[发明专利]一种复合发电方法

说明书

技术领域

    本发明专利属新能源利用领域。涉及一种生物质能源的热、气复合发电方法，能够实现生物质能源阴燃过程热量、可燃气的复合利用，大大提高能源利用率。利用载热剂吸收阴燃过程及可燃气燃烧放出的热量并通过半导体温差发电装置将热能直接转化为电能。

背景技术

    生物质能源是以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。它遍布全球，其蕴藏量极大，包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农林废弃物和加工的下脚料，城市生活垃圾，水生植物和排泄物等。

    生物质能源发电的可以通过直接燃烧的方式。其利用现有设备，仅作相应的改装，将热源更换为生物质燃料。相比于煤炭燃料，生物质燃料的温度和热值较低，水分不易控制，此外，有些技术还未成熟，这些因素都影响到了生物质能源替代化石能源进行大规模发电的应用。

    迄今为止，常规生物质气化技术和工艺仍然存在一些不足：①需要耗费大量的外部热量，高温虽然能使产气率和热值升高。但与所耗费的额外热量来说，提高总是不太明显；②需要较复杂的外部设备，投资较大；③对燃料的适应性差，随着燃料的不同，生成气的热值会有较大的变化，甚至失去利用价值。

    阴燃是生物质能源进行转化和利用的一种有效方式。东北地区广泛使用的燃池采暖技术就是利用了生物质燃料阴燃放热的原理，但热效率很低，仅有36%，转化的气体副产品也没有得到有效利用(孙文策，谢茂昭，燃池的工作特点和热能利用分析，中国能源，1994，8，38-42)。一般地，阴燃即是没有火焰的燃烧，指可燃物质进行的缓慢而复杂的热解和氧化反应，其不完全燃烧程度很高，除放出大量热量外，还会生成H2、CO、CH4等可燃气体。生物质燃料的阴燃是自维持过程，无需外界能量，不需复杂的设备，对燃料的适应性强，克服了常规气化的绝大部分不足，并可通过混合添加剂等方式来提高产气率。

    半导体温差发电技术是一种固态能量转换方式，实现了热电转换，能将热能直接转化为电能。具有无运动部件、体积小、重量轻、移动方便和可靠性高等特点，是绿色环保的发电技术，在低品位热能发电方面具有独特的优势和良好的应用前景，尤其符合生物质能源利用的特点。

发明内容

    本发明的目的是提供一种适用于分布式能源系统以及野外、应急电力供应的一种复合发电方法。能够有效利用低品位的生物质能，并提高能源利用效率，缓解日益紧张的能源和用电危机。

    本发明所述的生物质能源的热、气复合发电方法的技术方案是这样实现的：首先进行生物质燃料的阴燃自维持过程，此过程为缓慢而复杂的热解和氧化反应，除放出大量的过程热量外，还同时生成H2、CO、CH4等可燃气体，将这些可燃气在燃烧器中充分燃烧并释放热量。通过载热剂收集阴燃过程热量，并且载热剂会在进一步吸收可燃气体的燃烧热量后继续升温。最后，携带热能的高温载热剂通过半导体热电转换装置将热能直接转化为电能。

    本发明的有益效果是，提出的一种生物质能源发电方法，复合利用了阴燃过程及其可燃气燃烧生成的热量，通过半导体温差发电技术直接发电。其能源利用率得到了大幅提高，适应了生物质能源燃烧温度低、热值小的特性。并且结构简单、无运动部件、造价低、可靠性高，是绿色环保的发电方法。本发明充分利用了生物质能源分布广、储量大的特点，尤其适用于分布式能源系统的发电单元。

    下面结合具体实施方式进一步详细说明。

附图说明

    图1为采用水平燃床的生物质燃料热、气复合发电方法示意图。

    图2为水平燃床内典型工作点的温度一时间曲线。

图3为水平燃床内典型工况阴燃气化过程生成气体产物的组分比。

具体实施方式：

    图1中所示为水平燃床，采用长方形池形结构，一侧留有进气孔12，另一侧密封并装备加热板2以引燃生物质燃料1，燃床四周密封，上部留有燃气取气孔13，将富含H2、CO、CH4等的可燃气体引到燃气储存器14中，稳定压力后通过气体管道16输送到燃烧器7中进行燃烧放热，可燃气体的流量通过阀门15进行调整。