适用于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统技术方案

适用于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统，主要包括生物质炉CO2蓄能装置、稳流调节器、液态CO2储罐、CO2高压泵送装置、涡轮机/活塞式膨胀机、发电机、回热器、冷却器和压缩机，液态CO2储罐的出口与CO2高压泵送装置的进口相连通，CO2高压泵送装置出口与生物质炉CO2蓄能装置进口连通，生物质炉CO2蓄能装置出口与稳流调节器进口连通，稳流调节器出口与涡轮机/活塞式膨胀机进口相连通，涡轮机/活塞式膨胀机出口经回热器与冷却器相连通，冷却器出口与压缩机的进口连通。本实用新型专利技术具有可就近利用乡村中量大的可再生生物质资源为能源、且运行稳定、自耗能低、投资低、运行成本低等优点。

The equipment system suitable for rural biomass energy carbon dioxide cycle power generation

Suitable for the country to biomass as energy carbon dioxide cycle power generation equipment system, including biomass furnace CO2 energy storage device, flow regulator, liquid storage tank, CO2 CO2 high pressure pump device, piston expander, turbine / generator, regenerator, cooler and compressor, inlet liquid CO2 tank outlet and the pressure of CO2 the pumping device is communicated with the CO2 high pressure pump outlet and the biomass furnace CO2 device inlet is communicated with the storage, storage and export of biomass furnace CO2 current regulator inlet is communicated with the device, steady flow regulator outlet and turbine / piston expander inlet is communicated with the turbine / piston expander outlet communicated with heat recovery with cooler, cooler outlet connected with the compressor inlet. The utility model has the advantages of using the renewable biomass resources in large quantities in the countryside as energy sources, and has the advantages of stable operation, low self energy consumption, low investment and low operation cost.

【技术实现步骤摘要】
适用于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统
本技术涉及低碳与能源
，尤其是涉及一种以二氧化碳为工质，适应于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统。
技术介绍
气候变化已成为影响人类生存和发展的问题之一，而大量的二氧化碳排放被认为是导致气候变暖的主要原因，我国作为世界上最大的发展中国家，以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源结构，随着经济总量的迅速增长，一次能源和二次能源的CO2排放具有增长快、总量大的特点，为应对气候变化发展低碳能源尤其是可再生能源和新能源已成为人们的共识，生物质发电、太阳能发电及超临界二氧化碳发电等已受到广泛关注。今天，生物质发电技术已成熟应用，但由于现有的生物质发电系统庞大、投资也很高，不适宜于地域广大而分散的乡村，加之运输成本问题不宜远距离运输，导致大量的生物质如秸秆、稻草等被遗弃或就地焚烧，严重污染环境，也影响空中飞行安全，虽然各级政府年年依法严查督办，但在电费仍昂贵乃至缺电的乡村，大量的生物质被就地焚烧大区域污染空气影响航空安全的事件仍屡禁不止。究其原因是缺少一种适应于广大乡村的生物质发电方法。而另一方面，投资仅数千元至数十万元不等的各类中小型燃煤沸腾炉、炉排炉、层燃炉及以高硫石煤为燃料的改进型沸腾炉在广大乡村乃至乡镇县城上得以普遍采用。而随CCS技术应用发展起来的超临界二氧化碳发电系统较传统的热能发电系统的系统热效率、总重及占地面积、污染物排放等方面表现出显著的优势，但在应用上尚存在诸多的瓶颈，其一，现有的超临界二氧化碳发电系统其高效换热器是超临界发电系统工程应用的基础，客观上要求用高效换热器等压加热二氧化碳工质，因此，现行超临界二氧化碳试验环路的热交换大多使用印制电路板热交换器（PCHE），它适用于高工作温度和高工作压力，并具有良好的扩展能力，能满足用换热器等压加热二氧化碳工质的要求，但机构复杂，投资大；其二，现行的超临界二氧化碳发电系统包括热源、高速涡轮机、高速发电机、高速压气机、冷却器等，其循环过程为超临界二氧化碳经压缩机升压——用换热器等压加热二氧化碳工质——工质进入涡轮机推动涡轮做功带动电机发电——工质进入冷却器——再进入压缩机形成闭式循环，系统投资大；其三，现行的超临界二氧化碳布雷顿循环要求压缩机参数处于近临界点，降低换热端差，其压缩机压缩过程中压缩功仍占涡轮输出功的30%以上，实际运用的压缩过程中压缩功仍占到涡轮输出功的40%到50%，即系统的压缩机自耗能仍偏高；再者，其系统循环的高效率需建立在冷凝器出口即压气机吸入口（循环起点）的二氧化碳仍处于32℃、7.4MPa超临界状态的临界点上，超临界二氧化碳发电系统运行状态控制难度大，仍需要开展控制研究。显然，现有的超临界CO2循环发电技术方案并不适合我国乡村。鉴于此，迫切需要开发一种适应于乡村状况的、利于广阔乡村节能减排的超临界CO2发电的装备系统。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种可就近利用乡村中量大的可再生生物质资源为能源、且运行稳定、自耗能低、投资低、运行成本低的适应于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：适用于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统，主要包括液态CO2储罐、CO2高压泵送装置、生物质炉CO2蓄能装置、稳流调节器、涡轮机/活塞式膨胀机、发电机、回热器、冷却器和压缩机，所述液态CO2储罐的出口与CO2高压泵送装置的进口相连通，所述CO2高压泵送装置出口与生物质炉CO2蓄能装置进口连通，所述生物质炉CO2蓄能装置出口与稳流调节器进口连通，所述稳流调节器出口与涡轮机/活塞式膨胀机进口连通，所述涡轮机/活塞式膨胀机与发电机轴连接，所述涡轮机/活塞式膨胀机出口经回热器与冷却器相连通，所述冷却器出口与压缩机的进口连通，所述压缩机出口分别与液态CO2储罐的进口连通、回热器的高压流体进口连通，所述回热器的高压流体出口与生物质炉CO2蓄能装置进口连通。系统超临界CO2流体压力稳定在一定压力范围时，可关闭CO2高压泵送装置，超临界CO2流体在压缩机的作用下实现CO2循环发电。进一步，所述的生物质炉CO2蓄能装置为经CO2高压泵送装置和/或压缩机送入的CO2直接吸收生物质炉中生物质燃料燃烧释放的700℃～1500℃高温热能转化为高蓄能密度的高压热态超临界CO2流体的装置。所述生物质炉CO2蓄能装置主要包括生物质炉和设置于生物质炉内的CO2蓄能机构；所述的生物质炉是指以秸秆稻草枝叶等生物质为燃料的炉，包括乡村居民家用沸腾炉和/或炉排炉和/或层燃炉等；所述的CO2蓄能机构含热交换器。所述的生物质炉CO2蓄能装置为两套以上并联使用。进一步，所述的热交换器为箱式热交换器和/或板式热交换器和/或盘式热交换器和/或螺旋绕管式热交换器和/或列管式热交换器和/或夹套式热交换器，工作介质为CO2流体。进一步，所述的稳流调节器为将生物质炉CO2蓄能装置产生的波动的和/或不同温度不同热能密度的高压热态CO2流体调整为等压热态超临界CO2流体的装置。进一步，所述稳流调节器包括稳流调节器本体、导流混合机构、进口管路和出口管路；所述导流混合机构设置在稳流调节器本体内，所述进口管路和出口管路均设置在稳流调节器本体外侧上；所述进口管路与生物质炉CO2蓄能装置的出口连接；所述出口管路与涡轮机/活塞式膨胀机的进口连接。所述出口管路与涡轮机/活塞式膨胀机的进口连接；所述进口管路上设置有第一温压感应器、流量计、分配器、第三逆止阀；所述出口管道设置有调压阀、第二温压感应器；所述导流混合机构包括螺旋叶片、折流板或多孔板中的至少一种。进一步，所述的回热器为回收涡轮机/活塞式膨胀机出口流出的低压CO2流体的余热的装置。进一步，所述的生物质燃料沸腾炉和/或炉排炉和/或层燃炉可以因情适宜加以利用。本技术的技术原理与技术优势：1）为适应广大乡村环境变化的能源条件，以低投资的易于实现清洁燃烧的生物质炉，利用大量产生的秸秆稻草枝叶等生物质燃料能源改造设置成生物质炉CO2蓄能装置高效的获取生物质产生的高温能源。2）设置液态CO2储存罐，并以低功率、低能耗的高压泵装置输送液态CO2储存罐中的CO2流体，以满足广大的边远乡村较差的不理想的经济环境条件要求，并大幅降低生产运行中的自耗电能。3）利用CO2的特性，设置直热式的CO2蓄能装置，以CO2蓄能装置中的CO2流体为工质，直接吸收蓄集不同温度、不同热力强度的热能，直接将CO2流体转化为不同蓄能密度的高压热态的超临界CO2流体，机构虽简单但蓄能速度快、效率高。4）设置稳流调节器，以稳流调节器将分散设置的若干个生物质炉CO2蓄能装置产生的不同温度、不同压力、不同能量密度的超临界CO2流体调整为等压热态超临界CO2流体，以等压热态超临界CO2流体稳定供给涡轮机或活塞式膨胀机做功驱动发电机发电，可稳定发电系统运行工况和电能输出。5）设置低投资的利用乡村天然的生物质热能生物质炉CO2蓄能装置，就地利用了乡村的生物质低碳能源，可自然化解各级政府年年严查督办的乡村生物质随地焚烧问题，又解决了完全“靠天吃饭”及晚上不能发电或无稳定电能的问题，利于乡村生活/生产之用电或供电网外卖创收。本技术的有益效果：1）针对广本文档来自技高网...

【技术保护点】
适用于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统，其特征在于，主要包括生物质炉CO2蓄能装置、稳流调节器、液态CO2储罐、CO2高压泵送装置、涡轮机/活塞式膨胀机、发电机、回热器、冷却器和压缩机，所述液态CO2储罐的出口与CO2高压泵送装置的进口相连通，所述CO2高压泵送装置出口与生物质炉CO2蓄能装置进口连通，所述生物质炉CO2蓄能装置出口与稳流调节器进口连通，所述稳流调节器出口与涡轮机/活塞式膨胀机进口连通，所述涡轮机/活塞式膨胀机与发电机轴连接，所述涡轮机/活塞式膨胀机出口经回热器与冷却器相连通，所述冷却器出口与压缩机的进口连通，所述压缩机出口分别与液态CO2储罐的进口连通、回热器的高压流体进口连通，所述回热器的高压流体出口与生物质炉CO2蓄能装置进口连通。

【技术特征摘要】
1.适用于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统，其特征在于，主要包括生物质炉CO2蓄能装置、稳流调节器、液态CO2储罐、CO2高压泵送装置、涡轮机/活塞式膨胀机、发电机、回热器、冷却器和压缩机，所述液态CO2储罐的出口与CO2高压泵送装置的进口相连通，所述CO2高压泵送装置出口与生物质炉CO2蓄能装置进口连通，所述生物质炉CO2蓄能装置出口与稳流调节器进口连通，所述稳流调节器出口与涡轮机/活塞式膨胀机进口连通，所述涡轮机/活塞式膨胀机与发电机轴连接，所述涡轮机/活塞式膨胀机出口经回热器与冷却器相连通，所述冷却器出口与压缩机的进口连通，所述压缩机出口分别与液态CO2储罐的进口连通、回热器的高压流体进口连通，所述回热器的高压流体出口与生物质炉CO2蓄能装置进口连通。2.根据权利要求1所述的适用于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统，其特征在于，所述的生物质炉CO2蓄能装置为经CO2高压泵送装置和/或压缩机送入的CO2直接吸收生物质炉中生物质燃料燃烧释放的700℃～1500℃高温热能转化为高蓄能密度的高压热态超临界CO2流体的装置。3.根据权利要求2所述的适用于乡村以生物质为能源二氧化碳循环发电的装备系统，其特征在于，所述生物质炉CO2蓄能装置主要包括生物质炉和设置于生物质炉内的CO2蓄能机构；所述的生物质炉是指以生物质为燃料的炉，包括乡村居民家用沸腾炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小林，
申请(专利权)人：长沙紫宸科技开发有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43