[發明專利]一種微型生物質與太陽能熱電聯產系統及方法

有效

• 申請號: 201210256937.6
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102852741A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 邵應娟;金保昇;鐘文琪;陳曦
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K25/08;F01D15/10;F24D3/02;F24D19/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種可調運行模式的高效微型生物質與太陽能熱電聯產方法，屬于可再生能源技術、微型分布式能源技術領域。

背景技術

微型分布式能源系統是以小規模、小容量、模塊化、分散的方式布置在用戶端的供能系統，供能功率小于100千瓦。該系統具有減少一次能源消耗，極大降低輸配電損耗和輸配電成本，系統成本低廉等優點，受到世界各國的重視，特別適合于人口密度低的邊遠山區、農場、林場、獨棟建筑等人居環境。

當前，分布式供能技術及裝備主要被歐美及日本等發達國家所壟斷。美國是最早發展分布式供能系統的國家之一。歐洲的分布式供能發展水平據世界領先，其中丹麥的分布式供能發電量占到國內總發電量的52%，遠遠高于世界平均水平。日本的分布式熱電（冷）聯供系統是僅次于燃氣、電力的第三大供能方式。

在我國，《國家中長期科學和技術發展規劃》將分布式供能技術作為與氫能、核能等并列的4項能源領域前沿技術。與發達國家相比，然而我國分布式供能技術處于起步階段，還存在諸多需要完善之處，如系統適應性差、循環效率不高、核心設備技術不完善等問題，亟需加快相關工藝、技術和裝備的研發。

目前諸多的微型分布式供能工藝中，生物質與太陽能熱電聯產由于充分結合了可再生能源的優點，成為世界各國發展的重點。然而目前已有的工藝系統仍普遍存在問題，如：(1)設備的環境適應性較差，由于生物質分布不均，以及太陽光強度隨季節、時間、地域的變化，現有的系統都很難做到生物質能與太陽能的靈活匹配；(2)系統效率較低，設計良好的微型分布式能源系統，其理論發電效率可達20%～25%，熱電總效率可達70%～80%，目前我國目前的發電效率僅約為10%，尚有巨大的技術提升空間和市場發展潛力。

為此，本專利提出的高效微型生物質與太陽能熱電聯產方法，具備靈活可調的運行方式（太陽能熱電聯合循環、生物質熱電聯循環、及生物質與太陽能熱電聯合循環）提高了可再生能源系統的環境適應力，使其可以應用于不同氣候的廣大地區，且不受季節、晝夜等時間因素的制約。此外，本專利采用有機工質朗肯循環取代常規的蒸汽/制冷劑朗肯循環，不但明顯提高系統效率，確保設備運行的穩定性，也實現了該系統對環境的零破壞。

發明內容

技術問題：本發明提出一種微型生物質與太陽能熱電聯產系統及方法，解決太陽能與生物質能在單獨應用時的低效率和低穩定性等問題，同時提高可再生能源系統的效率，降低設備成本并實現可再生能源系統分布化和小型化。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供一種微型生物質與太陽能熱電聯產系統，該系統包括傳熱流體循環回路、與傳熱流體循環回路相通的有機工質循環回路、分別與有機工質循環回路相連通的發電系統和供熱系統；其中，

熱流體循環回路和有機工質循環回路共用過熱器和蒸發器；供熱系統和有機工質循環回路共用冷凝器。

優選的，傳熱流體循環回路中，包括由傳熱流體管路依次連接的生物質鍋爐裝置、太陽能熱吸收轉化裝置、傳熱工質流量計、過熱器、蒸發器和傳熱工質循環泵，其中，

生物質鍋爐裝置的出口與太陽能熱吸收轉換裝置的進口相連，太陽能吸收熱轉化裝置的出口與傳熱工質流量計的進口相連，傳熱工質流量計的出口過熱器的進口相連，過熱器的傳熱工質輸出口與蒸發器的傳熱工質輸入口相連，蒸發器的出口與傳熱工質循環泵的進口相連，傳熱工質循環泵的出口與生物質鍋爐裝置的進口相連；在生物質鍋爐裝置的進口和出口分別設有第四閥門和第三閥門，在太陽能熱吸收轉化裝置的進口和出口分別設有第二閥門和第一閥門；

有機工質循環中，包括由有機工質管路依次連接的過熱器、監視窗口、微型膨脹機、回熱加熱器、冷凝器、有機工質儲液罐、有機工質循環泵、有機工質流量計、有機工質流量計、回熱加熱器和蒸發器；其中，

過熱器的出口與監視窗口的進口相連，監視窗口的出口與微型膨脹機的入汽口相連，微型膨脹機的出汽口分別與交流發電機和回熱加熱器的第一進口相連，回熱加熱器的第一出口與蒸發器的第一進口相連；回熱加熱器的第二出口與冷凝器的第一進口相連，冷凝器的第一出口與有機工質儲液罐的進口相連，有機工質儲液罐的出口與有機工質循環泵的進口相連，有機工質循環泵的出口與有機工質流量計的進口相連，有機工質流量計的出口與回熱加熱器的第二進口相連；

發電系統包括交流發電機、與交流發電機連接的變壓器；

供熱系統包括冷凝器、回水泵和熱用戶；其中，回水泵的出口與冷凝器第二進口相連，冷凝器的第二出口與用戶相連，回水泵的進口與用戶相連。

優選的，在傳熱流體循環回路中循環的傳熱流體為導熱油或水。