[实用新型]太阳能和生物质气化互补储能热发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能和生物质气化互补储能的热发电(CSP)装置，该技术属太阳能热利用和生物质利用领域。

背景技术

目前，摆在国际太阳能聚热发电(CSP)领域的关键技术课题就是通过技术创新不断降低太阳能热发电制造成本，继续提高发电效率，积极创造替代化石能源的经济技术基础。但是，由于太阳能热发电先天存在不可控和不连续的技术缺陷，致使太阳能热发电还无法同化石能源发电竞争。为解决这一技术问题，西班牙安达索槽式太阳能热发电站和吉玛索塔式太阳能热发电站成功地采用了熔盐储热技术，使每天的发电时间延长了7.5小时甚至达全天24小时。但是，这一技术的最大缺陷是仅适用于太阳能直接辐照条件较好的地区，而在大多数光照条件稍差的地区则无法使用。为此，选择太阳能与天燃气发电(ISCC)互补、与燃煤发电互补的技术路线就成为一种新的选择。但是这毕竟是一种过渡技术，人类最终将选择可再生能源取代化石能源。为实现这一目标，近年来诞生了不少太阳能与可再生能源技术相结合的技术方法，例如申请号为201010183690.0的专利则是将生物质锅炉与槽式太阳能热发电系统管路连通，以直接燃烧生物质进行互补；申请号为201010298986.7的专利也是采用生物质锅炉作为太阳能发电的辅助热源。专利200610039744.X、201010182424.6虽然采用了生物质气化技术和太阳能互补，但主要以气化燃气发电和余热利用为主。采用沼气发电与太阳能热发电互补也被提到议事日程，如专利200710014670.9所述。但是这些技术大都没有考虑将两种储能技术有机结合。发明人在专利201110060078.9；201110086362.3和201110161536.8申请中提出设立适合太阳能中低温热发电(CSP)的新型的储热换热一体化装置，其目的是为了减化太阳能热发电设备数量，充分利用储热装置降低热损失，提高中低温热发电效率。如果将这一技术同生物质气化及其储气技术相结合，就可以找到太阳能和生物质能全新的结合点，特别是生物质燃料在一定区域内并不总是那样充足，而太阳也不总是高高挂在天空，只有发挥两者长处，才能从根本上克服太阳能热发电和生物质能各自存在的缺陷，最终实现可再生能源替代化石能源的终极目标。

发明内容

本实用新型就是为克服太阳能热发电不可控、不连续的技术缺陷，通过利用生物质气化热能和燃气储能的优势，实现太阳能互补热发电的装置。

本实用新型由太阳能聚光装置、储热换热罐、熔盐储热介质、列管或盘管换热器和蒸发器、温度平衡搅拌器、生物质气化炉、生物质物料进口和废渣排出口，生物质储气包、生物质燃气锅炉、动力发电机组组成，其特征在于：

1)储热换热罐为圆形体；或哑铃圆柱型体；或长方圆柱型；或储热换热罐设相通的分支罐体，分支罐体成一字型、三角型或十字型排列；

2)列管或盘管换热器、蒸发器安装在储热换热罐体内，采用纵向成列或平行成行的混合交叉组合排列模式；

3)储热换热罐内设置过热蒸发器，过热蒸发器的四个接口分别连接太阳能聚光装置、列管或盘管蒸发器和换热器以及动力发电机组相应接口；或将过热蒸发器设置在储热换热罐外。

4)生物质气化炉设置在储热换热罐体内、或储热换热罐体外；

5)温度平衡搅拌器设置在储热换热罐体内；温度平衡搅拌器平行或垂直设置；

6)设置在储热换热罐体里的生物质气化炉内平行交叉排列、或倾斜交叉排列熔盐加热流道；熔盐加热流道两端端口朝向储热换热罐体内；

7)在储热换热罐体外设置生物质物料进料、废渣排出、气化气出口、焦油过滤、汽水分离、进氧鼓风口、空气预热器装置；

8)生物质气化炉设置燃烧室、燃气喷口、出气口；出气口连接生物质储气包以及串接工质预热器和空气预热器；

9)设置生物质燃气锅炉，燃气锅炉进出口与槽式太阳能热发电聚光装置并联；燃气锅炉底部燃烧室设置燃气喷口，燃气喷口通过控制阀连接生物质储气包；或沼气、天然气、煤制气气源；或将燃气喷口设在生物质气化炉燃烧室，不另设生物质燃气锅炉，进料口改做排风口；

10)储热换热罐内的列管或盘管换热器进出口分别连接过热蒸发器出口和槽式太阳能聚光装置进口；

11)储热换热罐体内的过热蒸发器出口和列管或盘管蒸发器进口分别连接动力发电机组进出口；

12)过热蒸发器、列管或盘管换热器以及蒸发器的金属内管为波节管又称波纹管、或内螺旋金属管、或外螺旋金属管；

13)所述动力发电机组为蒸汽郎肯循环或有机郎肯循环(ORC)动力发电机组；或中低温斯特林热发电动力发电机组；