[发明专利]一种耦合生物质气化和压缩空气储能的冷热电联产系统

摘要

本发明公开了一种耦合生物质气化和压缩空气储能的冷热电联产系统，其特征在于，所述冷热电联产系统包括生物质气化炉、第一换热器、第二换热器、净化除尘装置、生物质气压缩机、电动机、第一空气压缩机、第三换热器、第二空气压缩机、第四换热器、空气储气罐、燃烧室、燃气透平、发电机、烟气热水型吸收式机组、蓄热水箱、第一三通阀、第五换热器、用户侧换热器、节流阀、地源侧换热器、压缩机、四通换向阀、第二三通阀、水泵、地下换热器。本发明利用生物质气与压缩空气燃烧驱动燃气透平做功发电，并对集成系统热能梯级利用，为用户提供冷热电三种所需能源。通过用电低谷多余电量和可再生能源相结合，实现冷热电联产系统高效运行，对优化现有分布式能源系统结构、降低环境污染具有重要意义。

主权项

1.一种耦合生物质气化和压缩空气储能的冷热电联产系统，其特征在于，所述冷热电联产系统包括生物质气化炉、第一换热器、第二换热器、净化除尘装置、生物质气压缩机、电动机、第一空气压缩机、第三换热器、第二空气压缩机、第四换热器、空气储气罐、燃烧室、燃气透平、发电机、烟气热水型吸收式机组、蓄热水箱、第一三通阀、第五换热器、用户侧换热器、节流阀、地源侧换热器、压缩机、四通换向阀、第二三通阀、水泵、地下换热器。其中：生物质气化炉：用于将生物质原料与第二换热器出口的高温空气一起参加生物质气化反应，生成生物质气，作为后续燃气透平发电所需燃料；第一换热器：用于利用从生物质气化炉出口的高温生物质气余热对空气储气罐出口的高压空气进行加热，提升进入燃烧室的高压空气温度，从而提高燃烧室燃烧效率；第二换热器：用于利用从第一换热器出口的生物质气余热对常温常压空气进行预热，使空气达到设定温度，从而提高生物质气化反应的性能；净化除尘装置：用于对第二换热器出口的生物质气进行处理，除去生物质气中的灰分、半焦和冷凝水；生物质气压缩机：用于对净化除尘装置出口生物质气进行压缩，满足进入燃烧室的生物质气压力需求；电动机：用于将来自电网的电力转化为机械功驱动第一空气压缩机和第二空气压缩机工作；第一空气压缩机：用于利用电网电力压缩常温常压空气，提高空气压力；第三换热器：利用第一空气压缩机出口的空气预热蓄热水箱出口水，一方面降低第一空气压缩机出口空气温度，另一方面提高进入蓄热水箱热水温度；第二空气压缩机：用于利用电网电力压缩第三换热器出口的空气，进一步提高空气压力；第四换热器：利用第二空气压缩机出口的空气预热蓄热水箱出口水，一方面降低第二空气压缩机出口空气温度，另一方面提高进入蓄热水箱热水温度；空气储气罐：用于接收经过第四换热器冷却的高压空气，将电网电力转化为高压空气进行储存；燃烧室：用于将生物质气压缩机出口的高温高压生物质气与第一换热器出口的高温高压空气一起参加燃烧反应，生产高温高压烟气；燃气透平：利用燃烧室出口的高温高压烟气进入燃气透平做功，驱动发电机工作；发电机：用于将燃气透平所产生的机械功转化为电力，满足生物质气压缩机、压缩机、水泵及用户的电需求；烟气热水型吸收式机组：利用燃气透平出口高温常压烟气和蓄热水箱出口热水作为烟气热水型吸收式机组余热热源产冷冻水或热水，满足用户冷量或热量需求；蓄热水箱：一方面用于储存经过第三换热器和第四换热器出口的热水，同时利用第一三通阀出口中温烟气进一步加热蓄热水箱水温；另一方面蓄热水箱热水作为烟气热水型吸收式机组热源，驱动烟气热水型吸收式机组产冷冻水或热水；第一三通阀：用于将烟气热水型吸收式机组与第五换热器、蓄热水箱进行连接；第五换热器：用于利用第一三通阀出口中温烟气加热第二三通阀出口中温水，生产用户所需热水；用户侧换热器：在制热工况下，用于利用压缩机出口的高温高压制冷剂对常温常压水进行预热，使其达到一定设定温度；在制冷工况下，用于利用节流阀出口的制冷剂冷却冷冻水回水，以生产冷量，满足用户冷需求；节流阀：用于降低制冷剂的温度和压力；地源侧换热器：在制热工况下，用于利用节流阀出口低温低压制冷剂吸收地下换热器出口的地下水热量，使得进入压缩机的制冷剂为干饱和蒸汽状态；在制冷工况下，用于利用压缩机出口的高温高压制冷剂与地下换热器出口的地下水进行换热，释放热量；压缩机：对来自地源侧换热器或用户侧换热器的干饱和蒸汽状态制冷剂进行压缩，使其成为过热状态；四通换向阀：用于压缩机与用户侧换热器、地源侧换热器之间的连接，通过四通换向阀切换，实现热泵制热和制冷两种工况；第二三通阀：用于将用户侧换热器与第五换热器、冷冻水输出端进行连接；水泵：用于提高地源侧换热器出口的地下水压力；地下换热器：用于水泵出口的地下水与土壤之间进行换热。