[发明专利]利用生物质燃烧实现循环发电的CO2蓄能装置

说明书

技术领域

本发明涉及低碳与能源利用设备的技术领域，具体涉及一种利用生物质燃烧实现循环发电的CO₂蓄能装置。

背景技术

气候变化已成为影响人类生存和发展的问题之一，而工业排放的二氧化碳被认为是导致气候变暖的主要原因。我国作为世界上最大的发展中国家，以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源作为能源结构。随着经济总量的迅速增长，一次能源和二次能源的CO₂排放具有增长快、总量大的特点。为应对气候变化发展低碳能源尤其是可再生能源和新能源已成为人们的共识，生物质发电、超临界二氧化碳发电等已受到广泛关注。

目前，现有的生物质发电系统庞大、投资也很高，不适宜于地域广大而分散的乡村，加之运输成本问题不宜远距离运输，导致大量的生物质如秸秆、稻草等被遗弃或就地焚烧，严重污染环境，也影响空中飞行安全。虽然各级政府年年依法严查督办，但大量的生物质仍被电费昂贵且缺电的乡村就地焚烧，造成大区域空气污染且影响航空安全。因此一种适应于广大乡村的生物质发电装置的需求应运而生。另外，因广阔乡村的生活/生产之所需，投资仅数千元至数十万元不等的各类中小型燃煤沸腾炉、燃煤炉排炉、盘式炉、及以高硫石煤为燃料的改进型沸腾炉在广大乡村乃至乡镇县城上得以普遍采用，也加剧了环境污染。

随着CCS技术的发展，超临界二氧化碳发电系统即一种以超临界状态的二氧化碳为工质的布雷顿循环系统已受到广泛关注，超临界二氧化碳发电系统主要包括热源、高速涡轮机、高速发电机、高速压气机、冷却器等，其高效换热器是超临界发电系统工程应用的基础。其循环过程中的循环介质为二氧化碳，在全循环过程中，二氧化碳均处于超临界状态，不发生相变，循环过程为超临界二氧化碳经压缩机升压——用换热器等压加热二氧化碳工质——工质进入涡轮机推动涡轮做功带动电机发电——工质进入冷却器——再进入压缩机形成闭式循环。相比传统的热能发电系统，二氧化碳发电系统的系统热效率、总重及占地面积、污染物排放等方面均表现出显著的优势。目前采用的超临界二氧化碳试验环路的热交换大多使用印制电路板热交换器适用于高工作温度和高工作压力，并具有良好的扩展能力，能满足用换热器等压加热二氧化碳工质的要求，但机构复杂，投资大，一套获取热能的换热装置高达数千万美元，这与我国广阔乡村的经济环境条件极不匹配。

为有效利用我国广阔乡村大量产生的可再生低碳生物质能源，化污染为清洁能源，促进环境保护，迫切需要结合广大乡村使用各类中小型燃煤沸腾炉、燃煤炉排炉、盘式炉的具体情况，开发一种简单、安全、低投资的易为广大村镇所接受的以生物质燃烧的热能为能源的 CO₂蓄能装置，以便在广阔的村镇推广碳减排CCS技术的超临界CO₂发电技术，满足广大乡村生活/生产的用电需求。

CN201610589220.1公开一种生物质热风炉，包括炉体、进料装置、炉膛鼓风机及置于所述炉体内的炉膛，所述炉膛至上而下包括炉顶、炉胆及炉膛底座、所述炉膛底座包括：炉排、炉膛进风管、清灰门及检修人孔，所述炉膛进风管一端延伸出炉体并与所述炉膛鼓风机相连；所述炉体内设有换热腔室，在所述换热腔室内设有与炉膛联通的换热装置，所述换热装置包括多组从左至右垂直分布的翅片烟管、上、下烟箱，所述翅片烟管的上、下两端分别连接于上烟箱及下烟箱，在所述上烟箱及下烟箱内设置间隔分布有侧封板，以形成迂回的火烟流通回路；所述炉体侧面设有多个进风口及多个出风口，在所述换热腔室内设有多个挡风板，所述挡风板一侧与炉体侧面连接密封，另一侧与炉体侧面的相对面之间设有热风流通转弯间隙，所述相邻的两个挡风板之间错位分布，以形成迂回的热风回路。该装置采用热风风机进行换热，在实际运用中效率不足，具有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明有必要提供一种利用生物质燃烧实现循环发电的CO₂蓄能装置，以我国广阔乡村就地利用大量产生的可再生低碳生物质燃料为能源，直接利用生物质燃料燃烧产生的600℃～1500℃高温辐射和传导热能将低压CO₂流体蓄能为高压热态超临界 CO₂流体后供CO₂发电机组发电，该装置结构简单、自耗能低、投资低、运行成本低。