[发明专利]中低温地热和生物质燃气联合发电系统及发电成本计算方法

权利要求书

1.一种中低温地热和生物质燃气联合发电系统，其特征在于：它包括工质蒸发器(11)低温侧气态工质输出端与燃气锅炉(23)的工质过热器(21)低温侧输入端连通，燃气锅炉(23)的工质过热器(21)低温侧输出端与原动机(24)输入端连通，原动机(24)与发电机(25)连接，原动机(24)输出端与工质冷凝器(26)输入端连通，工质冷凝器(26)输出端与工质储存箱(27)输入端连通，工质储存箱(27)输出端通过工质升压泵(28)与燃气锅炉(23)的工质预热器(22)低温侧输入端连通，燃气锅炉(23)的工质预热器(22)低温侧输出端与工质蒸发器(11)低温侧液态工质输入端连通；生产井(7)输出端与地热水处理装置(10)输入端连通，地热水处理装置(10)输出端与工质蒸发器(11)高温侧地热水入口连通，工质蒸发器(11)高温侧地热水出口通过地热水循环泵(12)与第二内加热管(18)输入端连通，第二内加热管(18)输出端与第一内加热管(3)输入端连通，第一内加热管(3)输出端与回灌井(8)输入端连通，回灌井(8)输出端通过地下热储(9)与生产井(7)输入端连通；生物质(1)与酸化水解罐(2)第一输入端连通，酸化水解罐(2)第一输出端通过沼渣循环泵(4)与沼渣发酵罐(5)输入端连通，沼渣发酵罐(5)第一输出端与沼肥(6)连通，沼渣发酵罐(5)第二输出端通过第一燃气升压泵(13)与储气罐(14)第一输入端连通；酸化水解罐(2)第二输出端通过有机酸循环泵(17)与厌氧消化器(16)输入端连通，厌氧消化器(16)第一输出端通过酸液循环泵(29)与酸化水解罐(2)第二输入端连通，厌氧消化器(16)第二输出端通过第二燃气升压泵(15)与储气罐(14)第二输入端连通，储气罐(14)输出端与燃气锅炉(23)的燃烧器(20)连通；厌氧消化器填料模块(19)置于厌氧消化器(16)内。

2.根据权利要求1所述的一种中低温地热和生物质燃气联合发电系统，其特征在于：所述工质冷凝器(26)包括直接供水水冷表面式凝汽器、湿式冷却塔表面式凝汽器、直接空冷凝汽器、表面式间接空冷凝汽器、混合式间接空冷凝汽器。

3.根据权利要求1所述的一种中低温地热和生物质燃气联合发电系统，其特征在于：所述厌氧消化器填料模块(19)包括管板(31)、边框支架(30)和多孔颗粒支管(33)，管板(31)上钻有交叉排列的板孔(32)，板孔(32)内插入多孔颗粒支架(33)，多孔颗粒支架(33)下嵌有多孔颗粒(34)，管板(31)四角通过边框支架(30)组合成上下、前后通透的厌氧消化器填料模块(19)，多孔颗粒(34)粒径为5-10mm，多孔颗粒(34)间距为2-5mm，多孔颗粒支架(33)直径0.5mm以下。

4.根据权利要求1所述的一种中低温地热和生物质燃气联合发电系统，其特征在于：所述地热水处理装置(10)包括气水分离器(41)第一输出端与生物脱硫塔(42)输入端连通，生物脱硫塔(42)输出端与净化气体(43)输送端连通；气水分离器(41)第二输出端与旋流式除砂器(45)输入端连通，旋流式除砂器(45)输出端与锰砂除铁器(46)输入端连通，锰砂除铁器(46)输出端通过增压水泵(47)与吸附罐(48)输入端连通，在吸附罐(48)内设有钙镁离子吸附剂(49)。

5.根据权利要求1所述的一种中低温地热和生物质燃气联合发电系统发电成本计算方法，其特征在于：主要包括地热蒸发工质设备投资、生物质燃气过热工质设备投资、发电机组设备投资、生物质原料成本以及运行维护成本，整个系统发电成本简便计算方法由下述方程组定量描述：

地热蒸发工质设备投资：

K_invest,geo＝e_geo·P_geo(1)

生物质燃气过热工质设备投资：

xbio=(hbio-hgeo)(hbio-hgeo)+(hgeo-hn,1)---(2)]]>

Qbio=Pgeo·xbio(1-xbio)·ηb×τa---(3)]]>

K_invest,bio＝(Q_bio/C_bio,gas)·e_bio,gas(4)

发电机组设备投资：

K_invest,plant＝P_net·e_plant(5)

系统设备总投资：

K_invest＝K_invest,bio+K_invest,geo+K_invest,plant(6)

年生物质燃料成本：

K_fuel＝(Q_bio/C_bio,gas)·e_biomass(7)

年运行维护成本：

K_O&M＝P_net·e_O&M(8)

年累计发电量：

E_net＝P_net·τ_a(9)

发电成本：

crf=kd(1+kd)n(1+kd)n-1+kinsurance---(11)]]>

其中，K_invest,geo地热能蒸发工质设备投资，P_geo单一地热发电机组容量，e_geo单位容量地热能蒸发工质设备投资，K_invest,bio生物质燃气过热工质设备投资，x_bio生物质能利用分数，h_bio工质过热器出口工质焓值，h_geo工质蒸发器出口工质焓值，h_n,l工质蒸发器入口工质焓值，Q_bio生物质燃气过热工质年耗热量，η_b生物质燃气锅炉热效率，τ_a系统年运行时间，C_bio,gas生物质燃气热值，e_bio,gas单位体积生物质燃气生产成本，K_invest,plant发电机组设备投资，P_net系统总装机容量，e_plant单位容量发电机组设备投资，K_invest系统设备总投资，K_fuel年累计生物质原料成本，e_biomass单位质量生物质原料成本，K_O&M年运行维护成本，e_O&M单位容量发电机组年运行维护成本，E_net年累计发电量，LEC发电成本，crf资本回收系数，K_insurance年保险费率，k_d实际债务利率，n机组折旧期；

联立式(2)、式(3)、式(4)确定K_invest,bio，再联立式(1)、式(5)、式(6)确定K_invest，联立式(7)、式(8)、式(9)、式(10)、式(11)确定LEC。