[发明专利]太阳能与沼气能互补发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及清洁能源发电设备，具体地指一种太阳能与沼气能互补发电设备。

背景技术

目前，随着煤、石油、天然气等传统化石能源储量的日益减少，寻找可再生的清洁能源已成为社会普遍关注的焦点。另一方面，由于使用化石能源带来的环境污染直接威胁人类的生存和发展，因此重视和发展可再生的清洁能源、减少SO₂和CO₂排放已成为各国政府的共识。太阳能具有分布广泛、储量无限、收集利用清洁、SO₂和CO₂零排放等优点，但由于其能量较为分散、受天气影响较大、能量汇集不稳定不连续等问题，长期以来太阳能聚热发电的大规模开发利用受到了很大的限制。自然界存在的沼气以及将人畜粪便、农林废弃生物质发酵而生产的沼气也是一种重要的可再生能源，其较化石能源清洁，也具有CO₂零排放的特征，但由于人畜粪便、农林废弃生物质分布广泛、分散度大、收集困难，不仅利用率很低，而且对环境的污染极大。如何有效地治理人畜粪便和农林废弃生物质，将其与太阳能聚热发电结合起来，实现变废为宝，一直是本领域科研人员亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的就是要充分利用人畜粪便和农林废弃生物质中所蕴含的能量，克服已知太阳能热电站受天气影响较大、能量汇集不稳定、不连续的缺陷，提供一种太阳能与沼气能互补发电设备。

为实现上述目的，本发明设计的技术方案如下：

本发明提供的一种太阳能与沼气能互补发电设备，包括太阳能集热装置、沼气储罐、沼气锅炉、汽轮机组、以及与汽轮机组联动的发电机，所述沼气锅炉内设置有沼气燃烧器、蒸汽过热器和工艺水预热器。所述太阳能集热装置的输出端通过第一开关阀与蒸汽过热器的输入端相连，所述蒸汽过热器的输出端通过蒸汽调节阀与汽轮机组的高压蒸汽入口相连，所述汽轮机组的低压蒸汽出口与冷凝器的输入端相连，所述冷凝器的输出端与除氧器的输入端相连，用以脱除循环水中的氧气，防止设备及管路氧化腐蚀。所述除氧器的输出端与给水泵的输入端相连，所述给水泵的输出端通过第二开关阀和给水调节阀与工艺水预热器的输入端相连，通过对循环水的预热可以节省沼气用量，提高热效率。所述工艺水预热器的输出端与太阳能集热装置的输入端相连，由此构成蒸汽的循环回路。所述沼气储罐的出口通过沼气压缩泵与沼气燃烧器相连，用以对蒸汽过热器中的蒸汽提供热量。所述沼气储罐的出口与沼气燃烧器之间的管路上设置有第三开关阀和沼气调节阀，第三开关阀用于控制沼气管路的通断，沼气调节阀则控制沼气的流量，调节沼气燃烧器火焰的大小，从而控制蒸汽过热器中蒸汽的温度。

上述太阳能集热装置内的导热介质为水，水吸收太阳能后，再通过蒸汽过热器直接汽化成高温高压蒸汽对汽轮机组做功，其结构简单、成本低廉。

进一步地，所述太阳能与沼气能互补发电设备还包括软水储罐，所述软水储罐的出水口通过补水泵与除氧器的补水口相连，所述软水储罐的出水口与除氧器的补水口之间的管路上设置有第四开关阀，由此构成蒸汽循环回路中的循环水储备与补充系统。所述软水储罐用于储备来自化学水处理装置制备好的软水，这种软水脱除了其中的钙、镁离子，可有效防止设备内部结垢；所述第四开关阀用于控制软水的供给及流量大小，以根据实际情况补充循环水的损失。

进一步地，所述太阳能与沼气能互补发电设备还包括沼气发生装置，所述沼气发生装置的沼气出口通过第五开关阀与气水分离器的输入端相连，所述气水分离器的输出端与脱硫脱碳塔的输入端相连，所述脱硫脱碳塔的输出端与沼气储罐的进口相连。由于沼气发生装置所采用的原料主要是人畜粪便和农林废弃生物质，其在发酵过程中所产生的沼气是一种混合气体，大约含有60～65％的甲烷、30～35％的二氧化碳、1％的硫化氢、少量水份、一氧化碳、氢气和其它碳氢化合物，其中硫化氢及水份的存在对设备有强烈的腐蚀性，二氧化碳没有燃烧价值，在系统中运行会白白耗能，因此气水分离器和脱硫脱碳塔的设置能够净化沼气，脱除其中的水汽、硫化氢、二氧化碳等无效组份。

进一步地，所述汽轮机组的高压蒸汽入口处管路上设置有压力计和温度计。设置压力计和温度计的目的是为了直观控制输入汽轮机组的蒸汽压力及温度，满足汽轮机组的运行要求。