[發明專利]一種生物質和太陽能耦合的三聯產系統

有效

• 申請號: 201610227627.X
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN105674582B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 李洪強;張曉烽;王飛;曾蓉;康書碩;張國強
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F24J2/04
• 分類號: F24J2/04;F23G5/033;F25B15/06;F23G5/027;F02C3/22;F25B39/04
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技術領域

本發明涉及能源技術領域，特別是一種生物質和太陽能耦合的三聯產系統。

背景技術

長期以來，能源問題一直都是人類生存和發展的基本問題。隨著煤炭、石油，天然氣等化石能源的消耗，釋放大量的污染物威脅生態環境。同時，化石能源燃燒釋放出的二氧化碳量已遠遠超出了綠色植物光合作用的吸收能力，使得人來面臨的生態環境壓力越來越大。開發資源儲量大、清潔無污染的可再生能源對于可持續發展有著重要意義。其中太陽能和生物質因其獨特的優勢而被認為是化石燃料潛在的替代能源，其高效清潔利用技術受到廣泛關注。

太陽能以其儲量無限性、存在普遍性、利用清潔性等獨特優勢，使之成為解決能源短缺、環境污染的有效途徑之一。通過太陽能光熱轉化技術將太陽輻射能轉換成熱能，以水作為直接傳熱工質，提供氣化反應所需要的汽化潛熱，轉化為蒸汽內能，通過蒸汽內能的形式參與和生物質在較高溫度下進行的氣化反應，間接轉化為合成氣化學能，實現品位間接提升。

生物質與其它能源相比，具有分布廣泛、環境影響較小，可持續利用等優勢。然而也存在資源分布分散、能量密度低等缺點，直接燃燒生物質量利用效率低，釋放煙氣粉塵造成環境污染。生物質氣化技術將低能量密度的生物質轉化為使用方便的合成氣，使得燃料的化學能轉移到合成氣中，提高燃氣利用效率。

冷熱電三聯產系統是集發電、供暖、制冷于一體的分布式能源系統，通過燃料燃燒的高品位熱能用于發電，低品位熱能用來供熱、制冷或除濕，實現冷熱電聯產和能源的梯級利用。生物質和太陽能耦合的三聯產系統考慮太陽能經濟性集熱溫度與生物質氣化反應溫度的特點，以及功、冷、熱并供實現能源的綜合梯級利用，提高系統的性能。分布式生物質氣化供能系統就近收集固體生物燃料，避免低密度原料長距離輸送的能源消耗和費用，發揮產品多樣性的優點，滿足終端用戶對氣、冷、熱、電等多種能源的需求，同時利用中低溫太陽能集熱量提供氣化反應所需要的氣化潛熱，間接轉化為合成氣化學能，實現能量的品位提升。

目前對現有設計理念和實施方案的生物質聯產系統的研究存在的主要問題在：1)生物質聯產系統輸入端能源來源單一，可再生能源應用缺乏多樣性。2)生物質聯產系統輸出產品主要以熱電產品為主，冷熱電應用較少，無法滿足終端用戶能源多元化需求。3)通過生物質氣化發電實現了對燃料化學能品位的提升，而如何高效利用生物質合成氣和發電過程中的余熱資源，實現熱能的綜合梯級利用也是需要解決的關鍵問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了最大限度的提高聯產系統總能效率，實現真正意義可再生能源綜合互補利用，滿足不同用戶的產品需求，提高余熱資源綜合梯級利用，本發明提出了一種生物質和太陽能耦合的三聯產系統。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明提供了一種生物質和太陽能耦合的三聯產系統，該系統包括生物質預熱器、生物質粉碎機、固定床氣化爐、旋風分離除塵器、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、冷凝器、水泵、槽式太陽能集熱器、塔式定日鏡場、燃氣輪機、煙氣蒸汽型吸收式機組和第四換熱器。

其中：生物質預熱器，用于干燥生物質，降低生物質的含水量；生物質粉碎機，用于將生物質原料破碎成粉狀物料；固定床氣化爐，用于生物質和水蒸氣參與氣化反應，生成合成氣，滿足燃氣輪機燃料需求；旋風分離除塵器，用于對固定床氣化爐出口的合成氣進行除塵凈化處理，除去合成氣中的灰分及炭顆粒等雜質；第一換熱器，利用合成氣的高溫熱能預熱空氣，滿足干燥生物質需求；第二換熱器，利用合成氣的高溫熱能產生0.6MPa水蒸氣，滿足煙氣蒸汽型吸收式機組的熱水需求；第三換熱器，利用合成氣的中低溫熱能預熱輸入槽式太陽能集熱器的水，提高水溫；冷凝器，用于除去合成氣中冷凝出來的水分；水泵，用于對0.1MPa、25℃水進行加壓處理，通入到第三換熱器中；槽式太陽能集熱器，以水作為吸熱工質，利用太陽熱能加熱水，以生產水蒸氣，滿足固定床氣化爐中氣化反應的需求；塔式定日鏡場，用于聚焦太陽能提供水蒸氣氣化所需高溫熱源；燃氣輪機，利用經過凈化處理的合成氣做功發電，滿足用戶和維持機組正常運行的電需求；煙氣蒸汽型吸收式機組，采用溴化鋰溶液，用于利用燃氣輪機的煙氣和第二換熱器產生熱水為余熱制取冷凍水，以滿足用戶制冷需求；第三換熱器，用于利用溴化鋰吸收式機組出口的余熱，加熱進口側生活熱水，滿足用戶生活熱水需求。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：