用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統及方法

2023-10-08 05:08:39 3

專利名稱：用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能加熱發電系統，具體來說是一種用於汙水生物處理的太陽 能加熱發電系統及發電方法。
背景技術：
當今社會能源與環境問題已經成為普遍關注的熱點。在目前全球能源日趨緊張的 形勢下，對開發新能源技術和進一步開發利用可再生能源提出了迫切需求。開發利用可再 生能源，保護和節省現有資源，成為涉及到人類社會可持續發展的戰略問題。在可再生能源中，我國小水電和風電雖然已經達到商業化水平，但它們的資源量 和地理分布畢竟有限，即使全部開發也滿足不了未來的需求，只有「太陽能」才是最具有潛 力的可再生能源。我國太陽能資源非常豐富，我國大部分地區位於北緯45°以南，全國2/3 的國土面積年日照時間在2300h以上，每平方米太陽能年輻射總量為3340 8400MJ，陸地 表面每年接收的太陽輻射能相當於17000億噸標準煤，而且分布極為廣泛，具有普遍存在、 永續利用的優點，可為國民經濟發展提供有效的能源供應。近年來，我國城市汙水處理廠的數目和處理能力迅速增長，但普遍存在運行費用 偏高的問題，其中主要是電耗大。城市汙水處理廠消耗的能源主要包括電、和藥劑等潛在能 源，其中電耗佔總能耗的60% 90%，而汙水處理電耗佔全廠總電耗的50% 80%，可見 汙水處理是處理廠耗電大戶，自然也就是節能重點。溫度是影響微生物生長活動的主要因素，主要體現在微生物的增殖速度和活性兩 個方面。汙水生物處理中的微生物適宜的生長溫度為15 35°C。當溫度小於15°C時微生 物的增殖速度和活性明顯下降。當水溫低於10°C時，每降低1°C，微生物的活性都會大幅降 低，甚至失去活性。因而，在水溫較低時，充分利用現有的清潔能源對汙水生物處理反應池 進水進行加熱可明顯提高系統處理效率。因而，在汙水生物處理系統中建立太陽能加熱系統，不僅能夠提高汙水處理效率， 而且能夠為汙水處理廠提供電能，降低汙水廠的電耗，從而更好地實現節能降耗。

發明內容
本發明目的是針對現有技術存在的缺陷提供一種汙水生物處理過程中，在低溫時 對汙水處理廠進水進行加熱，並可將多餘能量轉化成電能的裝置。本發明為實現上述目的，採用如下技術方案本發明用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統，包括太陽能集熱器、兩個閥門、 PLC控制系統、在線溫度測定儀、熱交換加熱器、渦輪發電機、蓄電池、配電室和開關，其中 在線溫度測定儀①置於距離生物反應池進水口處，在線溫度測定儀①的輸出端與PLC控制 系統①相連接，在線溫度測定儀②置於生物反應池沿進水口的水流方向在線溫度測定儀① 後，在線溫度測定儀②的輸出端與PLC控制系統②相連接，PLC控制系統①的輸出端分別與 閥門①和閥門②相連接，閥門①置於太陽能集熱器與熱交換加熱器之間，閥門②置於太陽能集熱器與發電機之間，渦輪發電機輸出端依次串接蓄電池連、配電室和開關，PLC控制系 統②的輸出端與開關連接。所述熱交換加熱器的內管內還安裝電加熱器。用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統的發電方法如下太陽能集熱器收集熱量，加熱流過太陽能集熱器的傳導液，使熱傳導液汽化，形 成過熱的蒸汽；當在線溫度測定儀①回饋的溫度 25°C時，閥門①打開，閥門②打開，蒸汽進入渦 輪發電機，渦輪機將熱能轉化為電能，並將產生的電經蓄電池送入配電室；當在線溫度測定儀①回饋的溫度介於20°C到25°C之間時，閥門①閉合，閥門②打 開，蒸汽同時進入熱交換加熱器和渦輪發電機，熱交換加熱器對進水進行加熱，而渦輪機將 熱能轉化為電能，並將產生的電經蓄電池送入配電室；當在線溫度測定儀②回饋的溫度 20°C時，開關斷開，配電室停止對熱交換加熱 器進行供電，熱交換加熱器中只進行蒸汽對內管進水加熱。通過使用本發明所述的水處理中太陽能加熱發電系統，能夠對進水進行加熱，提 高水處理過程中微生物對汙染物的降解效率。同時，多餘的能力還可以被轉化成電能，送入 供電室，節省汙水處理廠的電耗。本發明的優點是1、為汙水處理廠提供一個可以同時進行加熱和發電的設備，提高了微生物降解汙 染物的效率，同時減少了汙水廠的電耗；2、整個系統採用電腦程式控制，自動化程度高，保證了裝置運行的穩定性；3、不用佔用土地資源，與建築結合為一體的節能項目；4、既適用於新建汙水處理廠，也適合老汙水處理廠的挖潛改造，對老汙水處理廠 的挖潛改造基本不需改動原有工藝結構；5、由於採用該系統後進水水溫穩定，從而使得汙水處理微生物活性高而且穩定， 能夠保證穩定的出水水質。


圖1為本發明的流程圖；圖2為熱交換加熱器剖面圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明及其具體實施方式
作進一步詳細說明。用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統包括太陽能集熱器，閥門，PLC控制系 統，在線溫度測定儀，熱交換加熱器，渦輪發電機，蓄電池，配電室，開關。太陽能集熱器收集熱量，加熱流過太陽能集熱器的傳導液，使熱傳導液汽化，同時在能量區的熱轉換設備中產生高壓、過熱的蒸汽，然後送入熱交換加熱器中加熱進水或是 送入常規的蒸汽渦輪發電機中進行發電。在線溫度測定儀，用於測定生物反應池水溫。在線溫度測定儀①置於距離生物反 應池進水口 1 2m處，用於測定利用太陽能加熱後的水溫，在線溫度測定儀①的輸出端與 PLC控制系統①相連接。在線溫度測定儀②置於沿進水口的水流方向在線溫度測定儀①後 1 2m處，用於測定經太陽能和電加熱後進水溫度，在線溫度測定儀②的輸出端與PLC控制 系統②相連接。PLC控制系統①的輸出端與閥門①和閥門②相連接，閥門①控制置於太陽能集熱 器與熱交換加熱器之間，閥門②置於太陽能集熱器與發電機之間，用於控制蒸汽輸送方向。熱交換加熱器的剖面圖如附圖2，過熱的蒸汽可對內管的進水進行加熱。內管安裝 電加熱器，當轉化的蒸汽全部用來加熱進水仍然達不到溫度要求時，開關閉合，配電室提供 電源，此時蒸汽對內管進水加熱與電加熱器加熱同時進行。渦輪發電機將熱能轉化為電能，輸出端與蓄電池相連接，經過蓄電池將產生的電 能送入配電室。PLC控制系統②的輸出端與開關相連，當開關閉合時，供電室向熱交換加熱器供 電；開關斷開時，供電室停止向熱交換加熱器供電。本發明的運作過程如下太陽能集熱器收集熱量，加熱流過太陽能集熱器的傳導液，使熱傳導液汽化，形成 過熱的蒸汽；當在線溫度測定儀①回饋的溫度 25°C時，閥門①打開，閥門②打開，蒸汽進入渦 輪發電機，渦輪機將熱能轉化為電能，並將產生的電送入配電室；當在線溫度測定儀①回饋的溫度介於20°C到25°C之間時，閥門①閉合，閥門②打 開，蒸汽同時進入熱交換加熱器和渦輪發電機，熱交換加熱器對進水進行加熱，而渦輪機將 熱能轉化為電能，並將產生的電送入配電室；當在線溫度測定儀②回饋的溫度 20°C時，開關斷開，配電室停止對熱交換加熱 器進行供電，熱交換加熱器中只進行蒸汽對內管進水加熱。
權利要求
一種用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統，其特徵在於包括太陽能集熱器、兩個閥門、PLC控制系統、在線溫度測定儀、熱交換加熱器、渦輪發電機、蓄電池、配電室和開關，其中在線溫度測定儀①置於距離生物反應池進水口處，在線溫度測定儀①的輸出端與PLC控制系統①相連接，在線溫度測定儀②置於生物反應池沿進水口的水流方向在線溫度測定儀①後，在線溫度測定儀②的輸出端與PLC控制系統②相連接，PLC控制系統①的輸出端分別與閥門①和閥門②相連接，閥門①置於太陽能集熱器與熱交換加熱器之間，閥門②置於太陽能集熱器與發電機之間，渦輪發電機輸出端依次串接蓄電池連、配電室和開關，PLC控制系統②的輸出端與開關連接。
2.根據權利要求1所述的用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統，其特徵在於所述 熱交換加熱器的內管內還安裝電加熱器。
3.一種用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統的發電方法，其特徵在於太陽能集熱器收集熱量，加熱流過太陽能集熱器的傳導液，使熱傳導液汽化，形成過 熱的蒸汽；當在線溫度測定儀①回饋的溫度 25°C時，閥門①打開，閥門②打開，蒸汽進入渦輪發 電機，渦輪機將熱能轉化為電能，並將產生的電經蓄電池送入配電室；當在線溫度測定儀①回饋的溫度介於20°C到25°C之間時，閥門①閉合，閥門②打開， 蒸汽同時進入熱交換加熱器和渦輪發電機，熱交換加熱器對進水進行加熱，而渦輪機將熱 能轉化為電能，並將產生的電經蓄電池送入配電室；當在線溫度測定儀②回饋的溫度 20°C時，開關斷開，配電室停止對熱交換加熱器進 行供電，熱交換加熱器中只進行蒸汽對內管進水加熱。
全文摘要
本發明用於汙水生物處理的太陽能加熱發電系統及發電方法，所述系統包括太陽能集熱器，閥門，PLC控制系統，在線溫度測定儀，熱交換加熱器，渦輪發電機，蓄電池，配電室，開關。所述方法太陽能集熱器收集熱量，加熱流過太陽能集熱器的傳導液，使熱傳導液汽化，同時在能量區的熱轉換設備中產生高壓、過熱的蒸汽，然後送入熱交換加熱器中加熱進水或是送入常規的蒸汽渦輪發電機中進行發電。本發明採用電腦程式控制，自動化程度高，保證了裝置運行的穩定性，既適用於新建汙水處理廠，也適合老汙水處理廠的挖潛改造，對老汙水處理廠的挖潛改造不需改動原有工藝結構，不僅能夠提高汙水處理效率，而且能夠為汙水處理廠提供電能，降低汙水廠的電耗。
文檔編號F03G6/06GK101858320SQ20101014098
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月7日 優先權日2010年4月7日
發明者丁亞楠, 劉志剛, 李軼 申請人:河海大學