一种农村能源综合利用系统及其工作方法与流程

本发明涉及综合能源利用，更具体地说，涉及一种农村能源综合利用系统及其工作方法。

背景技术：

1、随着农村经济的快速发展，农业生产对优质商品能源的需求持续增加，农村地区能源供需矛盾日益突出。

2、生物质能作为一种方便、清洁、高品位的能源，其推广应用不仅可以缓解能源压力，而且对增加农民收入、改善人居环境、保护林草植被、维持生态平衡具有重要意义。

3、地热资源是一种可再生的清洁能源，储量大、分布广，具有清洁环保、用途广泛、稳定性好、可循环利用等特点，与风能、太阳能等相比，不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰，是一种现实并具有竞争力的新能源。在当今人们环保意识日趋增长的情况下，对于地热资源合理的开发利用越来越受到人们的青睐。但是地热能在使用过程中还存在能源利用率低的问题。

4、因此，如何解决农村生物质能利用率低的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种农村能源综合利用系统，将各种农业活动场所产生的农林生物质、人畜粪便、废水污泥作为生物质利用的原料，不仅实现了废弃物的资源化利用，而且改善了农村居住环境、有效治理了农业生产污染，将地热能、生物质能与农村生产生活合理结合，能够满足当地居民热电需求，地热能利用系统与生物质能利用系统相辅相成，优势互补，实现了能量的梯级利用，提高能量利用率。

2、本发明的另一目的是提供一种包括上述农村能源综合利用系统的农村能源综合利用系统的工作方法，可增强农业活动的经济收益和环境效益。

3、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种农村能源综合利用系统，包括地热能利用系统和生物质能利用系统；

5、地热能利用系统包括地热井，地热井依次与地热水处理组件、汽轮机、第一发电机、凝汽器、空气预热器、热网换热器、热管换热器连接，地热水处理组件分别与过热器、蒸发器连接，过热器和蒸发器均与汽轮机连接，热管换热器内设有用于向沼气池传热的重力热管，凝汽器用于供暖或供热水给居民区，热网换热器用于供暖给养殖场，热管换热器换热后的热水供给鱼塘；

6、生物质能利用系统包括生物质发酵系统和生物质热解系统；

7、生物质发酵系统包括与沼气池连接的匀桨池，沼气池依次与脱硫塔、二氧化碳吸收塔连接，二氧化碳吸收塔分别与气体处理组件、内燃机连接，内燃机与第二发电机连接；

8、生物质热解系统包括依次连接的烘焙装置、热解炉，烘焙装置用于预热农田产生的秸秆、稻壳，热解炉与气体处理组件连接，第一引风机通过三通阀与内燃机和热解炉的输出端连接，第一引风机与烘焙装置连接，烘焙装置依次与过热器、蒸发器、温室大棚连接，温室大棚分别与空气预热器和鱼塘连接，空气预热器与内燃机连接。

9、优选的，地热水处理组件包括与地热井连接的水泵、与水泵连接的第一闪蒸器，第一闪蒸器分别与过热器和第二闪蒸器连接，第二闪蒸器与蒸发器连接。

10、优选的，气体处理组件包括与二氧化碳吸收塔连接的二氧化碳再生塔，二氧化碳再生塔与二氧化碳储罐连接，二氧化碳储罐与热解炉连接，二氧化碳储罐与热解炉之间设有鼓风机。

11、优选的，二氧化碳吸收塔与内燃机之间设有甲烷储罐和气泵，二氧化碳吸收塔与甲烷储罐连接，甲烷储罐与气泵连接，气泵通过三通阀与第二引风机、内燃机连接，第二引风机与空气预热器连接。

12、优选的，温室大棚与空气预热器、鱼塘连接的管路上设有三通阀，三通阀的第一接口与温室大棚连接，三通阀的第二接口与空气预热器连接，三通阀的第三接口与鱼塘连接。

13、优选的，热解炉分别与生物油储罐、生物质炭回收罐连接。

14、优选的，匀桨池与沼气池连接的管路上设有用于控制匀桨池向沼气池送料的螺杆泵。

15、优选的，匀桨池的原料包括居民区、养殖场产生的有机生活垃圾、人畜粪便以及鱼塘的污泥，热解炉的生物质热解原料为农田产出的秸秆、稻壳和沼气池发酵后的沼渣、沼液。

16、优选的，第一发电机和第二发电机用于向养殖场、温室大棚、鱼塘、热解炉和居民区供电。

17、一种农村能源综合利用系统的工作方法，应用于上述的农村能源综合利用系统，农村能源综合利用系统的工作方法包括：

18、地热井内的高温地热水通过水泵抽出，从第一闪蒸器出来的饱和蒸汽经过热器后进入汽轮机高压缸中膨胀做功，带动第一发电机发电，从第一闪蒸器出来的饱和水经蒸发器后进入汽轮机低压缸中膨胀做功，带动第一发电机发电，做完功的乏汽在凝汽器中凝结，凝结的高温地热水依次经过空气预热器、热网换热器与热管换热器，最后流入鱼塘；

19、匀浆池内的沼气原料通过螺杆泵抽进沼气池，在沼气池内发酵，产生的沼气依次经脱硫塔与二氧化碳吸收塔，生成的二氧化碳富液进入二氧化碳再生塔，二氧化碳再生后储存在二氧化碳储罐中，并通过鼓风机引进热解炉，生成的甲烷通过气泵抽进内燃机；

20、将农田产生的秸秆、稻壳与沼气池产生的沼渣、沼液混合作为生物质热解原料进入烘焙装置中，经过烘焙预处理后在热解炉中热解，热解炉产生的高温二氧化碳气体和内燃机产生的高温烟气在第二引风机的作用下进入烘焙装置中，从烘焙装置出来的混合气体依次经过热器、蒸发器进行换热，换热后的低温混合气流至温室大棚中促进植物光合作用，植物光合作用产生的富氧空气分别进入鱼塘与内燃机，为鱼塘增氧、为内燃机内甲烷的燃烧提供氧气，内燃机燃烧带动第二发电机发电。

21、与现有技术相比，本发明提供了一种农村能源综合利用系统，具备以下有益效果：

22、（1）本发明采用重力热管将地热尾水的热量传递给沼气池，重力热管传递热量的速度快，基于重力热管的均温性，可减小沼气池内各部分沼液的温差，提高沼气发酵的效果。

23、（2）本发明协调各系统生成的气体，实现气体循环利用。将二氧化碳气体从沼气中分离出来并作为热解炉的惰性气氛，可提高生物油产率，并减少惰性气体制备成本；热解后的高温混合气体与内燃机产生的高温烟气混合后，经过多次换热降温，可作为温室大棚内植物光合作用气氛；温室大棚植物产生的富氧空气，一部分导入内燃机中，可促进沼气燃烧，提高内燃机燃烧效率，减少有害气体生成，另一部分通入鱼塘中，给鱼塘增氧。

24、（3）本发明将各种农业活动场所产生的人畜粪便、废水污泥作为发酵原料，发酵后的沼液、沼渣组分不稳定、热学特性多变，在与农林生物质混合后进入热解炉热解，不仅生成热值更高的生物质燃油，而且产生的生物质炭稳定性高，更易保持，可直接用于农田、温室大棚中，增加土壤有机碳含量，调节土壤持水能力。

1.一种农村能源综合利用系统，其特征在于，包括地热能利用系统和生物质能利用系统；

2.根据权利要求1所述的农村能源综合利用系统，其特征在于，所述地热水处理组件（2）包括与所述地热井（1）连接的水泵（201）、与所述水泵（201）连接的第一闪蒸器（202），所述第一闪蒸器（202）分别与所述过热器（9）和第二闪蒸器（203）连接，所述第二闪蒸器（203）与所述蒸发器（10）连接。

3.根据权利要求2所述的农村能源综合利用系统，其特征在于，所述气体处理组件（19）包括与所述二氧化碳吸收塔（18）连接的二氧化碳再生塔（191），所述二氧化碳再生塔（191）与二氧化碳储罐（192）连接，所述二氧化碳储罐（192）与所述热解炉（24）连接，所述二氧化碳储罐（192）与所述热解炉（24）之间设有鼓风机（28）。

4.根据权利要求3所述的农村能源综合利用系统，其特征在于，所述二氧化碳吸收塔（18）与所述内燃机（20）之间设有甲烷储罐（29）和气泵（30），所述二氧化碳吸收塔（18）与所述甲烷储罐（29）连接，所述甲烷储罐（29）与所述气泵（30）连接，所述气泵（30）通过所述三通阀（26）与第二引风机（31）、所述内燃机（20）连接，所述第二引风机（31）与所述空气预热器（6）连接。

5.根据权利要求4所述的农村能源综合利用系统，其特征在于，所述温室大棚（27）与所述空气预热器（6）、所述鱼塘（15）连接的管路上设有所述三通阀（26），所述三通阀（26）的第一接口与所述温室大棚（27）连接，所述三通阀（26）的第二接口与所述空气预热器（6）连接，所述三通阀（26）的第三接口与所述鱼塘（15）连接。

6.根据权利要求5所述的农村能源综合利用系统，其特征在于，所述热解炉（24）分别与生物油储罐（32）、生物质炭回收罐（33）连接。

7.根据权利要求6所述的农村能源综合利用系统，其特征在于，所述匀桨池（16）与所述沼气池（11）连接的管路上设有用于控制所述匀桨池（16）向所述沼气池（11）送料的螺杆泵（34）。

8.根据权利要求7所述的农村能源综合利用系统，其特征在于，所述匀桨池（16）的原料包括所述居民区（13）、所述养殖场（14）产生的有机生活垃圾、人畜粪便以及所述鱼塘（15）的污泥，所述热解炉（24）的生物质热解原料为所述农田（22）产出的秸秆、稻壳和所述沼气池（11）发酵后的沼渣、沼液。

9.根据权利要求8所述的农村能源综合利用系统，其特征在于，所述第一发电机（4）和所述第二发电机（21）用于向所述居民区（13）、所述养殖场（14）、所述鱼塘（15）、所述热解炉（24）和所述温室大棚（27）供电。

10.一种农村能源综合利用系统的工作方法，其特征在于，应用于权利要求9所述的农村能源综合利用系统，所述农村能源综合利用系统的工作方法包括：