[實用新型]太陽能與沼氣能互補發電設備

有效

• 申請號: 201120515643.1
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN202326049U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 陳義龍;楊清萍;張巖豐
• 申請（專利權）人: 武漢凱迪工程技術研究總院有限公司
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01D15/10;F22B1/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本實用新型涉及清潔能源發電設備，具體地指一種太陽能與沼氣能互補發電設備。

背景技術

目前，隨著煤、石油、天然氣等傳統化石能源儲量的日益減少，尋找可再生的清潔能源已成為社會普遍關注的焦點。另一方面，由于使用化石能源帶來的環境污染直接威脅人類的生存和發展，因此重視和發展可再生的清潔能源、減少SO₂和CO₂排放已成為各國政府的共識。太陽能具有分布廣泛、儲量無限、收集利用清潔、SO₂和CO₂零排放等優點，但由于其能量較為分散、受天氣影響較大、能量匯集不穩定不連續等問題，長期以來太陽能聚熱發電的大規模開發利用受到了很大的限制。自然界存在的沼氣以及將人畜糞便、農林廢棄生物質發酵而生產的沼氣也是一種重要的可再生能源，其較化石能源清潔，也具有CO₂零排放的特征，但由于人畜糞便、農林廢棄生物質分布廣泛、分散度大、收集困難，不僅利用率很低，而且對環境的污染極大。如何有效地治理人畜糞便和農林廢棄生物質，將其與太陽能聚熱發電結合起來，實現變廢為寶，一直是本領域科研人員亟待解決的難題。

發明內容

本實用新型的目的就是要充分利用人畜糞便和農林廢棄生物質中所蘊含的能量，克服已知太陽能熱電站受天氣影響較大、能量匯集不穩定、不連續的缺陷，提供一種太陽能與沼氣能互補發電設備。

為實現上述目的，本實用新型設計的技術方案如下：

本實用新型提供的一種太陽能與沼氣能互補發電設備，包括太陽能集熱裝置、沼氣儲罐、沼氣鍋爐、汽輪機組、以及與汽輪機組聯動的發電機，所述沼氣鍋爐內設置有沼氣燃燒器、蒸汽過熱器和工藝水預熱器。所述太陽能集熱裝置的輸出端通過第一開關閥與蒸汽過熱器的輸入端相連，所述蒸汽過熱器的輸出端通過蒸汽調節閥與汽輪機組的高壓蒸汽入口相連，所述汽輪機組的低壓蒸汽出口與冷凝器的輸入端相連，所述冷凝器的輸出端與除氧器的輸入端相連，用以脫除循環水中的氧氣，防止設備及管路氧化腐蝕。所述除氧器的輸出端與給水泵的輸入端相連，所述給水泵的輸出端通過第二開關閥和給水調節閥與工藝水預熱器的輸入端相連，通過對循環水的預熱可以節省沼氣用量，提高熱效率。所述工藝水預熱器的輸出端與太陽能集熱裝置的輸入端相連，由此構成蒸汽的循環回路。所述沼氣儲罐的出口通過沼氣壓縮泵與沼氣燃燒器相連，用以對蒸汽過熱器中的蒸汽提供熱量。所述沼氣儲罐的出口與沼氣燃燒器之間的管路上設置有第三開關閥和沼氣調節閥，第三開關閥用于控制沼氣管路的通斷，沼氣調節閥則控制沼氣的流量，調節沼氣燃燒器火焰的大小，從而控制蒸汽過熱器中蒸汽的溫度。

上述太陽能集熱裝置內的導熱介質為水，水吸收太陽能后，再通過蒸汽過熱器直接汽化成高溫高壓蒸汽對汽輪機組做功，其結構簡單、成本低廉。

進一步地，所述太陽能與沼氣能互補發電設備還包括軟水儲罐，所述軟水儲罐的出水口通過補水泵與除氧器的補水口相連，所述軟水儲罐的出水口與除氧器的補水口之間的管路上設置有第四開關閥，由此構成蒸汽循環回路中的循環水儲備與補充系統。所述軟水儲罐用于儲備來自化學水處理裝置制備好的軟水，這種軟水脫除了其中的鈣、鎂離子，可有效防止設備內部結垢；所述第四開關閥用于控制軟水的供給及流量大小，以根據實際情況補充循環水的損失。

進一步地，所述太陽能與沼氣能互補發電設備還包括沼氣發生裝置，所述沼氣發生裝置的沼氣出口通過第五開關閥與氣水分離器的輸入端相連，所述氣水分離器的輸出端與脫硫脫碳塔的輸入端相連，所述脫硫脫碳塔的輸出端與沼氣儲罐的進口相連。由于沼氣發生裝置所采用的原料主要是人畜糞便和農林廢棄生物質，其在發酵過程中所產生的沼氣是一種混合氣體，大約含有60～65％的甲烷、30～35％的二氧化碳、1％的硫化氫、少量水份、一氧化碳、氫氣和其它碳氫化合物，其中硫化氫及水份的存在對設備有強烈的腐蝕性，二氧化碳沒有燃燒價值，在系統中運行會白白耗能，因此氣水分離器和脫硫脫碳塔的設置能夠凈化沼氣，脫除其中的水汽、硫化氫、二氧化碳等無效組份。

進一步地，所述汽輪機組的高壓蒸汽入口處管路上設置有壓力計和溫度計。設置壓力計和溫度計的目的是為了直觀控制輸入汽輪機組的蒸汽壓力及溫度，滿足汽輪機組的運行要求。