專利名稱：一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)及其能量利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱電聯(lián)合裝置，具體為一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)及其能量利用方法，適用于分布式能源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于受到自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給偏遠(yuǎn)地區(qū)用電不便的家庭用太陽能斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的利用帶來極大的不便。太陽能斯特林發(fā)電系統(tǒng)由于本地太陽光的不穩(wěn)定可能造成的停機(jī)、其冷卻器排熱的浪費(fèi)、生物質(zhì)能發(fā)電由于冬季溫度低不易發(fā)酵及發(fā)電機(jī)組余熱的浪費(fèi)問題等。而冬天沼氣在低溫時(shí)發(fā)酵太慢就無法提供足夠的熱動(dòng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用太陽能連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，并充分利用系統(tǒng)各部分熱量的太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)及其能量利用方法。一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)，由生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置，太陽能吸收器，斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，余熱回收裝置組成；
上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)由加熱器、回?zé)崞鳌⒗鋮s器、第一活塞、第二活塞、曲柄連桿、飛輪、發(fā)電機(jī)、輸電線組成；其中加熱器的第二端與回?zé)崞鞯牡谝欢诉B接，回?zé)崞鞯牡诙伺c冷卻器的第一端連接；第一活塞安裝于加熱器的第一端內(nèi)，第二活塞安裝于冷卻器的第二端內(nèi)，第一活塞和第二活塞同時(shí)連接于上述曲柄連桿上，上述飛輪、發(fā)電機(jī)、輸電線依次與所述曲柄連桿連接；
上述太陽能吸收器的出口與上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的加熱器的蒸汽進(jìn)口連接，加熱器的蒸汽出口與上述太陽能吸收器的循環(huán)水進(jìn)口連接；
上述生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置由厭氧池、儲(chǔ)氣罐、燃燒室、空氣進(jìn)氣管、煙氣輸出管、空氣預(yù)熱器組成；其中厭氧池的沼氣出口與儲(chǔ)氣罐的進(jìn)口連接，儲(chǔ)氣罐的出口與燃燒室的燃料進(jìn)口連接，空氣進(jìn)氣管的出口與空氣預(yù)熱器的冷流體進(jìn)口連接，空氣預(yù)熱器的冷流體出口與燃燒室的空氣進(jìn)口連接，燃燒室的煙氣出口與上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的加熱器的煙氣進(jìn)口連接，加熱器的煙氣出口與空氣預(yù)熱器熱流體進(jìn)口連接，空氣預(yù)熱器的熱流體出口與上述煙氣輸出管連接；
上述余熱回收裝置由進(jìn)水管、換熱器、集熱器、輸水管、出水管組成；其中集熱器的進(jìn)口與上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)連接，集熱器的出口分成兩條支路，一條支路與厭氧池連接，另一條支路與換熱器的熱流體進(jìn)口連接，換熱器的熱流體出口與外界連接，換熱器的冷流體進(jìn)口與進(jìn)水管連接，換熱器的冷流體出口與輸水管的進(jìn)口連接，輸水管的出口與上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的冷卻器進(jìn)口連接，冷卻器的出口與出水管連接。一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)的能量利用方法，其特征在于包括以下過程: (1)、生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置中，空氣依次通過空氣進(jìn)氣管、空氣預(yù)熱器的冷流體通道進(jìn)入燃燒室，沼氣通過儲(chǔ)氣罐進(jìn)入燃燒室，空氣和沼氣在燃燒室內(nèi)燃燒生成的高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔膺M(jìn)入加熱器的煙氣通道，用過的煙氣依次經(jīng)過空氣預(yù)熱器的熱流體通道、排氣管后排除；
(2)、太陽能吸收器中，利用上述太陽能吸收器接收匯聚的太陽輻射熱量加熱水循環(huán)系統(tǒng)中的水產(chǎn)生高溫蒸汽進(jìn)入加熱器的蒸汽通道，冷卻后的水再流回到水循環(huán)系統(tǒng)；
(3)、同時(shí)利用生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置和太陽能吸收器為加熱器提供熱量，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，提供給用戶；
(4)、斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的廢熱一部分提供給厭氧池促進(jìn)沼氣產(chǎn)量，另一部分提供給換熱器，預(yù)熱由進(jìn)水管流進(jìn)的冷水；
(5 )、斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的冷卻器部分的余熱，加熱由輸水管輸進(jìn)的預(yù)熱水，產(chǎn)生的熱水通過出水管提供給用戶熱水或冬天用暖氣。太陽能斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)在太陽光不充分的時(shí)間段，利用生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣作為斯特林發(fā)電系統(tǒng)熱源的燃料，在發(fā)電的同時(shí)，回收發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的余熱一部分加熱厭氧池，提高沼氣產(chǎn)量，另外一部分預(yù)熱水以充分吸收冷卻器廢熱為室內(nèi)提供熱水及冬天的暖氣。同時(shí)，本系統(tǒng)采用余熱回收裝置回收生物質(zhì)能燃燒后排煙的廢熱預(yù)熱空氣，提高沼氣燃燒溫度。


圖1為本專利提出的太陽能一生物質(zhì)能熱電聯(lián)和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)示意 圖中標(biāo)號(hào)名稱:A.生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置；B.太陽能吸收器；C.斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)；D.余熱回收裝置；1.厭氧池；2.儲(chǔ)氣罐；3.空氣進(jìn)氣管；4.煙氣輸出管；5.空氣預(yù)熱器；6.燃燒室；7.太陽能集熱器；8.出水管；9.輸水管；10.進(jìn)水管；11.換熱器；12.集熱器；13.輸電線；14.發(fā)電機(jī)；15.飛輪；16.第二活塞；17.冷卻器；18.回?zé)崞鳎?9.加熱器；20.第一活塞；21.曲柄連桿。
具體實(shí)施例方式參照附圖本專利提出太陽能一生物質(zhì)能熱電聯(lián)和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括四個(gè)部分:生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置A，太陽能吸收器B，斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)C，余熱回收裝置D?？稍诩兲柲芗訜?、太陽能一生物質(zhì)能互補(bǔ)和純生物質(zhì)能加熱三種不同模式下工作。太陽能斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)在太陽光不充分的時(shí)間段，利用生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣作為斯特林發(fā)電系統(tǒng)熱源的燃料，在發(fā)電的同時(shí)回收發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的余熱，一部分加熱厭氧池，提高沼氣產(chǎn)量，另外一部分預(yù)熱水以充分吸收冷卻器廢熱為室內(nèi)提供熱水及冬天的暖氣。同時(shí)，本系統(tǒng)采用余熱回收裝置回收生物質(zhì)能燃燒后排煙的廢熱預(yù)熱空氣，提高沼氣燃燒溫度。
權(quán)利要求
1.一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于: 由生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)，太陽能吸收器(B)，斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)，余熱回收裝置(D)組成； 上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)由加熱器(19)、回?zé)崞?18)、冷卻器(17)、第一活塞(20)、第二活塞(16)、曲柄連桿(21)、飛輪(15)、發(fā)電機(jī)(14)、輸電線(13)組成；其中加熱器(19)的第二端與回?zé)崞?18)的第一端連接，回?zé)崞?18)的第二端與冷卻器(17)的第一端連接；第一活塞(20 )安裝于加熱器(19 )的第一端內(nèi)，第二活塞(16 )安裝于冷卻器(17 )的第二端內(nèi)，第一活塞(20)和第二活塞(16)同時(shí)連接于上述曲柄連桿(21)上，上述飛輪(15)、發(fā)電機(jī)(14)、輸電線(13 )依次與上述曲柄連桿(21)連接； 上述太陽能吸收器(B)的循環(huán)水出口與上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)的加熱器(19)的蒸汽進(jìn)口連接，加熱器(19)的蒸汽出口與上述太陽能吸收器(B)的循環(huán)水進(jìn)口連接； 上述生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)由厭氧池(I)、儲(chǔ)氣罐(2)、燃燒室(6)、空氣進(jìn)氣管(3)、煙氣輸出管(4)、空氣預(yù)熱器(5)組成；其中厭氧池(I)的沼氣出口與儲(chǔ)氣罐(2)的進(jìn)口連接，儲(chǔ)氣罐(2)的出口與燃燒室(6)的燃料進(jìn)口連接，空氣進(jìn)氣管(3)的出口與空氣預(yù)熱器(5)的冷流體進(jìn)口連接，空氣預(yù)熱器(5)的冷流體出口與燃燒室(6)的空氣進(jìn)口連接，燃燒室(6)的煙氣出口與上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)的加熱器(19)的煙氣進(jìn)口連接，力口熱器(19)的煙氣出口與空氣預(yù)熱器(5)熱流體進(jìn)口連接，空氣預(yù)熱器(5)的熱流體出口與上述煙氣輸出管(4)連接； 上述余熱回收裝置(D)由進(jìn)水管(10)、換熱器(11)、集熱器(12)、輸水管(9)、出水管(8)組成；其中集熱器(12)的進(jìn)口與上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)的發(fā)電機(jī)(14)連接，集熱器(12)的出口分成兩條支路，一條支路與上述生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)的厭氧池(I)連接，另一條支路與換熱器(11)的熱流體進(jìn)口連接，換熱器(11)的熱流體出口與外界連接，換熱器(11)的冷流體進(jìn)口與進(jìn)水管(10)連接，換熱器(11)的冷流體出口與輸水管(9)的進(jìn)口連接，輸水管(9)的出口與上述斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)的冷卻器(17)進(jìn)口連接，冷卻器(17)的出口與出水管(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)的能量利用方法，其特征在于包括以下過程: (1 )、生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)中，空氣依次通過空氣進(jìn)氣管(3)、空氣預(yù)熱器(5 )的冷流體通道進(jìn)入燃燒室(6 )，沼氣通過儲(chǔ)氣罐(2 )進(jìn)入燃燒室(6 )，空氣和沼氣在燃燒室(6)內(nèi)燃燒生成的高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔膺M(jìn)入加熱器(19)的煙氣通道，用過的煙氣依次經(jīng)過空氣預(yù)熱器(5)的熱流體通道和排氣管(4)后排除； (2)、太陽能吸收器(B)中，利用上述太陽能吸收器(B)接收匯聚的太陽輻射熱量加熱水循環(huán)系統(tǒng)中的水產(chǎn)生高溫蒸汽進(jìn)入加熱器(19)的蒸汽通道，冷卻后的水再流回到水循環(huán)系統(tǒng)； (3)、斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)同時(shí)利用生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)和太陽能吸收器(B)為加熱器提供熱量，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(14)發(fā)電，提供給用戶； (4)、斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)的發(fā)電機(jī)(14)產(chǎn)生的廢熱一部分提供給厭氧池(I)促進(jìn)沼氣產(chǎn)量，另一部分提供給換熱器(11)，預(yù)熱由進(jìn)水管(10)流進(jìn)的冷水； (5 )、斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C )的冷卻器(17 )部分的余熱，加熱由輸水管(9 )輸進(jìn)的預(yù)熱水，產(chǎn)生的熱水通過出水管(8 )提供`給用戶熱水或冬天用暖氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能－生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)及其能量利用方法，屬于分布式能源領(lǐng)域。由生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)，太陽能吸收器(B)，斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)(C)，余熱回收裝置(D)。本發(fā)明在太陽光不充分的時(shí)間段，利用生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣作為斯特林機(jī)發(fā)電系統(tǒng)熱源的燃料，保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。還采用余熱回收裝置回收生物質(zhì)燃料的煙氣廢熱預(yù)熱空氣，提高沼氣的燃燒溫度。兩系統(tǒng)可同時(shí)使用，也可單獨(dú)使用；該發(fā)明具有熱利用率完全，運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/107GK103161703SQ201310073248
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者姜瑞雪, 鹿鵬 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)