[發明專利]生物發酵分布式供能系統

有效

• 申請號: 201310011978.3
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103087901A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 楊曉奕
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107;C12M1/02;C05F5/00;A23K1/18;F24J2/00;F02C6/00;F02C6/18;F03D9/02
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

1.一種生物發酵分布式供能系統，該系統包括：

生物發酵裝置，包括生物發酵預處理池和與其相連的生物發酵池；其中，所述生物發酵池中設置有攪拌裝置，用于攪拌所述生物發酵池中的生物質材料；

太陽能集能裝置，用與收集太陽能，其通過第一換熱裝置與生物發酵預處理池相連，為生物發酵預處理池提供熱量；

發電裝置，其通過管道與生物發酵裝置相連，用于將來自生物發酵裝置的沼氣燃燒進行燃氣發電，所述發電裝置還與攪拌裝置相連，用于為攪拌裝置提供動能，其中所述發電裝置包括依次相連接的燃氣輪機、發電機和變壓輸電裝置。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統進一步包括：

風能采集裝置，其用于采集風能，并能夠將風能轉化為機械能和電能；且其同時與攪拌裝置和發電裝置相連，一方面其能夠直接為攪拌裝置提供動能，另一方面也能夠將剩余電能輸送至發電裝置儲存。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統進一步包括：

第二換熱裝置，所述第二換熱裝置一端通過管道與發電裝置相連，另一端通過管道與生物發酵裝置相連，用于將發電裝置的尾氣的余熱與來自生物發酵裝置的換熱管道的換熱介質進行換熱。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統進一步包括：

余熱回收裝置，其設置于燃氣輪機與第二換熱裝置之間，用于回收燃氣輪機尾氣中的余熱。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的系統，其特征在于，所述生物發酵池包括依次連接的一級發酵池和二級發酵池。

6.根據權利要求1-4中任一項所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：

脫硫脫水裝置，其設置于生物發酵裝置與發電裝置之間，將來自于生物發酵池中的沼氣，在通入燃氣輪機燃燒發電之前先進行脫水脫硫處理。

7.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：

尾氣處理裝置，其設置于燃氣輪機與余熱回收裝置之間，用于對發電裝置產生的尾氣進行處理。

8.根據權利要求7中所述的系統，其特征在于，所述尾氣處理裝置包括：脫水器，其連接于脫硫裝置，用于對發酵裝置產生的氣體進行脫水。

9.根據權利要求7中所述的系統，其特征在于，所述尾氣處理裝置包括：脫硫器，其連接于發電裝置，用于對發酵裝置產生的氣體進行脫硫。

10.一種利用根據權利要求1-9中任一項所述的系統進行生物發酵分布式供能的方法，包括：

a）將生物質材料放入所述生物發酵預處理池中，對生物質進行預處理，所述預處理采用熱處理技術，在溫度125-175℃下將細胞壁破碎，且將生物質中大分子變成易于發酵的小分子；

利用所述燃氣輪機余熱和所述太陽能集能裝置收集的熱作為預處理熱源，對生物質預處理進行供熱；經預處理后，所述生物質材料發生固液分相，所述液體進入所述生物發酵池，固體可直接用做肥料使用或經加工形成干肥料使用；

b）經過預處理后的液相生物質材料進入生物發酵池，利用預處理后的部分余熱控制厭氧發酵溫度為50-55℃；同時利用風力發電裝置采集的風能為所述攪拌裝置提供動能對所述液相生物質材料進行機械攪拌，促使所述發酵池內的液相生物質材料與生物厭氧菌的混合以提高所述生物發酵池內部的傳熱傳質；

c）經發酵得到沼氣經管道進入所述發電裝置的燃氣機輪，進行燃燒發電，燃氣輪機產生的尾氣經管道通入所述第二換熱裝置與所述生物發酵裝置的循環換熱介質進行換熱，換熱介質經換熱后升溫返回所述生物發酵裝置，以達到余熱回收里用的目的。

11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述發電裝置產生的尾氣先經過尾氣處理裝置進行處理后，進入第二換熱裝置與生物發酵裝置換熱，用于為生物發酵裝置提供熱能；或將尾氣處理裝置處理后的尾氣用于谷物或木炭的干燥、室內供暖或用于制冷。

12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述發酵產生的沼氣先經過設置于尾氣處理裝置中的脫硫器脫硫和/或脫水器脫水后，再進入發電裝置的燃氣機輪進行燃燒發電。

13.根據權利要求10-12中任一項所述的方法，其特征在于，將所述生物發酵預處理池和生物發酵池中經發酵后排放的廢渣作為農作物有機肥料或魚類飼料進行加工使用。