[發明專利]利用生物質燃燒實現循環發電的CO2蓄能裝置

在審

• 申請號: 201710253256.7
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107044634A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 尹小林
• 申請（專利權）人: 長沙紫宸科技開發有限公司
• 主分類號: F23C10/00
• 分類號: F23C10/00;F24H3/08
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙)43217
• 代理人: 李大為

技術領域

本發明涉及低碳與能源利用設備的技術領域，具體涉及一種利用生物質燃燒實現循環發電的CO₂蓄能裝置。

背景技術

氣候變化已成為影響人類生存和發展的問題之一，而工業排放的二氧化碳被認為是導致氣候變暖的主要原因。我國作為世界上最大的發展中國家，以煤炭為主的一次能源和以火力發電為主的二次能源作為能源結構。隨著經濟總量的迅速增長，一次能源和二次能源的CO₂排放具有增長快、總量大的特點。為應對氣候變化發展低碳能源尤其是可再生能源和新能源已成為人們的共識，生物質發電、超臨界二氧化碳發電等已受到廣泛關注。

目前，現有的生物質發電系統龐大、投資也很高，不適宜于地域廣大而分散的鄉村，加之運輸成本問題不宜遠距離運輸，導致大量的生物質如秸稈、稻草等被遺棄或就地焚燒，嚴重污染環境，也影響空中飛行安全。雖然各級政府年年依法嚴查督辦，但大量的生物質仍被電費昂貴且缺電的鄉村就地焚燒，造成大區域空氣污染且影響航空安全。因此一種適應于廣大鄉村的生物質發電裝置的需求應運而生。另外，因廣闊鄉村的生活/生產之所需，投資僅數千元至數十萬元不等的各類中小型燃煤沸騰爐、燃煤爐排爐、盤式爐、及以高硫石煤為燃料的改進型沸騰爐在廣大鄉村乃至鄉鎮縣城上得以普遍采用，也加劇了環境污染。

隨著CCS技術的發展，超臨界二氧化碳發電系統即一種以超臨界狀態的二氧化碳為工質的布雷頓循環系統已受到廣泛關注，超臨界二氧化碳發電系統主要包括熱源、高速渦輪機、高速發電機、高速壓氣機、冷卻器等，其高效換熱器是超臨界發電系統工程應用的基礎。其循環過程中的循環介質為二氧化碳，在全循環過程中，二氧化碳均處于超臨界狀態，不發生相變，循環過程為超臨界二氧化碳經壓縮機升壓——用換熱器等壓加熱二氧化碳工質——工質進入渦輪機推動渦輪做功帶動電機發電——工質進入冷卻器——再進入壓縮機形成閉式循環。相比傳統的熱能發電系統，二氧化碳發電系統的系統熱效率、總重及占地面積、污染物排放等方面均表現出顯著的優勢。目前采用的超臨界二氧化碳試驗環路的熱交換大多使用印制電路板熱交換器適用于高工作溫度和高工作壓力，并具有良好的擴展能力，能滿足用換熱器等壓加熱二氧化碳工質的要求，但機構復雜，投資大，一套獲取熱能的換熱裝置高達數千萬美元，這與我國廣闊鄉村的經濟環境條件極不匹配。

為有效利用我國廣闊鄉村大量產生的可再生低碳生物質能源，化污染為清潔能源，促進環境保護，迫切需要結合廣大鄉村使用各類中小型燃煤沸騰爐、燃煤爐排爐、盤式爐的具體情況，開發一種簡單、安全、低投資的易為廣大村鎮所接受的以生物質燃燒的熱能為能源的 CO₂蓄能裝置，以便在廣闊的村鎮推廣碳減排CCS技術的超臨界CO₂發電技術，滿足廣大鄉村生活/生產的用電需求。

CN201610589220.1公開一種生物質熱風爐，包括爐體、進料裝置、爐膛鼓風機及置于所述爐體內的爐膛，所述爐膛至上而下包括爐頂、爐膽及爐膛底座、所述爐膛底座包括：爐排、爐膛進風管、清灰門及檢修人孔，所述爐膛進風管一端延伸出爐體并與所述爐膛鼓風機相連；所述爐體內設有換熱腔室，在所述換熱腔室內設有與爐膛聯通的換熱裝置，所述換熱裝置包括多組從左至右垂直分布的翅片煙管、上、下煙箱，所述翅片煙管的上、下兩端分別連接于上煙箱及下煙箱，在所述上煙箱及下煙箱內設置間隔分布有側封板，以形成迂回的火煙流通回路；所述爐體側面設有多個進風口及多個出風口，在所述換熱腔室內設有多個擋風板，所述擋風板一側與爐體側面連接密封，另一側與爐體側面的相對面之間設有熱風流通轉彎間隙，所述相鄰的兩個擋風板之間錯位分布，以形成迂回的熱風回路。該裝置采用熱風風機進行換熱，在實際運用中效率不足，具有一定的局限性。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明有必要提供一種利用生物質燃燒實現循環發電的CO₂蓄能裝置，以我國廣闊鄉村就地利用大量產生的可再生低碳生物質燃料為能源，直接利用生物質燃料燃燒產生的600℃～1500℃高溫輻射和傳導熱能將低壓CO₂流體蓄能為高壓熱態超臨界 CO₂流體后供CO₂發電機組發電，該裝置結構簡單、自耗能低、投資低、運行成本低。