[发明专利]中低温地热和生物质燃气联合发电系统及发电成本计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及多种可再生能源组合发电技术领域，是一种中低温地热和生物质燃气联合发电系统及发电成本计算方法。

背景技术

地热能作为自然能源的一种，储量大(约为全球储煤量1.7亿倍)、低碳、清洁、可直接利用，其优势在于：寿命期内，不受阴晴昼夜变化的影响而能连续稳定供应。我国已查明的地热资源相当于2000万亿吨标煤，占全球已查明地热资源量的40％，但其绝大部分属于中温(150-90℃)低温(<90℃)地热资源，因其工质焓降过小，热效率很低(仅3％～6％)，不能够直接用于蒸汽动力循环发电，而被弃。

另外，生物质能是一种储量丰富的可再生能源，可与煤混燃发电以替代部分的化石能源，同时，生物质能燃烧温度高，可显著提高动力循环工质初始温度，但生物质能作为发电能源的不足之处在于：能量密度低，且其直燃的利用率只有10％，秸秆利用的地域仅限于可耕地区，而我国耕地面积只占国土面积的12.68％；能量密度高的专用能源植物却与粮食作物争地。为提高生物质能量利用率，将其利用方式由直燃改为厌氧发酵，其能源利用率可达到60％以上。

发明内容

本发明的目的是，针对中低温地热发电系统温度低、热量大，生物质燃气燃烧所产烟气温度高、热量少的特点，以及厌氧消化系统生物质原料不易收集，致使其产气容量有限的现状，通过对现有技术进行组合和创新，提供一种中低温地热和生物质燃气联合发电系统，其特点是，以热量大、温度低的中低温地热作为动力循环工质蒸发热源，温度高、热量较少的生物燃气作为工质过热热源，实现连续、稳定、高效发电；并基于系统的结构组成和换热过程，建立科学合理，适用性强，能够推算联合发电系统的发电成本，评估该系统经济效益的中低温地热和生物质燃气联合发电系统发电成本评估方法。

实现本发明目的所采用的技术方案之一是：一种中低温地热和生物质燃气联合发电系统，其特征在于：它包括工质蒸发器11低温侧气态工质输出端与燃气锅炉23的工质过热器21低温侧输入端连通，燃气锅炉23的工质过热器21低温侧输出端与原动机24输入端连通，原动机24与发电机25连接，原动机24输出端与工质冷凝器26输入端连通，工质冷凝器26输出端与工质储存箱27输入端连通，工质储存箱27输出端通过工质升压泵28与燃气锅炉23的工质预热器22低温侧输入端连通，燃气锅炉23的工质预热器22低温侧输出端与工质蒸发器11低温侧液态工质输入端连通；生产井7输出端与地热水处理装置10输入端连通，地热水处理装置10输出端与工质蒸发器11高温侧地热水入口连通，工质蒸发器11高温侧地热水出口通过地热水循环泵12与第二内加热管18输入端连通，第二内加热管18输出端与第一内加热管3输入端连通，第一内加热管3输出端与回灌井8输入端连通，回灌井8输出端通过地下热储9与生产井7输入端连通；生物质1与酸化水解罐2第一输入端连通，酸化水解罐2第一输出端通过沼渣循环泵4与沼渣发酵罐5输入端连通，沼渣发酵罐5第一输出端与沼肥6连通，沼渣发酵罐5第二输出端通过第一燃气升压泵13与储气罐14第一输入端连通；酸化水解罐2第二输出端通过有机酸循环泵17与厌氧消化器16输入端连通，厌氧消化器16第一输出端通过酸液循环泵29与酸化水解罐2第二输入端连通，厌氧消化器16第二输出端通过第二燃气升压泵15与储气罐14第二输入端连通，储气罐14输出端与燃气锅炉23的燃烧器20连通；厌氧消化器填料模块19置于厌氧消化器16内。

所述工质冷凝器26包括直接供水水冷表面式凝汽器、湿式冷却塔表面式凝汽器、直接空冷凝汽器、表面式间接空冷凝汽器、混合式间接空冷凝汽器。

所述厌氧消化器填料模块19包括管板31、边框支架30和颗粒支管33，管板31上钻有交叉排列的板孔32，板孔32内插入多孔多孔颗粒支架33，多孔多孔颗粒支架33下嵌有多孔颗粒34，管板31四角通过边框支架30组合成上下、前后通透的厌氧消化器填料模块19，多孔颗粒34粒径为5-10mm，多孔颗粒34间距为2-5mm，多孔多孔颗粒支架33直径0.5mm以下。

所述地热水处理装置10包括气水分离器41第一输出端与生物脱硫塔42输入端连通，生物脱硫塔42输出端与净化气体43输送端连通；气水分离器41第二输出端与旋流式除砂器45输入端连通，旋流式除砂器45输出端与锰砂除铁器46输入端连通，锰砂除铁器46输出端通过增压水泵47与吸附罐48输入端连通，在吸附罐48内设有钙镁离子吸附剂49。