一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统技术方案

本发明专利技术提供了一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统，应用能量梯级利用的原则，对太阳能与生物质能互补的分布式能源系统进行集成。本发明专利技术主要建立了两个子系统，其一为太阳能与生物质能互补子系统，其利用槽式太阳能集热器集取热量驱动生物质水蒸汽气化，其中所需要的水蒸汽由生物质气的余热量进行加热制取。另一个是冷热电联供子系统，采用了内燃机、余热型吸收式冷热水机组模型和换热器的部件。通过对太阳能与生物质能互补的分布式能源系统的集成与设计，实现了对能量的梯级利用，提高了能源的利用率，为实现能源结构的转换提供了一种新的思路。换提供了一种新的思路。换提供了一种新的思路。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统


[0001]本专利技术属于新能源利用
，特别涉及一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统。

技术介绍

[0002]在很长一段时间里，三大化石能源一直在能源的舞台充当着重要的角色。然而，煤、石油、天然气等化石能源的消耗使其变得紧缺，从而环境与经济相互制衡的矛盾更加突出。在风能、太阳能、生物质能和地热能等众多可在生能源开发利用中，都存在能源自身性质而导致的不可控性和能源利用的不完整性等问题，为此多能互补的提出以弥补这些缺陷，达到更高的经济效益。
[0003]可再生能源相结合的用能方案可以大大缓解化石能源的危机，考虑到能源利用的节约性和科学性，以分布式供能系统作为能源的供应方式，利用其处在用户端的优势：第一，将能源进行梯级利用满足用户的多元化需求。第二，对废气余热进行资源化利用，使能源的利用率提高，减少对环境的污染。第三，由于临近用户使能源输送方面减少了有效能的损失，能源利用的安全性提高。因此以分布式能源供能系统为依托的多能互补的能源结构为能源结构的变革提供了强有力的保障。
[0004]在众多可再生能源中，我国所拥有的太阳能资源非常丰富，而且太阳能普遍存在，对其的开发利用不会产生污染，可以被称作为最清洁的燃料之一，因其优点显著已引起人们对太阳能的普遍关注。随着太阳能的不断开发利用，其用能的限制性也越来越多，太阳能总量很大但较为分散，使其利用效率和成本升高。生物质能和太阳能一样资源非常丰富，是一种低碳清洁的可再生能源，将生物质成型化可以替代能源紧缺的化石燃料，但其也具有能量密度低、空间和时间上的不连续性等不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统，此系统由两大部分组成，分别是太阳能与生物质互补子系统和冷热电联供子系统。整个系统分为两个工况，分别为夏季工况和冬季工况。夏季时，利用气化气通入内燃机发电，内燃机发电后产生高温烟气和缸套水用于吸收式冷热水机组进行制冷，其中吸收式冷热水机组排放的废气仍具有较高的温度，用于产生生活热水。冬季时，由气化气作为燃料气使内燃机发电后，产生的高温烟气和缸套水用于吸收式冷热水机组进行制热，生活热水的制取与夏季工况相同，也是利用吸收式冷热水机组排放的烟气。通过对太阳能与生物质能互补的分布式能源系统的集成与设计，实现了对能量的梯级利用，提高了能源的利用率。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0007]一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统，包括太阳能与生物质互补子系统和冷热电联供子系统，具体包括：槽式集热器、太阳能气化器、气固混合器、第一换热器、气体净化装置、罗茨风机、储气罐、第一调节阀、内燃机、第一冷却塔、第二冷却塔、余热
型冷水吸收式机组、发电机和第二换热器；
[0008]所述的太阳能与生物质互补子系统用于吸收太阳能的余热，并提供生物质气体；
[0009]所述的冷热电联供子系统，用于供热、供冷以及供电等三联供系统；
[0010]所述的槽式集热器用于加热太阳能气化器；
[0011]所述的气固混合器依次与太阳能气化器和第一换热器相连接，加热后的生物质气被送入气体净化装置，用于净化生物质气；
[0012]所述的罗茨风机与储气罐相连接，用于将生物质气增压，并储存在储气罐中；
[0013]所述的第一调节阀与内燃机相连接，生物质气通过第一调节阀控制，产生的生物质气与空气一同被送入内燃机中燃烧，内燃机与发电机同轴连接，用于发电；
[0014]所述的第一冷却塔与第二冷却塔采用并联的方式；
[0015]所述的余热型冷水吸收式机组与第二换热器相连接，剩余的余热用于加热自来水。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，该系统分为两个工况，分别为夏季工况和冬季工况；
[0017]夏季时，利用气化气通入内燃机发电，内燃机发电后产生高温烟气和缸套水用于吸收式冷热水机组进行制冷，其中吸收式冷热水机组排放的废气仍具有较高的温度，用于产生生活热水；
[0018]冬季时，由气化气作为燃料气使内燃机发电后，产生的高温烟气和缸套水用于吸收式冷热水机组进行制热，生活热水的制取与夏季工况相同，是利用吸收式冷热水机组排放的烟，通过对太阳能与生物质能互补的分布式能源系统的集成与设计，实现了对能量的梯级利用。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，生物质气化的化学是复杂的物质变换反应，有碳和氧气生成一氧化碳或二氧化碳的反应，有碳和水蒸汽发生的水蒸汽分解和甲烷的生成反应，两个主要化学反应分别为：
[0020](1)水煤气变换反应：CO+H2O
→
CO2+H2[0021](2)甲烷的生成反应：C+H2→
CH4[0022]其中在气化区两个反应完全进行，气化反应涉及的气体为理想气体。
[0023]本专利技术进一步的改进在于，对于太阳能水蒸汽气化能量平衡，生物质水蒸汽气化过程所涉及的能量变化是复杂的，主要反应是吸热过程，使用槽式太阳能集热器作为气化反应的外热源提供吸热反应所需要的热量，系统中的参考状态为298K和一个大气压。
[0024]本专利技术进一步的改进在于，生物质水蒸汽化的产物中，氢气和甲烷所占的比重大，产生的气体为中热值气体，热值能达到10～20MJ/m3。
[0025]本专利技术进一步的改进在于，在太阳能与生物质能互补气化的系统中，将生物质水蒸汽气化模型和太阳能集热器热力学模型两个模型相互集成为太阳能气化器。
[0026]本专利技术进一步的改进在于，第一换热器的水蒸汽气化所需要的水蒸汽无需由蒸汽发生器制得，利用气化系统所产生的高温气化气在第一换热器中加热自来水，制取气化所需的水蒸汽。
[0027]本专利技术进一步的改进在于，采用内燃机作为分布式能源系统的动力系统，其机械效率在额定工况下为35％～40％。
[0028]本专利技术进一步的改进在于，冷热电联供子系统将余热型吸收式冷热水机组与内燃
机相互耦合，吸收式机组回收利用内燃机的烟气和缸套水余热量作为驱动力，满足夏季和冬季工况的需求，高温烟气为高压发生器提供驱动力，缸套水为低压发生器提供动力。
[0029]本专利技术进一步的改进在于，对于夏天来说，驱动热源分别是缸套水为低压发生器提供的低温热源，烟气为高压发生器提供高温热源，由蒸发器制取空调冷冻水，吸收式冷热水机组的排放的烟气与换热器换热制取生活热水；对于冬季来说，余热型吸收式制冷机组中的冷凝器和蒸发器不发挥作用，以分隔式的模式进行制热，热源依旧利用高温烟气和缸套水，其中在高压发生器中高温烟气将溴化锂溶液加热，加热后溴化锂溶液产生的高温水蒸汽将换热铜管中的水加热，加热后的热水用于冬季的空调热水，而高温水蒸汽凝结回到溴化锂溶液中，之后再被高温烟气加热如此进行冬季的制热循环，缸套水的热量直接通过换热器进行换热为空调热水利用。
[0030]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0031]本专利技术提供的一种新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统，其特征在于，包括太阳能与生物质互补子系统和冷热电联供子系统，具体包括：槽式集热器(1)、太阳能气化器(2)、气固混合器(3)、第一换热器(4)、气体净化装置(5)、罗茨风机(6)、储气罐(7)、第一调节阀(8)、内燃机(9)、第一冷却塔(10)、第二冷却塔(11)、余热型冷水吸收式机组(12)、发电机(13)和第二换热器(14)；所述的太阳能与生物质互补子系统用于吸收太阳能的余热，并提供生物质气体；所述的冷热电联供子系统，用于供热、供冷以及供电等三联供系统；所述的槽式集热器(1)用于加热太阳能气化器(2)；所述的气固混合器(3)依次与太阳能气化器(2)和第一换热器(4)相连接，加热后的生物质气被送入气体净化装置(5)，用于净化生物质气；所述的罗茨风机(6)与储气罐(7)相连接，用于将生物质气增压，并储存在储气罐(7)中；所述的第一调节阀(8)与内燃机(9)相连接，生物质气通过第一调节阀(8)控制，产生的生物质气与空气一同被送入内燃机(9)中燃烧，内燃机(9)与发电机(13)同轴连接，用于发电；所述的第一冷却塔(10)与第二冷却塔(11)采用并联的方式；所述的余热型冷水吸收式机组(12)与第二换热器(14)相连接，剩余的余热用于加热自来水。2.根据权利要求1所述的一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统，其特征在于，该系统分为两个工况，分别为夏季工况和冬季工况；夏季时，利用气化气通入内燃机发电，内燃机发电后产生高温烟气和缸套水用于吸收式冷热水机组进行制冷，其中吸收式冷热水机组排放的废气仍具有较高的温度，用于产生生活热水；冬季时，由气化气作为燃料气使内燃机发电后，产生的高温烟气和缸套水用于吸收式冷热水机组进行制热，生活热水的制取与夏季工况相同，是利用吸收式冷热水机组排放的烟，通过对太阳能与生物质能互补的分布式能源系统的集成与设计，实现了对能量的梯级利用。3.根据权利要求1所述的一种新型的太阳能与生物质能互补的分布式能源系统，其特征在于，生物质气化的化学是复杂的物质变换反应，有碳和氧气生成一氧化碳或二氧化碳的反应，有碳和水蒸汽发生的水蒸汽分解和甲烷的生成反应，两个主要化学反应分别为：(1)水煤气变换反应：CO+H2O
→
CO2+H2(2)甲烷的生成反应：C+H2→
CH4其中在气化区两个反应完全进行，气...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑少雄，雷少博，薛志恒，张朋飞，雷开元，吴涛，孟勇，赵杰，王伟锋，赵永坚，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：