[发明专利]一种基于生物质能和太阳热能的冷热电三联供系统

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是一种基于生物质能和太阳热能的冷热电三联供系统。

背景技术

化石能源的不断消耗，一方面提供能量，另一方面释放大量污染物对对环境造成严重破坏。同时，化石能源燃烧释放出的二氧化碳量已远远超出了绿色植物光合作用的吸收能力。随之带来的一系列臭氧层破坏、气候反常等现象，使得人来面临的生态环境压力越来越大。开发资源储量大、清洁无污染的可再生能源对于可持续发展有着重要意义。其中太阳能和生物质因其独特的优势而被认为是化石燃料潜在的替代能源，其高效清洁利用技术受到广泛关注。

太阳能是世界上最丰富的能源，其具有的储量无限性、存在普遍性、无污染性等优势，使之成为解决能源短缺、环境污染的有效途径之一。太阳能热利用较容易实现热能能级的合理匹配，做到热尽其用。以水作为直接传热工质，提供气化反应所需要的汽化潜热，转化为蒸汽内能，通过蒸汽内能的形式参与和生物质在较高温度下进行的气化反应，间接转化为合成气化学能，实现品位间接提升。

生物质作为唯一可再生的碳源，分布广泛、对环境影响较小。但是也存在资源分布分散、能量密度低等缺点，直接燃烧生物质量利用效率低，释放烟气粉尘造成环境污染。生物质气化技术将低能量密度的生物质转化为使用方便的合成气，使得燃料的化学能转移到合成气中，提高燃气利用效率。

冷热电三联产系统是集发电、供暖、制冷于一体的分布式能源系统，通过燃料燃烧的高品位热能用于发电，低品位热能用来供热、制冷或除湿，实现冷热电联产和能源的梯级利用。基于生物质能和太阳热能的冷热电三联供系统考虑太阳能经济性集热温度与生物质气化反应温度的特点，以及功、冷、湿并供实现能源的综合梯级利用，提高系统的性能。分布式生物质气化供能系统就近收集固体生物燃料，避免低密度原料长距离输送的能源消耗和费用，发挥产品多样性的优点，满足终端用户对气、冷、热、电、除湿等多种能源的需求，同时利用中低温太阳能集热量提供气化反应所需要的气化潜热，间接转化为合成气化学能，实现能量的品位提升。

目前对现有设计理念和实施方案的生物质联产系统的研究存在的主要问题在：1)生物质联产系统以生物质作为主要的原料来源，可再生能源利用较为单一，并未实现多能源互补及深度应用。2)生物质联产系统产品单一，主要以热电产品为主，冷热电、甚至除湿应用较少，无法满足终端用户能源多元化需求。3)通过生物质气化发电实现了对燃料化学能品位的提升，而如何高效利用生物质合成气和发电过程中的余热资源，实现热能的综合梯级利用也是需要解决的关键问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了最大限度的提高联产系统总能效率，真正意义实现可再生能源综合互补利用，满足不同用户的产品需求，提高余热资源综合梯级利用，本发明提出了一种基于生物质能和太阳热能的冷热电三联供系统。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于生物质能和太阳热能的冷热电三联供系统，该系统包括生物质预热器、生物质粉碎机、固定床气化炉、旋风分离除尘器、第一换热器、冷凝器、水泵、槽式太阳能集热器、塔式定日镜场、内燃机发电机组、烟气蒸汽型吸收式机组、第二换热器和固体吸收式除湿机组。

其中：生物质预热器，用于干燥生物质，降低生物质的含水量；生物质粉碎机，用于将生物质原料破碎成粉状物料；固定床气化炉，用于生物质和水蒸气参与气化反应，生成合成气，满足内燃机发电机组燃料需求；旋风分离除尘器，用于对固定床气化炉出口的合成气进行除尘净化处理，除去合成气中的灰分及炭颗粒等杂质；第一换热器，利用合成气的高温热能预热空气，满足干燥生物质和气化反应需求，同时加热一部分进口侧生活热水，满足用户生活热水需求；冷凝器，用于除去合成气中冷凝出来的水分；水泵，用于对0.1MPa、25℃水进行加压处理，通入到槽式太阳能集热器中；槽式太阳能集热器，以水作为吸热工质，利用太阳热能加热水，以生产水蒸气，满足固定床气化炉中气化反应和烟气蒸汽型吸收式机组制冷的需求；塔式定日镜场，用于聚焦太阳能提供水蒸气气化所需高温热源；内燃机发电机组，利用经过净化处理的合成气做功发电，满足用户和维持机组正常运行的电需求；烟气蒸汽型吸收式机组，采用溴化锂溶液，用于利用内燃机发电机组的烟气和槽式太阳能集热器产生水蒸气为余热制取冷冻水，以满足用户制冷需求；第二换热器，用于利用溴化锂吸收式机组出口的余热，加热一部分进口侧生活热水，满足用户生活热水需求；固体吸收式除湿机组，用于利用内燃机发电机组的缸套水余热，对需求建筑进行除湿，合理利用低温余热。

(三)有益效果