生物质沼气与有机朗肯循环联合发电系统技术方案

本实用新型专利技术生物质沼气与有机朗肯循环联合发电系统，包含生物质沼气发电系统及有机朗肯循环发电系统，生物质沼气发电系统包含沼气发酵系统，沼气发电机组连接高温烟气管道，沼气发酵系统连接低温工艺水管道及高温工艺水管道；有机朗肯循环发电系统包含蒸发器，蒸发器连接低温导热油管道以及高温导热油管道；高温烟气管道连接余热锅炉，余热锅炉包含主烟道和旁路烟道，主烟道和旁路烟道与高温烟气管道连接，主烟道内设置导热油加热器，导热油加热器连接低温导热油管道以及高温导热油管道；旁路烟道连接工艺水加热器，工艺水加热器连接低温工艺水管道及高温工艺水管道。本实用新型专利技术对常规生物质沼气发电系统的烟气余热进行更好的利用。的利用。的利用。

【技术实现步骤摘要】
生物质沼气与有机朗肯循环联合发电系统


[0001]本技术涉及发电系统，特别是一种将现有的生物质沼气发电系统和有机朗肯循环发电系统结合的联合发电系统。

技术介绍

[0002]生物质沼气发电系统和有机朗肯循环（ORC）发电系统均是实现了商业化运行的发电系统。
[0003]生物质沼气发电技术主要包括沼气发酵和发电两部分。
[0004]沼气发酵的定义是：沼气发酵，又称厌氧发酵或厌氧消化，是指有机物质（如作物秸杆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥及城市生活污水和工业有机废水等）在厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类微生物的分解代谢，最终产生沼气的过程。
[0005]沼气燃烧发电是随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。沼气发电具有创效、节能、安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。
[0006]沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广。生物质能发电并网在西欧一些国家占能源总量的10%左右。
[0007]沼气发电技术是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等），经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分将发电机组的余热用于沼气生产。
[0008]沼气发电热电联产项目的热效率，视发电设备的不同而有较大的区别，如使用燃气内燃机，其热效率为70%~75%之间，而如使用燃气透平和余热锅炉，在补燃的情况下，热效率可以达到90%以上。
[0009]沼气发电技术本身提供的是清洁能源，不仅解决了沼气工程中的环境问题、消耗了大量废弃物、保护了环境、减少了温室气体的排放，而且变废为宝，产生了大量的热能和电能，符合能源再循环利用的环保理念，同时也带来巨大的经济效益。
[0010]有机朗肯循环系统(ORC)采用有机工质取代朗肯循环的水蒸气作为工质，广泛应用于生物质发电、工业废热利用和地热利用等领域。有机朗肯循环发电技术具有以下优点：较低的初投资成本；运行维护成本低；循环介质工作温度低，安全性相对要高；系统一般为整体撬块式结构，便于施工安装。相比于生物质沼气发电，在机组容量为0.1~10 MW的系统中，采用有机朗肯循环余热发电技术不仅实现了能源的梯级利用，而且也是安全、经济效益最好的方法。
[0011]常规生物质沼气发电项目，由于沼气在内燃机做功发电后的烟气温度仍然很高，直接排放势必造成能源浪费。
[0012]为回收该部分热量，通常在沼气内燃机后配置余热锅炉，通过余热锅炉内的换热器将烟气温度降低后排至大气。余热锅炉采用烟气换热器进行换热时，通常将水工质加热
成热水或蒸汽，然后通过管道送至热用户处。由于加热后的蒸汽参数偏低，热电转化效率低，因此一般不能应用于采用汽水为工质的朗肯循环汽轮发电系统。

技术实现思路

[0013]本技术所要解决的问题在于，提供一种生物质沼气与有机朗肯循环联合发电系统，对常规生物质沼气发电系统的烟气余热进行更好的利用。
[0014]本技术所采用的技术手段是：一种生物质沼气与有机朗肯循环联合发电系统，其包含生物质沼气发电系统及有机朗肯循环发电系统，生物质沼气发电系统包含沼气发酵系统，沼气发酵系统连接沼气发电机组，沼气发电机组连接高温烟气管道，沼气发酵系统连接低温工艺水管道及高温工艺水管道；有机朗肯循环发电系统包含蒸发器，蒸发器连接低温导热油管道以及高温导热油管道；高温烟气管道连接余热锅炉，余热锅炉包含主烟道和旁路烟道，主烟道和旁路烟道与高温烟气管道连接，主烟道内设置导热油加热器，导热油加热器连接低温导热油管道以及高温导热油管道；旁路烟道连接工艺水加热器，工艺水加热器连接低温工艺水管道及高温工艺水管道。
[0015]旁路烟道入口设置有旁路挡板闸。
[0016]余热锅炉顶部设置有低温烟气管道，余热锅炉的主烟道经过导热油加热器后并入低温烟气管道，余热锅炉的旁路烟道经过工艺水加热器后并入低温烟气管道。
[0017]本技术所达到的有益效果如下： 有机朗肯循环发电技术由于采用了特殊的有机工质，同样的设计压力下，其相变蒸发温度比水工质更低，即所需汽化潜热相对水工质而言较低，对热源的需求温度一般在90℃~350℃之间，远低于汽水工质朗肯循环发电系统对于锅炉炉膛温度的需求。ORC机组一般采用模块化设计，施工、安装周期短，维护方便。有机朗肯循环发电技术与生物质沼气发电技术相结合后，将生物质沼气发电系统中的高温烟气热量充分利用，使之转化为电能，不仅符合能源梯级利用的原则，还将为企业创造更多的经济效益。
附图说明
[0018]图1为本技术系统结构示意图。
具体实施方式
[0019]如图1所示，本技术生物质沼气与有机朗肯循环联合发电系统，其包含生物质沼气发电系统1及有机朗肯循环发电系统13，这两种系统都是现有成熟的系统。
[0020]如图所示，生物质沼气发电系统1包含沼气发酵系统20，沼气发酵系统20连接沼气发电机组21，沼气发电系统1中由沼气发酵系统20所产生的，经净化提纯处理后的沼气一部分通过升压系统22输送至沼气输出端23，例如可以送入储气柜或沼气用户，另一部分送至沼气发电机组21做功发电，电力经电网线路送出至电力输出端24。沼气发电机组21本身连接设置有高温烟气管道2，沼气发酵系统20还连接低温工艺水管道9及高温工艺水管道10。
[0021]有机朗肯循环发电系统13包含蒸发器31，蒸发器31连接低温导热油管道11以及高温导热油管道12。蒸发器31还连接汽轮机、发电机等其他设备，这些图中的设备及连接装置都是现有有机朗肯循环发电系统的结构，在此不再赘述。
[0022]高温烟气管道2连接余热锅炉30，余热锅炉30顶部设置有低温烟气管道8。余热锅炉包含主烟道3和旁路烟道5，主烟道3和旁路烟道5与高温烟气管道2连接，主烟道3内设置导热油加热器4，导热油加热器4连接低温导热油管道11以及高温导热油管道12；旁路烟道5入口可以设有旁路挡板闸6，并连接工艺水加热器7，工艺水加热器7连接低温工艺水管道9及高温工艺水管道10。
[0023]沼气在内燃机内发电做功后产生的烟气温度约500℃，一部分通过余热锅炉主烟道3，经由导热油加热器4回收热量后送至低温烟气管道8，最终由烟囱排入大气；另一部分烟气通过余热锅炉旁路烟道5，经由工艺水加热器7回收热量后并入低温烟气管道8，最终由烟囱排入大气。有机朗肯循环发电系统13中来自蒸发器的低温导热油通过低温导热油管道11送至导热油加热器4，经吸热后变为高温导热油，通过高温导热油管道送回至蒸发器换热。沼气发电系统1中的低温工艺水通过低温工艺水管道9送至工艺水加热器7，经吸热后变为高温工艺水，通过高温工艺水管道10送回至沼气发酵系统。
[0024]余热锅炉旁路烟道5入口设有旁路挡板阀6，可以用以控制进入旁路烟道的烟气量。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质沼气与有机朗肯循环联合发电系统，其包含生物质沼气发电系统及有机朗肯循环发电系统，其特征在于，生物质沼气发电系统包含沼气发酵系统，沼气发酵系统连接沼气发电机组，沼气发电机组连接高温烟气管道，沼气发酵系统连接低温工艺水管道及高温工艺水管道；有机朗肯循环发电系统包含蒸发器，蒸发器连接低温导热油管道以及高温导热油管道；高温烟气管道连接余热锅炉，余热锅炉包含主烟道和旁路烟道，主烟道和旁路烟道与高温烟气管道连接，主烟道内设置导热油加热器，导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成军，曹烜军，
申请(专利权)人：北京联合力控股集团有限公司，
类型：新型
国别省市：