[发明专利]一种生物质热能与太阳能多级冷热电联供系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质热能与太阳能多级冷热电联供系统，属于能源与环境技术领域。

背景技术

电力生产在现代生产生活中扮演着越来越重要的角色，可以说电力供应是整个社会发展的瓶颈。一个世纪以来，电力工业严重依赖于化石燃料都，虽然近年来随着超临界朗肯循环等技术的应用，煤电效率逐步提高（现在世界上最新技术已经能达到近50%的热效率），但电力工业依然是二氧化碳及二氧化硫严重环境污染物主要的排放源，同时随着石化燃料的枯竭，开采的成本和难度会越来越大，因此加大对新能源开发的力度，减少对化石燃料的依赖，使用更清洁的能源是现在人类的必然选择。

太阳的辐射功率达3.8x1023kW，其中，地球截取的太阳能辐射能通量为1.7x1014kW，比核能，地热和引力能储量总和还要大5000多倍。据估算，太阳在一月之内辐射到地球上的能量，可抵地球上包括石化燃料、原子能等在内的所有不可再生能源总储量的10倍之多，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。我国属太阳能资源相当丰富的国家，国土面积的2/3地区年日照时数大于2200h，单位面积太阳能辐射总量高于5016MJ/m2。因此，研究太阳能发电技术对我国乃至全人类的持续发展有重要意义。太阳能发电可在不对环境带来任何污染和公害情况下，将太阳能转化为电能，太阳能发电被誉为未来最理想的发电方式。按转换方式的不同，可分为光伏发电及光-热-电两种方式，其中，光伏发电技术已较成熟，但其效率低、初投资高。

生物质资源主要指农业及林产业废弃物、畜牧养殖业粪便及城市含有可燃成分的固体废物。我国有丰富的生物质资源，据统计我国农村仅稻草丢弃量便高达7亿吨（热值约10.2×1015kJ），林产业废弃物近2亿吨（热值约3.1×1015kJ），尚有大量的稻壳、秸秆等农业废弃物。若这些废弃物不合理加以回收利用，便会成为环害物质。当前生物质能利用技术主要有：直接燃烧，燃烧产生的热和蒸汽可用于发电，或向用户供热；沼气技术，生物质产生的沼气可用作生活燃气及发电；生物质气化技术，气化生产的可燃气可用于炊事、采暖和农作物烘干，还可用作内燃机、燃气轮机等动力装置的燃料，输出电力或动力；生物质热解技术，分为干馏制水煤气、制炭和快速热解制生物油技术；生物质液化技术。总的来看，农业及林产业生物质在生长过程中需吸收CO2进行光合作用，这类生物质的能源利用与转化系统不会造成地球大气中CO2总量的增加，因此，生物质能利用技术的研究已成为国际社会新能源技术研究的热点。目前，生物质的洁净燃烧技术，如农村沼气技术、秸秆气化技术等已趋成熟，而且相关产品正逐步实现定型市场化。

有效地耦合低温太阳能与生物质能构建热电联供系统，能实现太阳能与生物质能间优势互补，确保能源转化系统的稳定性和高效性，有望成为构建分布式能源供应系统的重要技术措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质热能与太阳能多级冷热电联供系统，采用直接接触式蒸发器替代普通蒸发器，简化了换热设备，提高了换热效率；采用套管式真空管热管太阳能集热器作为太阳能集热加热器有效提高了集热效率，使得加热更为均匀；采用相变蓄热装置，在提高蓄热能力的同时也加强了本系统的持续供能能力；同时采用双级有机朗肯循环，在提高系统效率的同时实现了能量的梯级利用，解决了常规发电循环无法有效利用低温热能的问题。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：一种生物质热能与太阳能多级冷热电联供系统，包括传热流体循环回路、发电回路、冷电联供回路、太阳能循环回路、生物质燃烧炉排烟管路、供热热水回路、冷却水回路；

传热流体循环回路由生物质燃烧炉1、直接接触式蒸发器2、传热流体循环泵Ⅰ3、传热流体排烟换热器4以及将它们连接的管道构成；传热流体循环泵Ⅰ3经管道连接于直接接触式蒸发器2传热流体出口与传热流体排烟换热器4进口之间，传热流体排烟换热器4出口经管道与生物质燃烧炉1传热流体进口连接，生物质燃烧炉1传热流体出口经管道与直接接触式蒸发器2传热流体进口连接；