一種生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 長期以來，能源問題一直都是人類生存和發(fā)展的基本問題。隨著煤炭、石油，天然 氣等化石能源的消耗，釋放大量的污染物威脅生態(tài)環(huán)境。同時，化石能源燃燒釋放出的二氧 化碳量已遠遠超出了綠色植物光合作用的吸收能力，使得人來面臨的生態(tài)環(huán)境壓力越來越 大。開發(fā)資源儲量大、清潔無污染的可再生能源對于可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。其中太陽能 和生物質(zhì)因其獨特的優(yōu)勢而被認為是化石燃料潛在的替代能源，其高效清潔利用技術(shù)受到 廣泛關(guān)注。
[0003] 太陽能以其儲量無限性、存在普遍性、利用清潔性等獨特優(yōu)勢，使之成為解決能源 短缺、環(huán)境污染的有效途徑之一。通過太陽能光熱轉(zhuǎn)化技術(shù)將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，以水 作為直接傳熱工質(zhì)，提供氣化反應(yīng)所需要的汽化潛熱，轉(zhuǎn)化為蒸汽內(nèi)能，通過蒸汽內(nèi)能的形 式參與和生物質(zhì)在較高溫度下進行的氣化反應(yīng)，間接轉(zhuǎn)化為合成氣化學能，實現(xiàn)品位間接 提升。
[0004] 生物質(zhì)與其它能源相比，具有分布廣泛、環(huán)境影響較小，可持續(xù)利用等優(yōu)勢。然而 也存在資源分布分散、能量密度低等缺點，直接燃燒生物質(zhì)量利用效率低，釋放煙氣粉塵造 成環(huán)境污染。生物質(zhì)氣化技術(shù)將低能量密度的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為使用方便的合成氣，使得燃料 的化學能轉(zhuǎn)移到合成氣中，提高燃氣利用效率。
[0005] 冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是集發(fā)電、供暖、制冷于一體的分布式能源系統(tǒng)，通過燃料燃燒 的高品位熱能用于發(fā)電，低品位熱能用來供熱、制冷或除濕，實現(xiàn)冷熱電聯(lián)產(chǎn)和能源的梯級 利用。生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)考慮太陽能經(jīng)濟性集熱溫度與生物質(zhì)氣化反應(yīng)溫 度的特點，以及功、冷、熱并供實現(xiàn)能源的綜合梯級利用，提高系統(tǒng)的性能。分布式生物質(zhì)氣 化供能系統(tǒng)就近收集固體生物燃料，避免低密度原料長距離輸送的能源消耗和費用，發(fā)揮 產(chǎn)品多樣性的優(yōu)點，滿足終端用戶對氣、冷、熱、電等多種能源的需求，同時利用中低溫太陽 能集熱量提供氣化反應(yīng)所需要的氣化潛熱，間接轉(zhuǎn)化為合成氣化學能，實現(xiàn)能量的品位提 升。
[0006] 目前對現(xiàn)有設(shè)計理念和實施方案的生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究存在的主要問題在：1) 生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)輸入端能源來源單一，可再生能源應(yīng)用缺乏多樣性。2)生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)輸 出產(chǎn)品主要以熱電產(chǎn)品為主，冷熱電應(yīng)用較少，無法滿足終端用戶能源多元化需求。3)通過 生物質(zhì)氣化發(fā)電實現(xiàn)了對燃料化學能品位的提升，而如何高效利用生物質(zhì)合成氣和發(fā)電過 程中的余熱資源，實現(xiàn)熱能的綜合梯級利用也是需要解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] (一)要解決的技術(shù)問題
[0008] 為了最大限度的提高聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)總能效率，實現(xiàn)真正意義可再生能源綜合互補利 用，滿足不同用戶的產(chǎn)品需求，提高余熱資源綜合梯級利用，本發(fā)明提出了一種生物質(zhì)和太 陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
[0009] (二)技術(shù)方案
[0010] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括生物質(zhì)預熱器、生物質(zhì)粉碎機、固定床氣化爐、旋風分離除塵器、第一換熱器、第二換 熱器、第三換熱器、冷凝器、水栗、槽式太陽能集熱器、塔式定日鏡場、燃氣輪機、煙氣蒸汽型 吸收式機組和第四換熱器。
[0011] 其中：生物質(zhì)預熱器，用于干燥生物質(zhì)，降低生物質(zhì)的含水量;生物質(zhì)粉碎機，用于 將生物質(zhì)原料破碎成粉狀物料;固定床氣化爐，用于生物質(zhì)和水蒸氣參與氣化反應(yīng)，生成合 成氣，滿足燃氣輪機燃料需求;旋風分離除塵器，用于對固定床氣化爐出口的合成氣進行除 塵凈化處理，除去燃氣中的灰分及炭顆粒等雜質(zhì);第一換熱器，利用合成氣的高溫熱能預熱 空氣，以生產(chǎn)熱量，滿足干燥生物質(zhì)需求;第二換熱器，利用合成氣的高溫熱能產(chǎn)生〇.6MPa 水蒸氣，滿足滿足煙氣蒸汽型吸收式機組的熱水需求;第三換熱器，利用合成氣的中低溫熱 能預熱輸入槽式太陽能集熱器的水，提高水溫;冷凝器，用于除去合成氣中冷凝出來的水 分;水栗，用于對0.1MPa、25°C水進行加壓處理，通入到第三換熱器中；槽式太陽能集熱器， 以水作為吸熱工質(zhì)，利用太陽熱能加熱水，以生產(chǎn)水蒸氣，滿足固定床氣化爐中氣化反應(yīng)的 需求;塔式定日鏡場，用于聚焦太陽能提供水蒸氣氣化所需高溫熱源;燃氣輪機，利用經(jīng)過 凈化處理的合成氣做功發(fā)電，滿足用戶和維持機組正常運行的電需求;煙氣蒸汽型吸收式 機組，采用溴化鋰溶液，用于利用燃氣輪機的煙氣和第二換熱器產(chǎn)生熱水為余熱制取冷凍 水，以滿足用戶制冷需求;第三換熱器，用于利用溴化鋰吸收式機組出口的余熱，加熱進口 側(cè)生活熱水，滿足用戶生活熱水需求。
[0012](三)有益效果
[0013]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0014] 1、本發(fā)明提供的生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，通過合理利用太陽能和生物 質(zhì)能兩種可再生能源，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高生物質(zhì)氣化過程效率，同時實現(xiàn)不同可再生能 源的對口合理利用，使得系統(tǒng)總能源效率達50.2%。
[0015] 2、本發(fā)明提供的生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，太陽能作為一種潔凈的可再 生能源，通過槽式太陽能集熱器，以水為導熱介質(zhì)生成中溫水蒸氣，太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)為 氣化反應(yīng)提供一部分蒸汽的氣化潛熱，通過水蒸氣參與生物質(zhì)氣化反應(yīng)，將太陽能中低溫 熱能間接轉(zhuǎn)化為合成氣化學能，實現(xiàn)品位間接提升；
[0016] 3、本發(fā)明提供的生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，太陽能作為一種潔凈的可再 生能源，通過塔式定日鏡場聚焦太陽能轉(zhuǎn)化為高溫熱能，為生物質(zhì)氣化反應(yīng)器中生物質(zhì)和 水蒸氣氣化反應(yīng)提供熱源，將太陽能以合成氣化學能形式儲存；
[0017] 4、本發(fā)明提供的生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，通過將低能量密度的生物質(zhì) 轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)的電能，同時不同品位的余熱資源用于產(chǎn)生生活熱水、供熱、制冷，實現(xiàn)了不 同品位余熱資源的綜合梯級利用；
[0018] 5、本發(fā)明提供的生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，充分利用氣化過程中合成氣 的余熱資源，將合成氣的高溫余熱資源進行回收，同時出去合成氣中的冷凝水，不僅進一步 凈化處理合成氣，還使得生物質(zhì)氣化過程中的余熱資源得到充分合理利用；
[0019] 6、本發(fā)明提供的生物質(zhì)和太陽能耦合的三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，直接面向用戶，解決生物質(zhì) 分散、能量密度低的問題，為電網(wǎng)末端或偏遠且生物質(zhì)資源豐富的地區(qū)提供能量，降低輸送 過程中的能耗，提高系統(tǒng)的總效率。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明提供的生物質(zhì)和太陽能耦合的三