培 植模块中的花蜜作为蜜源， 酿造蜂蜜， 并且作为果树和紫花苜蓿的花朵的传粉者， 能促进果 树和紫花苜蓿传粉。 0045 在根据本实用新型的内生性循环系统中， 在生计替代子系统中， 果树栽培模块用 于栽培果树， 主要由果树栽培区如果树种植园、 果树种植区、 果树温室、 或果树大棚等构成。 说 明 书 CN 202232240 U 5 4/5 页 6 其中的果树可以是任何适于生长的果树， 优选核桃树、 苹果树、 梨树。 该模块中的果树以沼 气发酵生成模块中的沼气发酵剩余物作为肥料， 起到蜜源的作用， 而且生产出具有经济价 值的水果。 。
22、0046 在根据本实用新型的内生性循环系统中， 在生计替代子系统中， 紫花苜蓿栽培模 块用于培植紫花苜蓿， 主要由紫花苜蓿栽培区构成。 紫花苜蓿产草量高， 寿命长， 再生性强， 耐刈割， 草质好， 适口性强， 营养丰富， 特别适于作为牲畜饲料， 不论新鲜紫花苜蓿， 还是晾 晒干的紫花苜蓿， 均可作为优质饲料使用 ； 而且， 紫花苜蓿具有肥田增产、 保持水土的作用， 能有效保持水土， 有助于稳定保持生态环境 ； 此外， 紫花苜蓿是蜜源植物， 是严格的异花受 粉植物， 花期长达4060天， 花期进行田间放蜂， 可使蜂蜜产量大幅度提高， 同时也提高苜 蓿种子产量。 0047 在根据本实用新型的内生性。
23、循环系统中， 在能源替代子系统中， 沼气发酵生成模 块主要用于生产沼气， 以作为多功能燃烧/取暖模块的能源使用， 多功能燃烧/取暖模块中 取暖模块产生的热水用于对沼气发酵生成模块进行加热和保温， 以便原料发酵产生沼气， 这样能大幅节约其他热源的应用。 牲畜养殖模块中产生的牲畜排泄物作为沼气发酵生成模 块的发酵原料， 产生沼气 ； 发酵生成沼气的废液可以作为肥料， 向果树栽培模块中的果树和 紫花苜蓿栽培模块中的紫花苜蓿施用。沼气发酵生成模块可以是任何已知的沼气池， 其原 料入口与牲畜养殖模块中的排泄物出口相连， 其中绕设有热水管道， 该热水管道与多功能 燃烧 / 取暖模块相连。 0048 在根据。
24、本实用新型的内生性循环系统中， 在能源替代子系统中， 太阳能收集模块 用于收集并储存太阳能， 其收集储存的太阳能可以用于加热水， 供生产和生活用， 例如取 暖、 保温等。太阳能收集模块可以是任何已知的太阳能收集或储存装置。 0049 在根据本实用新型的内生性循环系统中， 在能源替代子系统中， 多功能燃烧 / 取 暖模块可以利用多种能源， 可以燃烧沼气、 燃烧薪柴或利用太阳能。 通过充分利用沼气和太 阳能， 大幅降低薪柴的消耗量， 即使是冬季也能大幅降低薪柴的消耗量。此外， 由于沼气和 太阳能都是清洁能源， 利用它们取暖显著降低了室内外的空气污染， 有助于改善环境。 0050 在根据本实用新型的。
25、优选实施方式中， 多功能燃烧 / 取暖模块的结构示意图如图 4 所示， 该模块包括燃烧炉和太阳能热水器， 其中燃烧炉包括两个燃料进料通道， 一条进料 通道进料沼气， 另一条进料通道进料薪柴， 可以通过燃料进料阀门控制进料沼气或薪柴， 当 开通沼气进料阀门时燃烧沼气， 当关闭沼气进料阀门并开通薪柴进料阀门时， 燃烧薪柴， 燃 烧产生的热量可以用于炊事， 也可以用于取暖(加热水)。 太阳能热水器出口热水管道伴随 燃烧炉的沼气进气通道的管道， 并与燃烧炉出口热水管道汇合， 经室内管道与在沼气发酵 生成模块中绕设的热水管道相连。 太阳能热水器产生的热水经伴随燃烧炉的沼气进气管线 的管道流经燃烧炉， 并。
26、与燃烧炉中产生的热水流经室内管道进入在沼气发酵生成模块中绕 设的热水管道， 用于对发酵原料进行加热 / 保温。通过使用所述多功能燃烧 / 取暖模块， 在 夏季时， 沼气产生量充足， 基本可以满足基本的生活需求， 不用燃烧薪柴， 在冬季沼气不足 的情况下， 只要在燃烧少量薪柴即可满足需求， 可以将炊事时产生的剩余热量经室内送入 沼气发酵生成模块， 不仅用于室内取暖， 还用于加热 / 保温沼气发酵原料， 而且减少传统灶 具燃烧薪柴时产生的可吸入颗粒物以及二氧化硫、 一氧化碳等有毒气体， 改善室内空气质 量。 说 明 书 CN 202232240 U 6 5/5 页 7 实施例 0051 建造如图 。
27、1 所示的本发明的内生性循环系统， 其中， 牲畜 养殖模块面积为 1260 亩， 由生猪饲养舍构成， 养殖有 596 头猪， 生猪饲养舍的排泄物出口与沼气发酵生成模块的 入口相连， 沼气发酵生成模块中有沼气池 460 口， 底径 2.9 米， 高 2 米， 沼气池的沼气发酵剩 余物作为肥料施用于果树栽培模块和紫花苜蓿栽培模块， 果树栽培模块面积为 590 亩， 为 种植园构造， 其中栽培有8600棵核桃树、 1250棵苹果树和650棵梨树， 紫花苜蓿栽培模块面 积为 860 亩， 为种植区构造， 其中全部种植紫花苜蓿， 蜜蜂养殖模块面积为 1260 亩， 由 890 个蜂箱构成， 养殖有 89。
28、0 群中华蜜蜂， 沼气池的沼气出口与多功能燃烧 / 取暖模块相连， 多 功能燃烧 / 取暖模块构造如图 4 所示。试验时间为 1 年， 与试验前相比， 各项指标如下表 1 中所示。 0052 表 1 0053 蜂蜜产量提高量 15-20 千克 / 群 紫花苜蓿产量 ( 干重 ) 100-440 千克 / 亩 薪柴消耗平均减少量 67 室内空气污染减少量 95 0054 从上表可知， 通过本实用新型的内生性循环系统， 大幅降低了薪柴的消耗量， 降低 了室内空气污染， 并且产生了良好的经济效益。 0055 以上通过优选实施方式对本实用新型进行了详细说明， 不过这些实施方式仅是范 例性的， 并不对本实用新型的保护范围构成任何限制。 本领域技术人员应理解， 可以对本实 用新型的技术方案及其实施方式进行各种替换、 修饰或改进， 这些均应落入本实用新型的 保护范围内。 说 明 书 CN 202232240 U 7 1/2 页 8 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 202232240 U 8 2/2 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 202232240 U 9 。