[發明專利]低溫太陽能-生物質能熱電聯供系統

無效

• 申請號: 201010237550.7
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101949369A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 王輝濤;王華;王仕博;冷婷婷;李俊賢;唐千喻
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K25/06;F01D15/10;F24D17/00;F24J2/05
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及一種利用太陽能及生物質能的熱電聯供系統及工藝，是一種太陽能低溫熱能及生物質能高效利用新方法與技術，屬于能源與環境技術領域。

背景技術

電力生產在工農業生產中扮演著越來越重要的角色，可以說電力供應是整個社會發展的瓶頸。一個世紀以來，電力工業都是嚴重地依賴于煤等化石燃料，雖然近年來隨著超臨界朗肯循環等技術的應用，煤電效率逐步提高(現在世界上最新技術已經能達到近50％的熱效率)，但電力工業依然是二氧化碳及二氧化硫嚴重環境污染物主要的排放源，同時隨著石化燃料的枯竭，開采的成本和難度會越來越大，因此加大對新能源開發的力度，從而逐漸減輕國民生產及生活過程對石化燃料的依賴程度，是人類必然面臨的唯一選擇。

太陽的輻射功率達3.8x10²³kW，其中，約1.08x10¹⁴kW輻射到地球表面，即便光-電轉換效率僅為萬分之一，亦能達到全世界總發電容量的近4倍之多。據估算，太陽在一月之內輻射到地球上的能量，可抵地球上包括石化燃料、原子能等在內的所有不可再生能源總儲量的10倍之多，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。我國屬太陽能資源相當豐富的國家，國土面積的2/3地區年日照時數大于2200h，單位面積太陽能輻射總量高于5016MJ/m²。因此，研究太陽能發電技術對我國乃至全人類的持續發展有重要意義。太陽能發電可在不對環境帶來任何污染和公害情況下，將太陽能轉化為電能，太陽能發電被譽為未來最理想的發電方式。按轉換方式的不同，可分為光伏發電及光-熱-電兩種方式，其中，光伏發電技術已較成熟，但其效率低、初投資高。光-熱-電技術主要指聚光式高溫太陽能熱力發電，按太陽光跟蹤系統的不同，可分為單軸跟蹤及雙軸跟蹤系統兩大類；按集熱器類型的不同，可分為槽式系統、塔式系統和碟式系統三大類。聚光式高溫太陽能熱力發電效率高、單機容量大，如美國在加州沙漠上建造的九套SEGS太陽能熱力發電裝置，最大的每套發電功率為80兆瓦，總發電容量達354兆瓦，可滿足50萬居民的能源需求，每年節約230萬桶原油，減少15.5萬噸CO₂和114噸NO_x的排放。但高溫太陽能熱力發電系統的初投資極高，常常數倍于同樣裝機容量的火力發電系統，對設備、材料也有很高的要求，且安裝周期較長，這些不利因素都嚴重制約了高溫太陽能熱力發電系統的建設和投資。

生物質資源主要指農業及林產業廢棄物、畜牧養殖業糞便及城市含有可燃成分的固體廢物。我國有豐富的生物質資源，據統計我國農村僅稻草丟棄量便高達7億噸(熱值約10.2×10¹⁵kJ)，林產業廢棄物近2億噸(熱值約3.1×10¹⁵kJ)，尚有大量的稻殼、秸稈等農業廢棄物。若這些廢棄物不合理加以回收利用，便會成為環害物質。當前生物質能利用技術主要有：直接燃燒，燃燒產生的熱和蒸汽可用于發電，或向用戶供熱；沼氣技術，生物質產生的沼氣可用作生活燃氣及發電；生物質氣化技術，氣化生產的可燃氣可用于炊事、采暖和農作物烘干，還可用作內燃機、燃氣輪機等動力裝置的燃料，輸出電力或動力；生物質熱解技術，分為干餾制水煤氣、制炭和快速熱解制生物油技術；生物質液化技術。總的來看，農業及林產業生物質在生長過程中需吸收CO₂進行光合作用，這類生物質的能源利用與轉化系統不會造成地球大氣中CO₂總量的增加，因此，生物質能利用技術的研究已成為國際社會新能源技術研究的熱點。目前，生物質的潔凈燃燒技術，如農村沼氣技術、秸稈氣化技術等已趨成熟，而且相關產品正逐步實現定型市場化。

有效地耦合低溫太陽能與生物質能構建熱電聯供系統，能實現太陽能與生物質能間優勢互補，確保能源轉化系統的穩定性和高效性，有望成為構建分布式能源供應系統的重要技術措施。

發明內容

本發明的目的是提供一種低溫太陽能-生物質能熱電聯供系統及發電工藝，該系統的一次加熱采用平板真空玻璃太陽能集熱器或真空管集熱器，用生物質能的熱量進行二次加熱。該系統可最大限度將太陽能及生物質能轉換為高品位的電能，且提供用于生活熱水等所需熱能。

解決本發明的技術問題所采用的方案是：該系統包括：傳熱流體循環回路，有機朗肯循環的工質循環回路，加熱爐排煙管路，供熱熱水回路，有機朗肯循環的冷卻水回路，為傳熱流體補熱或作備用熱源的加熱爐，底部帶回熱措施的太陽能集熱-余熱回收一體化真空平板式集熱器，