專利名稱：一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)及其能量利用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱電聯(lián)合裝置，具體為一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)及其能量利用方法，適用于分布式能源系統(tǒng)。
背景技術：
由于受到自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給偏遠地區(qū)用電不便的家庭用太陽能斯特林機發(fā)電系統(tǒng)的利用帶來極大的不便。太陽能斯特林發(fā)電系統(tǒng)由于本地太陽光的不穩(wěn)定可能造成的停機、其冷卻器排熱的浪費、生物質(zhì)能發(fā)電由于冬季溫度低不易發(fā)酵及發(fā)電機組余熱的浪費問題等。而冬天沼氣在低溫時發(fā)酵太慢就無法提供足夠的熱動力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用太陽能連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，并充分利用系統(tǒng)各部分熱量的太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)及其能量利用方法。一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)，由生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置，太陽能吸收器，斯特林機發(fā)電系統(tǒng)，余熱回收裝置組成；
上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)由加熱器、回熱器、冷卻器、第一活塞、第二活塞、曲柄連桿、飛輪、發(fā)電機、輸電線組成；其中加熱器的第二端與回熱器的第一端連接，回熱器的第二端與冷卻器的第一端連接；第一活塞安裝于加熱器的第一端內(nèi)，第二活塞安裝于冷卻器的第二端內(nèi)，第一活塞和第二活塞同時連接于上述曲柄連桿上，上述飛輪、發(fā)電機、輸電線依次與所述曲柄連桿連接；
上述太陽能吸收器的出口與上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)的加熱器的蒸汽進口連接，加熱器的蒸汽出口與上述太陽能吸收器的循環(huán)水進口連接；
上述生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置由厭氧池、儲氣罐、燃燒室、空氣進氣管、煙氣輸出管、空氣預熱器組成；其中厭氧池的沼氣出口與儲氣罐的進口連接，儲氣罐的出口與燃燒室的燃料進口連接，空氣進氣管的出口與空氣預熱器的冷流體進口連接，空氣預熱器的冷流體出口與燃燒室的空氣進口連接，燃燒室的煙氣出口與上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)的加熱器的煙氣進口連接，加熱器的煙氣出口與空氣預熱器熱流體進口連接，空氣預熱器的熱流體出口與上述煙氣輸出管連接；
上述余熱回收裝置由進水管、換熱器、集熱器、輸水管、出水管組成；其中集熱器的進口與上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機連接，集熱器的出口分成兩條支路，一條支路與厭氧池連接，另一條支路與換熱器的熱流體進口連接，換熱器的熱流體出口與外界連接，換熱器的冷流體進口與進水管連接，換熱器的冷流體出口與輸水管的進口連接，輸水管的出口與上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)的冷卻器進口連接，冷卻器的出口與出水管連接。一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)的能量利用方法，其特征在于包括以下過程: (1)、生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置中，空氣依次通過空氣進氣管、空氣預熱器的冷流體通道進入燃燒室，沼氣通過儲氣罐進入燃燒室，空氣和沼氣在燃燒室內(nèi)燃燒生成的高溫煙氣，高溫煙氣進入加熱器的煙氣通道，用過的煙氣依次經(jīng)過空氣預熱器的熱流體通道、排氣管后排除；
(2)、太陽能吸收器中，利用上述太陽能吸收器接收匯聚的太陽輻射熱量加熱水循環(huán)系統(tǒng)中的水產(chǎn)生高溫蒸汽進入加熱器的蒸汽通道，冷卻后的水再流回到水循環(huán)系統(tǒng)；
(3)、同時利用生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置和太陽能吸收器為加熱器提供熱量，帶動發(fā)電機發(fā)電，提供給用戶；
(4)、斯特林機發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機產(chǎn)生的廢熱一部分提供給厭氧池促進沼氣產(chǎn)量，另一部分提供給換熱器，預熱由進水管流進的冷水；
(5 )、斯特林機發(fā)電系統(tǒng)的冷卻器部分的余熱，加熱由輸水管輸進的預熱水，產(chǎn)生的熱水通過出水管提供給用戶熱水或冬天用暖氣。太陽能斯特林機發(fā)電系統(tǒng)在太陽光不充分的時間段，利用生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣作為斯特林發(fā)電系統(tǒng)熱源的燃料，在發(fā)電的同時，回收發(fā)電機產(chǎn)生的余熱一部分加熱厭氧池，提高沼氣產(chǎn)量，另外一部分預熱水以充分吸收冷卻器廢熱為室內(nèi)提供熱水及冬天的暖氣。同時，本系統(tǒng)采用余熱回收裝置回收生物質(zhì)能燃燒后排煙的廢熱預熱空氣，提高沼氣燃燒溫度。


圖1為本專利提出的太陽能一生物質(zhì)能熱電聯(lián)和轉換系統(tǒng)示意 圖中標號名稱:A.生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置；B.太陽能吸收器；C.斯特林機發(fā)電系統(tǒng)；D.余熱回收裝置；1.厭氧池；2.儲氣罐；3.空氣進氣管；4.煙氣輸出管；5.空氣預熱器；6.燃燒室；7.太陽能集熱器；8.出水管；9.輸水管；10.進水管；11.換熱器；12.集熱器；13.輸電線；14.發(fā)電機；15.飛輪；16.第二活塞；17.冷卻器；18.回熱器；19.加熱器；20.第一活塞；21.曲柄連桿。
具體實施例方式參照附圖本專利提出太陽能一生物質(zhì)能熱電聯(lián)和轉換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括四個部分:生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置A，太陽能吸收器B，斯特林機發(fā)電系統(tǒng)C，余熱回收裝置D。可在純太陽能加熱、太陽能一生物質(zhì)能互補和純生物質(zhì)能加熱三種不同模式下工作。太陽能斯特林機發(fā)電系統(tǒng)在太陽光不充分的時間段，利用生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣作為斯特林發(fā)電系統(tǒng)熱源的燃料，在發(fā)電的同時回收發(fā)電機產(chǎn)生的余熱，一部分加熱厭氧池，提高沼氣產(chǎn)量，另外一部分預熱水以充分吸收冷卻器廢熱為室內(nèi)提供熱水及冬天的暖氣。同時，本系統(tǒng)采用余熱回收裝置回收生物質(zhì)能燃燒后排煙的廢熱預熱空氣，提高沼氣燃燒溫度。
權利要求
1.一種太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于: 由生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)，太陽能吸收器(B)，斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)，余熱回收裝置(D)組成； 上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)由加熱器(19)、回熱器(18)、冷卻器(17)、第一活塞(20)、第二活塞(16)、曲柄連桿(21)、飛輪(15)、發(fā)電機(14)、輸電線(13)組成；其中加熱器(19)的第二端與回熱器(18)的第一端連接，回熱器(18)的第二端與冷卻器(17)的第一端連接；第一活塞(20 )安裝于加熱器(19 )的第一端內(nèi)，第二活塞(16 )安裝于冷卻器(17 )的第二端內(nèi)，第一活塞(20)和第二活塞(16)同時連接于上述曲柄連桿(21)上，上述飛輪(15)、發(fā)電機(14)、輸電線(13 )依次與上述曲柄連桿(21)連接； 上述太陽能吸收器(B)的循環(huán)水出口與上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)的加熱器(19)的蒸汽進口連接，加熱器(19)的蒸汽出口與上述太陽能吸收器(B)的循環(huán)水進口連接； 上述生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)由厭氧池(I)、儲氣罐(2)、燃燒室(6)、空氣進氣管(3)、煙氣輸出管(4)、空氣預熱器(5)組成；其中厭氧池(I)的沼氣出口與儲氣罐(2)的進口連接，儲氣罐(2)的出口與燃燒室(6)的燃料進口連接，空氣進氣管(3)的出口與空氣預熱器(5)的冷流體進口連接，空氣預熱器(5)的冷流體出口與燃燒室(6)的空氣進口連接，燃燒室(6)的煙氣出口與上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)的加熱器(19)的煙氣進口連接，力口熱器(19)的煙氣出口與空氣預熱器(5)熱流體進口連接，空氣預熱器(5)的熱流體出口與上述煙氣輸出管(4)連接； 上述余熱回收裝置(D)由進水管(10)、換熱器(11)、集熱器(12)、輸水管(9)、出水管(8)組成；其中集熱器(12)的進口與上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)的發(fā)電機(14)連接，集熱器(12)的出口分成兩條支路，一條支路與上述生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)的厭氧池(I)連接，另一條支路與換熱器(11)的熱流體進口連接，換熱器(11)的熱流體出口與外界連接，換熱器(11)的冷流體進口與進水管(10)連接，換熱器(11)的冷流體出口與輸水管(9)的進口連接，輸水管(9)的出口與上述斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)的冷卻器(17)進口連接，冷卻器(17)的出口與出水管(8)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能-生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)的能量利用方法，其特征在于包括以下過程: (1 )、生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)中，空氣依次通過空氣進氣管(3)、空氣預熱器(5 )的冷流體通道進入燃燒室(6 )，沼氣通過儲氣罐(2 )進入燃燒室(6 )，空氣和沼氣在燃燒室(6)內(nèi)燃燒生成的高溫煙氣，高溫煙氣進入加熱器(19)的煙氣通道，用過的煙氣依次經(jīng)過空氣預熱器(5)的熱流體通道和排氣管(4)后排除； (2)、太陽能吸收器(B)中，利用上述太陽能吸收器(B)接收匯聚的太陽輻射熱量加熱水循環(huán)系統(tǒng)中的水產(chǎn)生高溫蒸汽進入加熱器(19)的蒸汽通道，冷卻后的水再流回到水循環(huán)系統(tǒng)； (3)、斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)同時利用生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)和太陽能吸收器(B)為加熱器提供熱量，帶動發(fā)電機(14)發(fā)電，提供給用戶； (4)、斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)的發(fā)電機(14)產(chǎn)生的廢熱一部分提供給厭氧池(I)促進沼氣產(chǎn)量，另一部分提供給換熱器(11)，預熱由進水管(10)流進的冷水； (5 )、斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C )的冷卻器(17 )部分的余熱，加熱由輸水管(9 )輸進的預熱水，產(chǎn)生的熱水通過出水管(8 )提供`給用戶熱水或冬天用暖氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能－生物質(zhì)能熱電聯(lián)合系統(tǒng)及其能量利用方法，屬于分布式能源領域。由生物質(zhì)燃料產(chǎn)生收集利用裝置(A)，太陽能吸收器(B)，斯特林機發(fā)電系統(tǒng)(C)，余熱回收裝置(D)。本發(fā)明在太陽光不充分的時間段，利用生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣作為斯特林機發(fā)電系統(tǒng)熱源的燃料，保證機組穩(wěn)定運行。還采用余熱回收裝置回收生物質(zhì)燃料的煙氣廢熱預熱空氣，提高沼氣的燃燒溫度。兩系統(tǒng)可同時使用，也可單獨使用；該發(fā)明具有熱利用率完全，運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。
文檔編號C12M1/107GK103161703SQ201310073248
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權日2013年3月8日
發(fā)明者姜瑞雪, 鹿鵬 申請人:南京航空航天大學