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一种耦合生物质和太阳能的散布式能源系统的制

  • 文章来源: / 作者: / 发布时间:2020-02-10
  • 一种耦合生物质和太阳能的散布式能源系统的制作方法
    【专利摘要】本创造公开了一种耦合生物质和太阳能的散布式能源系统,该系统包含生物质预热器、生物质粉碎机、循环流化床气化炉、旋风分别除尘器、空气分流器、第一换热器、第二换热器、冷凝器、水泵、槽式太阳能集热器、燃气内燃机发电机组、烟气蒸汽型吸收式机组、第三换热器和固体吸收式除湿机组。本创造综合操作了生物质和太阳能两种可再生能源技术,同时对能源系统能量停止体积操作。通过对差异能源劣势互补,差异档次能源集成,使得该系统总能系统效率高达72.9%,该系统对可再生能源操作,环境可连续开展提供了新思路。
    【专利说明】
    -种輔合生物质和太阳能的散布式能源系统
    技术领域
    [0001] 本创造设及能源技术领域,出格是一种禪合生物质和太阳能的散布式能源系统。
    【背景技术】
    [0002] 近些年来,随着经济开展加快,全球能源需求一直增长,能源、环境和气候变革问 题日益突出。大力开发操作可再生能源资源,降低化石能源耗费,维护生态不变,独特推进 人类社会可连续开展,已成为各国共识。开发资源储量大、清洁无污染的可再生能源对于可 连续开展有着重要意义。此中太阳能和生物质因其共同的劣势而被认为是化石燃料潜在的 替代能源,其高效清洁操作技术遭到宽泛存眷。
    [0003] 作为取之不尽,用之不息的能源,W及其清洁性,太阳能操作是缓解能源短缺,降 低环境污染的有效技能花样。通过太阳能光热技术将太阳福射能转换成热能,W水作为间接传 热工质,提供气化反馈所必要的汽化潜热,转化为蒸汽内能,通过蒸汽内能的模式参预和生 物质在较高溫度下停止的气化反馈,直接转化为合成气化学能,实现档次直接提升。
    [0004] 生物质是指通过光竞争用而造成的各种有机体,可转化为固态、液态和气态燃料 及化工原料或产品。同时在操作生成过程中实现了二氧化碳的零排放。在世界能源耗费中, 生物质能占总能耗的14%,在开展中国家则可达40%。与其它能源比拟,散布宽泛、环境影 响较小,可连续操作。然而也存在资源散布分散、能量密度低等弊端,间接焚烧生物质量利 用效率低,释放烟气粉尘构成环境污染。生物质气化技术将低能量密度的生物质转化为使 用便捷的合成气,使得燃料的化学能转移到合成气中,进步燃气操作效率。
    [0005] 散布式能源系统通过燃料焚烧的高档次热能用于发电,低档次热能用来供热、审U 冷或除湿,实现冷热电联产和能源的梯级操作。禪合生物质和太阳能的散布式能源系统考 虑太阳能经济性集热溫度与生物质气化反馈溫度的特点,W及功、冷、湿并供实现能源的综 合梯级操作,进步系统的性能。散布式生物质气化供能系统就近搜集固体生物燃料,制止低 密度原料长间隔输送的能源耗费和费用,阐扬产品多样性的长处,满足终端用户对气、冷、 热、电、除湿等多种能源的需求,同时操作中低溫太阳能集热量提供气化反馈所必要的气化 潜热,直接转化为合成气化学能,实现能量的档次提升。
    [0006] 目前对现有设想理念和施行计划的生物质联产系统的钻研存在的主要问题在:1) 生物质联产系统W生物质作为主要的原料来源,生物质能源操作方式较为单一。2)生物质 联产系统输生产品缺乏多样性,主要W热电产品为主,冷热电、以至除湿应用较少,未能满 足用户端对能量产品多元化的需求。3)通过生物质气化发电实现了对燃料化学能档次的提 升,而如何高效操作生物质合成气和发电过程中的余热资源,实现能量的综合梯级操作也 是必要处置惩罚惩罚的关键问题。

    【创造内容】

    [0007] (一)要处置惩罚惩罚的技术问题
    [000引为了最大限度的进步能源系统总能效率,实现可再生能源互补集成,满足用户多 元化的产品需求,进步余热资源综合梯级操作,本创造提出了一种禪合生物质和太阳能的 散布式能源系统。
    [0009] (二)技术计划
    [0010] 为了到达上述宗旨,本创造提供了一种禪合生物质和太阳能的散布式能源系统, 该系统包含生物质预热器、生物质粉碎机、循环流化床气化炉、旋风分别除尘器、空气分流 器、第一换热器、第二换热器、冷凝器、水累、槽式太阳能集热器、燃气内燃机发电机组、烟气 蒸汽型吸收式机组、第=换热器和固体吸收式除湿机组。
    [0011] 此中:生物质预热器,用于枯燥生物质,降低生物质的含水量;生物质粉碎机,用于 将生物质原料破碎成粉状物料;循环流化床气化炉,用于生物质和水蒸气参预气化反馈,生 成合成气,满足燃气内燃机发电机组燃料需求;旋风分别除尘器,用于对循环流化床气化炉 出口的合成气停止除尘净化办理,撤除燃气中的灰分及炭颗粒等杂质;空气分流器,用于利 用预热的空气,一方面通入生物质预热器枯燥生物质,一方面通入循环流化床气化炉满足 气化反馈的需求;第一换热器,操作合成气的高溫热能预热空气,W消费热量,满足枯燥生 物质需求;第二换热器,操作合成气的高溫热能孕育发生120°c热水,满足满足烟气蒸汽型吸收 式机组的热水需求;冷凝器,用于撤除合成气中冷凝出来的水分;水累,用于对0.1MPa、25°C 水停止加压办理,通入到槽式太阳能集热器中;槽式太阳能集热器,W水作为吸热工质,利 用太阳热能加热水,W消费水蒸气,满足循环流化床气化炉中气化反馈的需求;燃气内燃机 发电机组,操作经过净化办理的合成气做功发电,满足用户和维持机组正常运行的电需求; 烟气蒸汽型吸收式机组,接纳漠化裡溶液,用于操作燃气内燃机发电机组的烟气和第二换 热器孕育发生水蒸气为余热制取冷冻水,W满足用户制冷需求;第=换热器,用于操作漠化裡吸 收式机组出口的余热,加热进口侧生活热水,满足用户生活热水需求;固体吸收式除湿机 组,用于操作内燃机发电机组的缸套水余热,对需求建筑停止除湿,合理操作低溫余热。 [001^ (S巧益效果
    [0013] 从上述技术计划可W看出,本创造具有W下有益效果:
    [0014] 1、本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统,通过将太阳能和生物质 两种可再生能源技术的有效整合,阐扬各自的劣势,充裕操作太阳能热能,进步生物质气化 过程效率,使得冷燃气效率达63.2%,同时实现差异可再生能源的对口合理操作,使得系统 总能源效率达72.9%。
    [0015] 2、本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统,生物质作为一种储量丰 富、干净的可再生能源,通过必然技术技能花样将生长过程中吸收的二氧化碳从头释放到大气 中,在必然水平上可实现二氧化碳零排放,从而减少溫室气体排放;
    [0016] 3、本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统,太阳能作为一种清洁的 可再生能源,通过槽式太阳能集热器,W水为导热介质生成中溫水蒸气,太阳能光热转换技 术为气化反馈提供一局部蒸汽的气化潜热,通过水蒸气参预生物质气化反馈,将太阳能中 低溫热能直接转化为合成气化学能;
    [0017] 4、本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统,通过将低能量密度的生 物质转换为高品质的电能W及差异档次的热能如生活热水、供热、制冷,实现对能量系统中 能源的梯级操作;
    [0018] 5、本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统,充裕操作气化过程中合 成气的余热资源,将合成气的高溫余热资源停止回收,不只进一步净化合成气,同时还充裕 操作合成气的余热能;
    [0019] 6、本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统,系统产品输出多元化: 发电、生活热水、制冷,满足差异功能用户对多种能源的需求;
    [0020] 7、本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统,间接面向用户,处置惩罚惩罚生 物质分散、能量密度低的问题,为电网末端或偏远且生物质资源丰硕的地区提供能量,降低 输送过程中的能耗,进步系统的总效率。
    【附图说明】
    [0021] 图1是本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统的示用意。
    【详细施行方式】
    [0022] 为使本创造的宗旨、技术计划和长处愈加分明大白,W下联结详细施行例,并参照 附图,对本创造进一步具体说明。
    [0023] 如图1所示,是本创造提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统的示用意,该 系统包含生物质预热器、生物质粉碎机、循环流化床气化炉、旋风分别除尘器、空气分流器、 第一换热器、第二换热器、冷凝器、水累、槽式太阳能集热器、燃气内燃机发电机组、烟气蒸 汽型吸收式机组、第=换热器和固体吸收式除湿机组。
    [0024] 生物质原料(1)在生物质预热器中经200°C的空气(9)预热,撤除生物质原猜中的 外在水分,使得生物质原料水分含量降至10%摆布。经过枯燥办理的生物质原料(2)进入生 物质粉碎机停止研磨,使生物质原料粒径在1 -2mm范围内。经过枯燥办理的生物质原料(3) 进入循环流化床气化炉,与350°C的水蒸气(15)混合发生气化反馈(气化压力为0.1 M化,气 化溫度为850°C )。含有固体颗粒物的高溫合成气(4)首先进入旋风分别除尘器撤除此中的 灰分等固体颗粒物(29),然后进入第一换热器停止热回收,预热空气(9)至200°C(10),再通 入第二换热器消费〇.6MPa的水蒸气(18)用于为烟气蒸汽型吸收式机组提供余热,最终溫度 降至25°C的合成气(7)经冷凝器分别出冷凝水(30)。在第一换热器中经过高溫合成气预热 至20(TC的空气(10)经过空气分流器分流,别离用于枯燥生物质并参预气化反馈作为气化 剂。在太阳能集热过程中,25°C、0.1 M化的水(11)经水累加压,通入槽式太阳能集热器中吸 收中低溫太阳热能,孕育发生350°C的水蒸气(15)作为生物质气化反馈的气化剂。
    [0025] 经过净化办理的合成气(8)通入燃气内燃机发电机组与空气(16)混合焚烧发电, 孕育发生400-500°C摆布的烟气(17)首先进入烟气蒸汽型吸收式机组,孕育发生rc冷冻水(24);然 后进入第S换热器换热,孕育发生80°C的生活热水(26),最后120°C摆布的烟气(17)排放至大 气。与此同时,内燃机发电机组孕育发生的低溫缸套水(20)用于为固体吸收式除湿机组提供低 溫余热,孕育发生合乎除湿要求的空气(22),为用户提供除湿负荷。
    [0026] 本创造所提供的禪合生物质和太阳能的散布式能源系统安置在详细施行例中可 接纳主要参数如表1所示。选取稻壳作为钻研对象,WlOOOkgA木屑输入量停止计算,气化 空气量为1820kg/h,水蒸气输入量为380kg/h。同时选取湖南地区太阳能福照指标作为参 考,年福照时数1400-2200小时摆布,年福射总量4190-5016MJ/m2,规范光照下年均匀日照 工夫3.1-3.8小时。
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    [0027]表1 [002引
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    [0031]本创造中太阳能集热量为324kW,占系统总能量的输入比例为7.62%,生物质气化 过程中冷燃气效率达63.2%,系统总能源效率为72.9%。从设想剖析中得知,本创造系统实 现冷、热、电、除湿的多输出,同时禪合多种可再生能源,实现了可再生能源的综合互补,同 时减少了对化石能源的依赖。
    【主权项】
    1. 一种耦合生物质和太阳能的散布式能源系统,其特征在于,该系统包含生物质预热 器、生物质粉碎机、循环流化床气化炉、旋风分别除尘器、空气分流器、第一换热器、第二换 热器、冷凝器、水栗、槽式太阳能集热器、燃气内燃机发电机组、烟气蒸汽型吸收式机组、第 三换热器和固体吸收式除湿机组,此中: 生物质预热器,用于枯燥生物质,降低生物质的含水量; 生物质粉碎机,用于将生物质原料(农林废弃物)破碎成粉状物料; 循环流化床气化炉,用于生物质和水蒸气参预气化反馈,生成合成气,满足燃气内燃机 发电机组燃料需求; 旋风分别除尘器,用于对鼓泡流化床气化炉出口的合成气停止除尘净化办理,撤除燃 气中的灰分及炭颗粒; 空气分流器,用于操作预热的空气,一方面通入生物质预热器枯燥生物质,一方面通入 鼓泡流化床气化炉满足气化反馈的需求; 第一换热器,操作合成气的高温热能预热空气,以消费热量,满足枯燥生物质需求; 第二换热器,操作合成气的高温热能孕育发生〇.6MPa水蒸气,满足满足烟气蒸汽型吸收式 机组的蒸汽需求; 冷凝器,用于撤除合成气中冷凝出来的水分; 水栗,用于对0.1MPa、25°C水停止加压办理,通入到槽式太阳能集热器中; 槽式太阳能集热器,以水作为吸热工质,操作太阳热能加热水,以消费水蒸气,满足循 环流化床气化炉中气化反馈的需求; 燃气内燃机发电机组,操作经过净化办理的合成气做功发电,满足用户和维持机组正 常运行的电需求; 烟气蒸汽型吸收式机组,接纳溴化锂溶液,用于操作燃气内燃机发电机组的烟气和第 二换热器孕育发生水蒸气为余热制取冷冻水,以满足用户制冷需求; 第三换热器,用于操作溴化锂吸收式机组出口的余热,加热进口侧生活热水,满足用户 生活热水需求; 固体吸收式除湿机组,用于操作内燃机发电机组的缸套水余热,对需求建筑停止除湿, 合理操作低温余热。2. 依据势力要求1所述的耦合生物质和太阳能的散布式能源系统,其特征在于,该散布 式能源系统输入原料为生物质和太阳能,为可再生能源之间互补。3. 依据势力要求1所述的耦合生物质和太阳能的散布式能源系统,其特征在于,所述循 环流化床气化炉中枯燥后的生物质原料与槽式太阳能集热器出口的水蒸气一起参预气化 反馈,生成合成气。4. 依据势力要求1所述的耦合生物质和太阳能的散布式能源系统,其特征在于,所述第 二换热器中高温合成气用于产〇.6MPa水蒸汽,用于提供烟气蒸汽型吸收式机组余热热源。5. 依据势力要求1所述的耦合生物质和太阳能的散布式能源系统,其特征在于,所述空 气分流器分成两股差异流量的预热空气,别离通入生物质预热器和循环流化床。6. 依据势力要求5所述的耦合生物质和太阳能的散布式能源系统,其特征在于,所述生 物质预热器操作预热过空气,对生物质原料停止预热,降低生物质含水量,进步气化反馈效 率。7.依据势力要求5所述的耦合生物质和太阳能的散布式能源系统,其特征在于,所述循 环流化床气化炉中枯燥后的生物质原料与空气分流器分流的一局部空气、槽式太阳能集热 器出口的水蒸气一起参预气化反馈,生成合成气。
    【文档编号】F24J2/04GK105910295SQ201610227262
    【公开日】2016年8月31日
    【申请日】2016年4月13日
    【创造人】李洪强, 张晓烽, 王飞, 曾蓉, 康书硕, 张国强
    【申请人】湖南大学