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[0001]
本高新技术涉及供热供电技术领域，特别涉及光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统。
背景技术：
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[0002]
近几年，国家城镇化步伐的加快，城市人口规模迅速扩张，城市污水产生量成倍增长，对于城市污水处理厂规模和处理能力的需求也随之增长；污水处理属于能耗密集型行业，主要是电耗较大，行业平均水平约0.3kwh/m3，用电费用能够占到整个运行费用的50％；随着城市污水处理设施的增加，污水处理厂行业用电量大幅度提高，占全社会总用电量的比例也逐渐增长，污水处理的电耗大，运行费用高等问题日益突出；根据国内常见的污水处理工艺过程和目前常用设备，电耗主要集中于污水、污泥的提升，生物处理的供氧、污泥处理等工艺过程，特别是污水生物处理和污泥处理的单元过程；污泥作为城市污水处理过程中的副产品，其产量也随污水处理量的增加不断增加，由于污泥成分复杂，如果未经稳定处理将会影响城市环境卫生、制约污水处理发展。
技术实现要素：
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[0003]
本高新技术的目的在于提供一种有效降低污水处理厂用电量及对污泥污水进行有效处理的光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统。
[0004]
本高新技术由如下技术方案实施：光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统，其包括光伏发电单元、沼气发生单元、沼气供电供热单元、配电网和用热单位；所述光伏发电单元的箱式变压器输出端分别与所述配电网和所述沼气发生单元的配电箱电连接，所述沼气发生单元的储气罐与所述沼气供电供热单元的燃气锅炉的供气端相连，所述沼气供电供热单元的换热器与所述用热单位相连，所述沼气供电供热单元的沼气发电变压器与所述配电网电连接。
[0005]
进一步地，所述沼气供电供热单元包括所述燃气锅炉、汽轮机、所述换热器和所述沼气发电变压器；所述燃气锅炉的排气口与所述汽轮机的进气口连通，所述汽轮机的排气口与所述换热器的蒸汽进口连通，所述换热器的冷凝水出口与所述燃气锅炉连通，所述汽轮机与所述沼气发电变压器电连接。
[0006]
进一步地，所述沼气发生单元包括污泥厌氧消化池、脱硫塔、所述储气罐和所述配电箱；所述污泥厌氧消化池的排气口与所述脱硫塔的进气口连通，所述脱硫塔的排气口与所述储气罐的进气口连通。
[0007]
进一步地，其还包括沼气压缩机；所述沼气压缩机的进气口与所述储气罐的排气口连通，所述沼气压缩机的排气口与所述污泥厌氧消化池连通。
[0008]
进一步地，在所述沼气压缩机两端的管路上、所述脱硫塔两端的管路上及所述储气罐的出口管路上均设有排污口。
[0009]
本高新技术的优点：本高新技术提供了一种光伏与污水处理厂沼气联合供电供热
系统，第一，光伏发电单元应用于污水处理厂，有效利于太阳能资源，通过光伏发电单元产生清洁电力，解决污水处理厂用电需求，打破污水处理行业高耗电限制；第二，污水处理厂沼气发生单元对污泥污水进行有效处理，同时产生的沼气经沼气供电供热单元用于发电，与光伏发电单元形成联合供电供热系统，与光伏发电单元实现电力互补，改善整体出力效果，形成更为稳定、持续的电源，为污水处理厂供电，大幅度减少电网购电量，有效降低污水处理厂用电成本；第三，沼气除了可以作为发电用燃料外，还可以用于污水处理厂采暖锅炉及污泥加热热水锅炉的热源燃料；通过本高新技术降低了污水处理厂运行费用，促进污水处理厂的可持续发展，为全国污水处理起到示范引领效应，更好的促进绿色发展和生态文明建设。
附图说明：
[0010]
图1为本高新技术的结构示意图。
[0011]
附图中各部件的标记如下：光伏发电单元1、箱式变压器1.1、光伏组件1.2、逆变器1.3、沼气发生单元2、污泥厌氧消化池2.1、脱硫塔2.2、储气罐2.3、配电箱2.4、沼气压缩机2.5、排污口2.6、沼气供电供热单元3、燃气锅炉3.1、汽轮机3.2、换热器3.3、沼气发电变压器3.4、配电网4、用热单位5。
具体实施方式：
[0012]
如图1所示，光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统，其包括光伏发电单元1、沼气发生单元2、沼气供电供热单元3、配电网4和用热单位5；用热单位5包括污水处理厂厂区内的采暖系统和污泥加热系统及厂区周边热用户；光伏发电单元1包括光伏组件1.2、逆变器1.3和箱式变压器1.1，能够将太阳能转化为电能，其为现有技术，详细结构在此不再赘述；沼气发生单元2包括污泥厌氧消化池2.1、脱硫塔2.2、储气罐2.3和配电箱2.4；光伏发电单元1的箱式变压器1.1输出端与沼气发生单元2的配电箱2.4电连接，光伏发电单元1为配电箱2.4供电后，通过配电箱2.4为沼气发生单元2所有需要电的设备进行供电；由此，将光伏发电单元1应用于污水处理厂，有效利于太阳能资源，通过光伏发电单元1产生清洁电力，解决污水处理厂用电需求，打破污水处理行业高耗电限制；污泥厌氧消化池2.1的排气口与脱硫塔2.2的进气口连通，脱硫塔2.2的排气口与储气罐2.3的进气口连通；通过污泥厌氧消化池2.1采用厌氧消化法对污泥污水进行有效处理，同时产生沼气及硫化氢等其他副产物，通过脱硫塔2.2对沼气进行脱硫净化处理，经脱硫后的沼气进入储气罐2.3进行存储；沼气发生单元2还包括沼气压缩机2.5；沼气压缩机2.5的进气口与储气罐2.3的排气口连通，沼气压缩机2.5的排气口与污泥厌氧消化池2.1连通，沼气压缩机2.5能够将部分沼气送回污泥厌氧消化池2.1内，用于污泥搅拌，更有利于加快污泥厌氧消化池2.1内沼气的产生；在沼气压缩机2.5两端的管路上、脱硫塔2.2两端的管路上及储气罐2.3的出口管路上均设有排污口2.6；由于沼气进入管路后，由于温度降低，会形成含有杂质的冷凝水，因此，通过排污口2.6能够实现将管路中含有杂质的冷凝水及时排掉，有利于减少沼气中的杂质和冷凝水。
[0013]
光伏发电单元1的箱式变压器1.1输出端还与配电网4电连接，光伏发电单元1除了为污水处理厂的沼气发生单元2供电外，还能够将多余电力上配电网4；沼气发生单元2的储气罐2.3与沼气供电供热单元3的燃气锅炉3.1的供气端相连；沼气供电供热单元3包括燃气
锅炉3.1、汽轮机3.2、换热器3.3和沼气发电变压器3.4；燃气锅炉3.1的排气口与汽轮机3.2的进气口连通，汽轮机3.2的排气口与换热器3.3的蒸汽进口连通，换热器3.3的冷凝水出口与燃气锅炉3.1连通，汽轮机3.2与沼气发电变压器3.4电连接，沼气发电变压器3.4与配电网4电连接；沼气供电供热单元3的换热器3.3与用热单位5相连，沼气供电供热单元3的沼气发电变压器3.4与配电网4相连；燃气锅炉3.1产生的热蒸汽进入汽轮机3.2内进行发电，所发电力经沼气发电变压器3.4升压后送入配电网4；汽轮机3.2的排气口从换热器3.3的蒸汽进口通入后，与用热单位5的回水进行换热，用于满足污水处理厂采暖和污泥加热需求。
[0014]
污水处理厂电源以光伏发电为主，沼气发电作为补充调节，以保证电源整体出力连续、稳定，满足污水处理厂用电需求；利用污水处理厂沼气发生单元2产生的沼气，经沼气供电供热单元3用于发电，与光伏发电单元1形成联合供电供热系统，与光伏发电单元1实现电力互补，改善整体出力效果，形成更为稳定、持续的电源，为污水处理厂供电，大幅度减少电网购电量，有效降低污水处理厂用电成本；日间光照强度大，光伏发电出力较高，当光伏发电负荷大于或等于污水处理厂用电负荷时，沼气仅用于采暖或加热，多余沼气经脱硫干燥处理后，储存于储气罐2.3中；夜间，当光伏发电出力较低或不出力，无法满足污水处理厂用电负荷时，从储气罐2.3中释放沼气，启动汽轮机3.2进行发电，迅速补足用电负荷缺额，其余用于满足污水处理厂采暖或加热需求；在保证用电、用热需求的前提下，多余电力将送入电网，为电网提供电力；在系统发生故障或电力不足的情况下，电网也可作为备用电源，为电源系统补足电力；污水处理厂用电高峰和电网电价高峰时段多出现在日间，与光伏发电高峰较为一致，因此，光伏发电可以有效保证日间用电负荷；污水处理厂的用电低谷时段多出现在夜间，该时段光伏较小或不出力，沼气发电系统可用于解决污水处理厂夜间用电需求，减少网购电量，有效降低污水处理厂用电费用；本高新技术通过设置储气罐2.3，视光伏出力情况，选择释放/存储沼气进行调节，以应对用电负荷需求变化，促进清洁电力的充分利用，减少电源系统向电网输送电力，降低网购电量和运行成本。
[0015]
以上所述仅为本高新技术的较佳实施例而已，并不用以限制本高新技术，凡在本高新技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本高新技术的保护范围之内。
技术特征：
1.光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统，其特征在于，其包括光伏发电单元、沼气发生单元、沼气供电供热单元、配电网和用热单位；所述光伏发电单元的箱式变压器输出端分别与所述配电网和所述沼气发生单元的配电箱电连接，所述沼气发生单元的储气罐与所述沼气供电供热单元的燃气锅炉的供气端相连，所述沼气供电供热单元的换热器与所述用热单位相连，所述沼气供电供热单元的沼气发电变压器与所述配电网电连接。2.根据权利要求1所述的光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统，其特征在于，所述沼气供电供热单元包括所述燃气锅炉、汽轮机、所述换热器和所述沼气发电变压器；所述燃气锅炉的排气口与所述汽轮机的进气口连通，所述汽轮机的排气口与所述换热器的蒸汽进口连通，所述换热器的冷凝水出口与所述燃气锅炉连通，所述汽轮机与所述沼气发电变压器电连接。3.根据权利要求1或2所述的光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统，其特征在于，所述沼气发生单元包括污泥厌氧消化池、脱硫塔、所述储气罐和所述配电箱；所述污泥厌氧消化池的排气口与所述脱硫塔的进气口连通，所述脱硫塔的排气口与所述储气罐的进气口连通。4.根据权利要求3所述的光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统，其特征在于，其还包括沼气压缩机；所述沼气压缩机的进气口与所述储气罐的排气口连通，所述沼气压缩机的排气口与所述污泥厌氧消化池连通。5.根据权利要求4所述的光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统，其特征在于，在所述沼气压缩机两端的管路上、所述脱硫塔两端的管路上及所述储气罐的出口管路上均设有排污口。
技术总结
本高新技术公开了一种光伏与污水处理厂沼气联合供电供热系统，其包括光伏发电单元、沼气发生单元和沼气供电供热单元；光伏发电单元的箱式变压器输出端分别与配电网和沼气发生单元的配电箱电连接，沼气发生单元的储气罐与沼气供电供热单元的燃气锅炉相连，沼气供电供热单元的换热器与用热单位相连，沼气供电供热单元的沼气发电变压器与配电网相连。优点：通过光伏发电单元产生清洁电力，解决污水处理厂用电需求，打破污水处理行业高耗电限制；沼气发生单元产生的沼气，经沼气供电供热单元供用热单位及发电，与光伏发电单元实现电力互补，有效降低污水处理厂用电成本；通过本高新技术降低了污水处理厂运行费用，促进污水处理厂的可持续发展。厂的可持续发展。厂的可持续发展。
技术开发人、权利持有人：杜丽娟 李兵静 丁英华 于海鹏 魏巍 牛守慧 司有华 王建华 杨婧 璐娜 孟斌 高亚辉
