基于单片机的沼气发酵装置增温控制系统设计.pdfVIP

2009年5月 农机化研究 第5期 基于单片机的沼气发酵装置增温控制系统设计 刘洋，邱凌，许卫娜 (两北农林科技大学农业部西北沼气工作站，陕西杨凌712100) 摘要：北方沼气系统全年产气的关键是冬季加热增温问题。为此，以生物质炉为热源，通过对循环水的加热， 用单片机控制加热水泵的增温系统，研究设计了系统的整体功能以及硬件和软件。该系统具有一定的智能性， 保证了沼气系统在北方冬季时的正常运行，提高了产气量。 关键词：沼气系统；增温系统；单片机；控制系统 中图分类号：TP273+．5 文献标识码：A 1．1控制系统的构建 0 引言 控制系统结构图，如图l所示。该系统装置由生 北方地区冬季天气寒冷，环境温度较低，沼气池 物质炉、贮热水箱、热置换器、电控水泵、温度传感器、 内的发酵物要保持正常发酵，必须采取相应的调节措 微控制机构等组成。电控水泵由继电器根据控制要 施。采用传统的直接燃烧秸秆等生物质原料的取暖 加热方式，不仅运输困难、热效率低，而且造成了严重 心的单片机控制系统。 的环境污染。目前，围内外采用的沼气池增温方法基 循环管 电控水泵 补水 本为太阳能加热增温¨。2J，虽然在一定程度上能保证 冬季沼气池的正常运行，但是太阳能沼气池受天气变 化影响较大，而且成本也比较高。 生物质炉作为一种新型的生物质燃料燃烧装置， 不仅热效率高、污染较小，而且不受天气变化影响，成 本也较为低廉。北方地区生物质资源丰富，就地取材 方便，因此采用生物质加热沼气池不失为一种既经济 微拧制器 温度传感器 又环保的方案。 我国北方地区冬季大都采用常温发酵，由于发酵 图l控制系统结构图 TheStmmureofcontml 温度随气温变化而变化，所以在寒冷的冬季。当室外 Fig．1 system 环境温度降低致使沼气池内温度低于15℃时，微 气温低于15℃时，就会影响沼气池的产气率[3‘4J。利 控制器根据检测的温度，经数据处理分析后向执行元 用生物质能源为燃料，通过生物质炉加热沼气池实为 北方沼气池越冬的最佳选择。本文研究设计了以生 件发出控制信号，使得电控水泵开始工作，此时由生 物质炉加热的贮热水箱中的水通过循环管道进入沼 物质炉为热源，通过对循环水的加热，提出了一种用 气池，通过热置换器与发酵池内的发酵原料进行热量 单片机控制加热水泵的增温系统，目的是解决北方冬 交换。贮热水箱的水经热置换器换热后，温度下降， 季沼气池温度低、产气量小的问题，促进了沼气技术 的推广。 再通过循环管道由电控水泵送入贮热水箱，南生物质 炉再次加热，如此循环将生物质炉产生的热量置换到 1 控制系统的构建及原理 沼气池内，从而提高发