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1、10申请公布号CN104195035A43申请公布日20141210CN104195035A21申请号201410468767722申请日20140915C12M1/107200601C12M1/0220060171申请人青岛中科华通能源工程有限公司地址266000山东省青岛市市南区闽江路2号国华大厦B座70272发明人王传水夏晓芳张亮王倩任路路赵志斌武婧74专利代理机构青岛联信知识产权代理事务所37227代理人潘晋祥王中云54发明名称沼气工程新型余热综合利用系统57摘要一种沼气工程新型余热综合利用系统，所述的沼气工程包括发酵罐和沼渣沼液池，所述的阶梯余热回收系统包括热水罐、热量一次提升系统和。
2、热量二次提升系统。沼气工程新型余热综合利用系统通过热量一次提升系统将沼渣沼液中的热量收集到热水罐中，再通过热量二次提升系统利用少量电能将热水罐中的热量升温后送到蓄热罐中，在利用直燃式热泵将蓄热罐中的热量加热并传递给发酵罐，维持制沼气时发酵所需要的温度，有效地利用的排放的沼渣沼液携带的热量，降低了维持发酵温度所需要的能源消耗，有效地维持了沼气工程正常的运行，维持了系统的良性循环，降低了沼气工程的运行费用，能耗降低5090，改变了沼气工程不盈利的局面，产生了巨大的经济效益。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页。
3、10申请公布号CN104195035ACN104195035A1/1页21一种沼气工程新型余热综合利用系统，所述的沼气工程包括发酵罐和沼渣沼液池，其特征在于，所述的阶梯余热回收系统包括热水罐、热量一次提升系统和热量二次提升系统，所述的热量一次提升系统包括换热器，沼渣沼液池通过管路和沼液循环泵与换热器放热侧设置的进水口连接，换热器放热侧设置的出水口通过管路与沼渣沼液池连接；热水罐的中下部通过管路和换热水泵与换热器吸热侧设置的进水口连接，换热器吸热侧设置的出水口通过管路与热水罐的上部相连；所述的热量二次提升系统包括水源热泵、蓄热罐、直燃式热泵，热水罐通过第一水泵和管路与水源热泵低温侧设置的入水口相。
4、连，水源热泵低温侧设置的出水口通过管路与热水罐相连；水源热泵高温侧设置的出水口通过管路与蓄热罐相连，蓄热罐通过管路与直燃式热泵设置的温水入口相连，直燃式热泵设置的低温回水口通过第二水泵和管路与水源热泵高温侧设置的进水口相连；直燃式热泵设置的热水出口通过第三水泵和管路与发酵罐设置的热水管的入口相连，发酵罐设置的热水管的出口通过管路与直燃式热泵设置的高温回水口相连。2根据权利要求1所述的沼气工程新型余热综合利用系统，其特征在于，所述的沼气工程包括晾水塔，晾水塔设置的出水口通过空压机侧水泵和管路与热水罐相连，晾水塔设置的进水口通过管路与热水罐相连。3根据权利要求2所述的沼气工程新型余热综合利用系统，。
5、其特征在于，热水罐内安装有温度传感器，温度传感器与空压机侧水泵电连接。4根据权利要求1所述的沼气工程新型余热综合利用系统，其特征在于，所述的沼气工程包括吸收塔，吸收塔与热水罐之间安装有制冷余热系统，所述的制冷余热系统包括空调热水机，热水罐通过制热侧水泵和管路与空调热水机吸热侧设置的入水口相连，空调热水机吸热侧设置的出水口通过管路与热水罐相连；空调热水机放热侧设置的出水口通过管路与吸收塔设置的循环水入口相连，吸收塔设置的循环水出口通过制冷侧水泵和管路与空调热水机放热侧设置的入水口相连。权利要求书CN104195035A1/4页3沼气工程新型余热综合利用系统技术领域0001本发明涉及一种能源回收利。
6、用系统，具体地说，是一种沼气工程新型余热综合利用系统。背景技术0002目前在世界范围内，石油、天然气、煤炭等化石燃料日益紧缺，由于化石燃料的不可再生性，各国都在积极寻找和研究替代性能源。与化石能源相比，生物质能源具有十分明显的优势，是一种集环保效益和经济效益于一体的可再生能源形式。同时，中国经济的快速发展也带来了严重的环境问题，改善生态环境，实现经济的可持续发展是中国未来发展的政策重点。生物质废弃物排放造成的水体污染和土地污染已经严重制约我国经济可持续发展，工业生物质废弃物燃气化利用技术的规模化符合国家重大需求和社会经济发展需要，其发展对生态环境治理，改善健康卫生条件，实现废物资源化利用，提升。
7、环保装备制造业整体水平，统筹城乡一体化发展等均具有重要意义。0003沼气工程随着近几年的技术积累，已经逐渐由单一原料向复合原料、由小规模向大规模方向发展，复合原料的大型沼气工程成为沼气工程的主流。在沼气产业化技术发展方面，虽然我国在传统型的沼气工程产业已经发展到了一个相对比较成熟的阶段，但受到发酵效率低，运行能耗高，沼渣沼液肥料消纳销售受限等因素限制，致使大部分的沼气工程盈利性较差不能正常的运行，行业发展受限。0004沼气工程运行过程中，为维持厌氧反应的高效稳定运行，有高温发酵5060和中温发酵3035两种工艺。维持温度恒定是保证沼气工程产气的关键，产生的沼气作为车用燃气或做液化气的前提都需要。
8、进行净化工艺，这样沼气工程在运行过程中，会产生大量的低品位热量，包括排放的沼渣沼液携带的热量、净化用空压机用的循环水的热量，发电机的余热、变压吸附脱碳方式产生的热量，而这些热量因为温度较低，在常规的工程中除发电机的余热回收技术比较成熟，其余的热量基本都浪费掉了。沼气工程中余热未能有效回收，系统运行需要大量的热量，而为了维持沼气工程的高温或中温发酵还需要用锅炉或者其他的途径来增加外来的热源，根据不同季节，不同的进料温度，沼气工程所产沼气的3090将用于维持发酵温度，沼气工程中沼渣沼液的消纳及销路又没有完全畅通，就会造成沼气工程的整体效益很差，基本都在保本维持运行，在气候条件比较恶劣的北方地区，甚。
9、至需要赔本运行。发明内容0005本发明针对目前的沼气工程运行耗能大、费用高，产生的大量低品位热量不能利用，产出的沼气难以保证可以维持系统的运行，效益差等问题，设计了一种沼气工程新型余热综合利用系统。0006本发明的沼气工程新型余热综合利用系统，所述的沼气工程包括发酵罐和沼渣沼液池，所述的阶梯余热回收系统包括热水罐、热量一次提升系统和热量二次提升系统。说明书CN104195035A2/4页40007所述的热量一次提升系统包括换热器，沼渣沼液池通过管路和沼液循环泵与换热器放热侧设置的进水口连接，换热器放热侧设置的出水口通过管路与沼渣沼液池连接；热水罐的中下部通过管路和换热水泵与换热器吸热侧设置的进。
10、水口连接，换热器吸热侧设置的出水口通过管路与热水罐的上部相连。0008所述的热量二次提升系统包括水源热泵、蓄热罐、直燃式热泵，热水罐通过第一水泵和管路与水源热泵低温侧设置的入水口相连，水源热泵低温侧设置的出水口通过管路与热水罐相连；水源热泵高温侧设置的出水口通过管路与蓄热罐相连，蓄热罐通过管路与直燃式热泵设置的温水入口相连，直燃式热泵设置的低温回水口通过第二水泵和管路与水源热泵高温侧设置的进水口相连；直燃式热泵设置的热水出口通过第三水泵和管路与发酵罐设置的热水管的入口相连，发酵罐设置的热水管的出口通过管路与直燃式热泵设置的高温回水口相连。0009优选的是，所述的沼气工程包括晾水塔，晾水塔设置的。
11、出水口通过空压机侧水泵和管路与热水罐相连，晾水塔设置的进水口通过管路与热水罐相连。0010优选的是，热水罐内安装有温度传感器，温度传感器与空压机侧水泵电连接。0011优选的是，所述的沼气工程包括吸收塔，吸收塔与热水罐之间安装有制冷余热系统，所述的制冷余热系统包括空调热水机，热水罐通过制热侧水泵和管路与空调热水机吸热侧设置的入水口相连，空调热水机吸热侧设置的出水口通过管路与热水罐相连；空调热水机放热侧设置的出水口通过管路与吸收塔设置的循环水入口相连，吸收塔设置的循环水出口通过制冷侧水泵和管路与空调热水机放热侧设置的入水口相连。0012本发明的有益效果是沼气工程新型余热综合利用系统通过热量一次提升。
12、系统将沼渣沼液中的热量收集到热水罐中，再通过热量二次提升系统利用少量电能将热水罐中的热量升温后送到蓄热罐中，在利用直燃式热泵将蓄热罐中的热量加热并传递给发酵罐，维持制沼气时发酵所需要的温度，有效地利用的排放的沼渣沼液携带的热量，降低了维持发酵温度所需要的能源消耗，有效地维持了沼气工程正常的运行，维持了系统的良性循环，降低了沼气工程的运行费用，能耗降低5090，改变了沼气工程不盈利的局面，产生了巨大的经济效益。沼气工程新型余热综合利用系统还省去了原沼气工程系统中的供热锅炉和制冷机，降低了循环水热量，减小了晾水塔的功率和容量，降低了沼气工程的建设成本和运营维护成本。0013空调热水机不仅可提供冷水。
13、，还可将产生的热量进行回收，热水罐回收了晾水塔和空调热水机中的热量，进一步提高了低品位热量的利用率，增强了余热回收的效率。0014热水罐设置的温度传感器可检测热水罐内温度，当温度较低时，与其电连接的空压机侧水泵开始工作，将晾水塔中的热量送入到热水罐中，提高热水罐中的温度，使热量收集更加高效和灵活。附图说明0015附图1为沼气工程新型余热综合利用系统的系统示意图。具体实施方式0016本发明的沼气工程新型余热综合利用系统，沼气工程包括发酵罐、沼渣沼液池、晾说明书CN104195035A3/4页5水塔和吸收塔。阶梯余热回收系统包括热水罐、热量一次提升系统和热量二次提升系统。0017热量一次提升系统包。
14、括换热器，沼渣沼液池通过管路和沼液循环泵与换热器放热侧设置的进水口连接，换热器放热侧设置的出水口通过管路与沼渣沼液池连接；热水罐的中下部通过管路和换热水泵与换热器吸热侧设置的进水口连接，换热器吸热侧设置的出水口通过管路与热水罐的上部相连。0018热量二次提升系统包括水源热泵、蓄热罐、直燃式热泵，直燃式热泵取代了原沼气工程系统中的供热锅炉，为发酵罐供热。热水罐通过第一水泵和管路与水源热泵低温侧设置的入水口相连，水源热泵低温侧设置的出水口通过管路与热水罐相连；水源热泵高温侧设置的出水口通过管路与蓄热罐相连，蓄热罐通过管路与直燃式热泵设置的温水入口相连，直燃式热泵设置的低温回水口通过第二水泵和管路与。
15、水源热泵高温侧设置的进水口相连；直燃式热泵设置的热水出口通过第三水泵和管路与发酵罐设置的热水管的入口相连，发酵罐设置的热水管的出口通过管路与直燃式热泵设置的高温回水口相连。0019晾水塔设置的出水口通过空压机侧水泵和管路与热水罐相连，晾水塔设置的进水口通过管路与热水罐相连。热水罐内安装有温度传感器，温度传感器与空压机侧水泵电连接。0020吸收塔与热水罐之间安装有制冷余热系统，所述的制冷余热系统包括空调热水机，空调热水机取代了原沼气工程中为脱碳净化提供冷水的制冷机，热水罐通过制热侧水泵和管路与空调热水机吸热侧设置的入水口相连，空调热水机吸热侧设置的出水口通过管路与热水罐相连；空调热水机放热侧设置。
16、的出水口通过管路与吸收塔设置的循环水入口相连，吸收塔设置的循环水出口通过制冷侧水泵和管路与空调热水机放热侧设置的入水口相连。0021在停产状态时，沼气工程中尚无余热，也没有任何沼气产生。先利用直燃式热泵燃烧天然气等燃料来产生热水，产生的热水送入到发酵罐的热水管中，为发酵罐进行中温发酵或者高温发酵提供必要的温度。0022发酵罐开始发酵产生沼气后，产生的沼渣和沼液进入到沼渣沼液池中，当发酵罐中进行的是中温发酵时，沼渣沼液池中的温度约为35；当发酵罐中进行的是高温发酵时，沼渣沼液池中的温度约为60。0023沼液循环泵将沼液送到换热器的放热侧中，换热水泵将热水罐里的水送到换热器的吸热侧中，沼液的热量通。
17、过换热器送到热水罐里的水中，使热水罐内的水温达到3035。0024第一水泵将热水罐里3035的水送到水源热泵的低温侧中，通过水源热泵的加热，使少量电能，即可使水源热泵的高温侧输出温度达到4550的水，并将这些4550的水送到蓄热罐中存储，通过第二水泵的作用，将蓄热罐中的水送到直燃式热泵中，利用发酵罐产生的沼气燃烧产生的热能进行加热，使直燃式热泵产生温度达到6075的水，最终由第三水泵将这些6075的水送入发酵罐的加热管中，满足发酵罐中高温发酵或中温发酵的温度要求。0025沼气工程产生的沼气进行输送和存储，需要利用沼气压缩机，而沼气压缩机在工作过程中又需要循环水对其进行冷却，温度升高的循环水最终。
18、被送到晾水塔中，再通过晾水塔将冷却水中的热量散发大气中。热水罐中的温度传感器检测罐中水温，当热水罐中的说明书CN104195035A4/4页6水未达到3035时，温度传感器将水温信息发送给空压机侧水泵，使其工作，空压机侧水泵将热水罐里的水输送到晾水塔中，由于晾水塔中的水温约为40，晾水塔里冷却水中的热量被传递到输送过来的热水罐里的水中，增加热水罐内水的升温速度。0026而且由于制沼气过程中，常规的脱碳净化需要维持在7左右，一般采用制冷机来制取冷量，而现在利用空调热水机来给吸收塔提供7左右的冷水，同时空调热水机工作产生的热量则传递到制热侧水泵送过来的热水罐里的水中，也增加了热水罐内水的速度。0027沼渣沼液池、晾水塔和空调热水机中产生的余热都被送到热水罐中，通过水源热泵加热，送入到直燃式热泵中，使直燃式热泵只需少量燃料消耗，即可向发酵罐输送高温水。说明书CN104195035A1/1页7图1说明书附图CN104195035A。