[发明专利]一种太阳能与生物质能复合的热电联产装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能与生物质能复合利用、利用朗肯循环实现的热电联产装置。通过复合蒸发换热器端的有效调节，可有效提高传统太阳能热电联供装置的稳定性。 

背景技术

在能源压力的冲击下，近年来国内新型能源太阳能相关产业迅猛发展。太阳能光伏发电技术已在国内外多处大中型项目中获得实际应用，但在应用过程中存在着一些问题：多晶硅生产过程中的污染，光伏发电利用多晶硅电池等载体把光能转化为电能的过程对传统电网的调控能力考验很大，成本较高且蓄电池的使用寿命有待考验。与此同时，由于太阳能光热发电的储存量大、稳定性好以及储能质量高等方面的优越性，利用太阳能光热的中低温有机朗肯循环系统开始投入应用。按照建设部的规划，预计2020年后，光热发电开始规模化建设。 

太阳能光热发电是利用聚光器捕获、聚集太阳辐射能，并通过载热流体将能量传送至蒸汽发生器产生中高位热流体，然后驱动传统热机(如汽轮机、燃气轮机、斯特林机等)来产生电能的一门综合性高新技术。目前，太阳能光热发电技术包括四类：槽式、线性菲涅尔式、碟式及塔式，其中槽式和塔式太阳能热发电站目前均已实现了商业化运行。利用太阳能的有机朗肯循环系统的主要优点在于，系统能够利用可再生太阳能热源获得中低温有机工质蒸汽达到较高的发电效率。太阳能资源由于其储量大、普遍性、清洁性、经济性特点，被认为是目前商业化程度最高的可再生能源。同时，由于其昼夜间断性、以及太阳能集热能力对气候的依赖性，太阳能的开发利用普遍存在着系统稳定性和持续性问题。另外，目前投入使用的太阳能朗肯循环装置大多采用纯工质的单机朗肯内循环系统。在传统装置中，汽轮机或者膨胀机排出的工质乏汽进入冷凝器冷凝后，大量冷凝热未获得有效利用而直接排入环境，降低了装置的热效率。由于此时有机工质携带的热量均来自太阳辐射，则这些未加利用的冷凝热无疑增加了太阳能集热装置的安装面积，降低了装置的经济性，尤其是在需要大量生活热水的场所。 

因此，为了保证传统太阳能驱动朗肯循环装置的稳定性、提高能源利用效率，通过一定方式复合稳定的生物质锅炉热源，并对冷凝热进行有效回收具有十分重要的实际意 义。 

发明内容

技术问题：本发明是针对传统的太阳能驱动朗肯循环发电系统稳定性差、光热利用效率低等主要缺点，提供一种太阳能与生物质能复合的热电联产装置，通过一定方式复合稳定的生物质锅炉热源，并增加回收冷凝热的生活热水系统，实现中低温朗肯循环装置的稳定供应电及热，能够有效地解决传统太阳能热电装置的主要问题。 

技术方案：这种太阳能生物质能复合的中低温热电联产装置，包括热源蒸发换热子装置、朗肯循环发电子装置，以及生活热水制备子装置，通过系统调节控制，实现不同环境要求下的功能。 

热源蒸发换热子装置包括太阳能端热源蒸发换热器和生物质能端热源蒸发换热器，以及第一阀门、第二阀门和第三阀门。其连接方式为：第一阀门与太阳能端热源蒸发换热器并联连接后，通过第二阀门与生物质能端热源蒸发换热器进口相连，第一阀门的出口与第三阀门连通，且第三阀门的另一端与生物质能端热源蒸发换热器相连。太阳能端热源蒸发换热器一侧流体为朗肯循环有机工质，另一侧流体为太阳能集热器侧导热流体，其中太阳能集热器侧可采用热管、复合抛物面集热器实现太阳能的集热。生物质能端热源蒸发换热器一侧流体为朗肯循环有机工质，另一侧流体为生物质锅炉侧导热流体。 

朗肯循环发电子装置包括蒸发器、蓄热器、汽轮机、发电机、冷凝换热器、循环泵。蓄热器包括储液罐、盘管和相变材料，其中内部填充有相变材料的盘管均布于储液罐内。其连接方式为：蓄热器的进口端与热源换热系统图连接，相应的另一端出口连接汽轮机，汽轮机的输出端连接着发电机，汽轮机的排气口连通着冷凝换热器的入口，冷凝换热器的出口连通着循环泵，循环泵的另一端与热源换热子装置的入口连通。其中，由于汽轮机进口前的蓄热器处配置了带相变蓄热功能的储液罐，能够在储液罐内部形成较为恒定的工质蒸汽压，即使工质经蒸发器后未达饱和蒸汽状态，仍可在储液罐中进一步吸热汽化，从而保证汽轮机在额定工况下稳定工作。 

生活热水制备子装置包括冷凝换热器、蓄热器、第四阀门及第五阀门。生活热水进口与冷凝换热器的出口连通，蓄热器与第五阀门接至冷凝换热器进口，第四阀门旁通蓄热器连接。 

通过热源蒸发换热器侧阀门的开闭可实现强太阳辐射、较弱太阳辐射、夜间及阴 雨天气等气候条件下建筑物的热电需求。 

附图说明

图1为本发明的太阳能生物质能复合的中低温热电联产装置的结构原理图。