一种生物质和太阳能耦合的三联产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种生物质和太阳能耦合的三联产系统，该系统包括生物质预热器、生物质粉碎机、固定床气化炉、旋风分离除尘器、第一换热器、第二换热器、第三换热器、冷凝器、水泵、槽式太阳能集热器、塔式定日镜场、燃气轮机、烟气蒸汽型吸收式机组和第四换热器。本发明专利技术集成了生物质气化和太阳能集热两种能源技术，通过系统集成实现了两种能源的优势互补。该系统总能效率高达50.2％，对可再生能源系统结构优化，环境可持续发展，应对气候变化具有十分重要作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源
，特别是一种生物质和太阳能耦合的三联产系统。
技术介绍
长期以来，能源问题一直都是人类生存和发展的基本问题。随着煤炭、石油，天然气等化石能源的消耗，释放大量的污染物威胁生态环境。同时，化石能源燃烧释放出的二氧化碳量已远远超出了绿色植物光合作用的吸收能力，使得人来面临的生态环境压力越来越大。开发资源储量大、清洁无污染的可再生能源对于可持续发展有着重要意义。其中太阳能和生物质因其独特的优势而被认为是化石燃料潜在的替代能源，其高效清洁利用技术受到广泛关注。太阳能以其储量无限性、存在普遍性、利用清洁性等独特优势，使之成为解决能源短缺、环境污染的有效途径之一。通过太阳能光热转化技术将太阳辐射能转换成热能，以水作为直接传热工质，提供气化反应所需要的汽化潜热，转化为蒸汽内能，通过蒸汽内能的形式参与和生物质在较高温度下进行的气化反应，间接转化为合成气化学能，实现品位间接提升。生物质与其它能源相比，具有分布广泛、环境影响较小，可持续利用等优势。然而也存在资源分布分散、能量密度低等缺点，直接燃烧生物质量利用效率低，释放烟气粉尘造成环境污染。生物质气化技术将低能量密度的生物质转化为使用方便的合成气，使得燃料的化学能转移到合成气中，提高燃气利用效率。冷热电三联产系统是集发电、供暖、制冷于一体的分布式能源系统，通过燃料燃烧的高品位热能用于发电，低品位热能用来供热、制冷或除湿，实现冷热电联产和能源的梯级利用。生物质和太阳能耦合的三联产系统考虑太阳能经济性集热温度与生物质气化反应温度的特点，以及功、冷、热并供实现能源的综合梯级利用，提高系统的性能。分布式生物质气化供能系统就近收集固体生物燃料，避免低密度原料长距离输送的能源消耗和费用，发挥产品多样性的优点，满足终端用户对气、冷、热、电等多种能源的需求，同时利用中低温太阳能集热量提供气化反应所需要的气化潜热，间接转化为合成气化学能，实现能量的品位提升。目前对现有设计理念和实施方案的生物质联产系统的研究存在的主要问题在：1)生物质联产系统输入端能源来源单一，可再生能源应用缺乏多样性。2)生物质联产系统输出产品主要以热电产品为主，冷热电应用较少，无法满足终端用户能源多元化需求。3)通过生物质气化发电实现了对燃料化学能品位的提升，而如何高效利用生物质合成气和发电过程中的余热资源，实现热能的综合梯级利用也是需要解决的关键问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了最大限度的提高联产系统总能效率，实现真正意义可再生能源综合互补利用，满足不同用户的产品需求，提高余热资源综合梯级利用，本专利技术提出了一种生物质和太阳能耦合的三联产系统。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术提供了一种生物质和太阳能耦合的三联产系统，该系统包括生物质预热器、生物质粉碎机、固定床气化炉、旋风分离除尘器、第一换热器、第二换热器、第三换热器、冷凝器、水泵、槽式太阳能集热器、塔式定日镜场、燃气轮机、烟气蒸汽型吸收式机组和第四换热器。其中：生物质预热器，用于干燥生物质，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；固定床气化炉，用于生物质和水蒸气参与气化反应，生成合成气，满足燃气轮机燃料需求；旋风分离除尘器，用于对固定床气化炉出口的合成气进行除尘净化处理，除去燃气中的灰分及炭颗粒等杂质；第一换热器，利用合成气的高温热能预热空气，以生产热量，满足干燥生物质需求；第二换热器，利用合成气的高温热能产生0.6MPa水蒸气，满足满足烟气蒸汽型吸收式机组的热水需求；第三换热器，利用合成气的中低温热能预热输入槽式太阳能集热器的水，提高水温；冷凝器，用于除去合成气中冷凝出来的水分；水泵，用于对0.1MPa、25℃水进行加压处理，通入到第三换热器中；槽式太阳能集热器，以水作为吸热工质，利用太阳热能加热水，以生产水蒸气，满足固定床气化炉中气化反应的需求；塔式定日镜场，用于聚焦太阳能提供水蒸气气化所需高温热源；燃气轮机，利用经过净化处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，采用溴化锂溶液，用于利用燃气轮机的烟气和第二换热器产生热水为余热制取冷冻水，以满足用户制冷需求；第三换热器，用于利用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。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的生物质和太阳能耦合的三联产系统，通过合理利用太阳能和生物质能两种可再生能源，发挥各自的优势，提高生物质气化过程效率，同时实现不同可再生能源的对口合理利用，使得系统总能源效率达50.2％。2、本专利技术提供的生物质和太阳能耦合的三联产系统，太阳能作为一种洁净的可再生能源，通过槽式太阳能集热器，以水为导热介质生成中温水蒸气，太阳能光热转换技术为气化反应提供一部分蒸汽的气化潜热，通过水蒸气参与生物质气化反应，将太阳能中低温热能间接转化为合成气化学能，实现品位间接提升；3、本专利技术提供的生物质和太阳能耦合的三联产系统，太阳能作为一种洁净的可再生能源，通过塔式定日镜场聚焦太阳能转化为高温热能，为生物质气化反应器中生物质和水蒸气气化反应提供热源，将太阳能以合成气化学能形式储存；4、本专利技术提供的生物质和太阳能耦合的三联产系统，通过将低能量密度的生物质转换为高品质的电能，同时不同品位的余热资源用于产生生活热水、供热、制冷，实现了不同品位余热资源的综合梯级利用；5、本专利技术提供的生物质和太阳能耦合的三联产系统，充分利用气化过程中合成气的余热资源，将合成气的高温余热资源进行回收，同时出去合成气中的冷凝水，不仅进一步净化处理合成气，还使得生物质气化过程中的余热资源得到充分合理利用；6、本专利技术提供的生物质和太阳能耦合的三联产系统，直接面向用户，解决生物质分散、能量密度低的问题，为电网末端或偏远且生物质资源丰富的地区提供能量，降低输送过程中的能耗，提高系统的总效率。附图说明图1是本专利技术提供的生物质和太阳能耦合的三联产系统的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，是本专利技术提供的生物质和太阳能耦合的三联产系统的示意图，该系统包括生物质预热器、生物质粉碎机、固定床气化炉、旋风分离除尘器、第一换热器、第二换热器、气-水分离器、水泵、槽式太阳能集热器、塔式定日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质和太阳能耦合的三联产系统，其特征在于，该系统包括生物质预热器、生物质粉碎机、固定床气化炉、旋风分离除尘器、第一换热器、第二换热器、第三换热器、冷凝器、水泵、槽式太阳能集热器、塔式定日镜场、燃气轮机、烟气蒸汽型吸收式机组和第四换热器，其中：生物质预热器，用于干燥生物质，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；固定床气化炉，用于生物质和水蒸气参与气化反应，生成合成气，满足燃气轮机燃料需求；旋风分离除尘器，用于对固定床气化炉出口的合成气进行除尘净化处理，除去燃气中的灰分及炭颗粒；第一换热器，利用合成气的高温热能预热空气，以生产热量，满足干燥生物质需求；第二换热器，利用合成气的高温热能产生0.6MPa蒸汽，满足烟气蒸汽型吸收式机组的热水需求；第三换热器，利用合成气的中低温热能预热输入槽式太阳能集热器的水，提高水温；冷凝器，用于除去合成气中冷凝出来的水分；水泵，用于对0.1MPa、25℃水进行加压处理，通入到第三换热器中；槽式太阳能集热器，以水作为吸热工质，利用太阳热能加热水，以生产水蒸气，满足固定床气化炉中气化反应的需求；塔式定日镜场，用于聚焦太阳能提供水蒸气气化所需高温热源；燃气轮机，利用经过净化处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，采用溴化锂溶液，用于利用燃气轮机的烟气和第二换热器产生蒸汽为余热制取冷冻水，以满足用户制冷需求；第四换热器，用于利用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。...

【技术特征摘要】
1.一种生物质和太阳能耦合的三联产系统，其特征在于，该系统包括生物
质预热器、生物质粉碎机、固定床气化炉、旋风分离除尘器、第一换热器、第
二换热器、第三换热器、冷凝器、水泵、槽式太阳能集热器、塔式定日镜场、
燃气轮机、烟气蒸汽型吸收式机组和第四换热器，其中：
生物质预热器，用于干燥生物质，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；
固定床气化炉，用于生物质和水蒸气参与气化反应，生成合成气，满足燃
气轮机燃料需求；
旋风分离除尘器，用于对固定床气化炉出口的合成气进行除尘净化处理，
除去燃气中的灰分及炭颗粒；
第一换热器，利用合成气的高温热能预热空气，以生产热量，满足干燥生
物质需求；
第二换热器，利用合成气的高温热能产生0.6MPa蒸汽，满足烟气蒸汽型吸
收式机组的热水需求；
第三换热器，利用合成气的中低温热能预热输入槽式太阳能集热器的水，
提高水温；
冷凝器，用于除去合成气中冷凝出来的水分；
水泵，用于对0.1MPa、25℃水进行加压处理，通入到第三换热器中；
槽式太阳能集热器，以水作为吸热工质，利用太阳热能加热水，以生产水
蒸气，满足固定床气化炉中气化反应的需求；
塔式定日镜场，用于聚焦太阳能提供水蒸气气化所需高温热源；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪强，张晓烽，王飞，曾蓉，康书硕，张国强，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43