專利名稱：一種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及發(fā)電裝置，特別涉及太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置。
背景技術：
石油、天然氣、煤炭等礦物燃料，是不可再生的一次能源，其儲藏量有限，按現(xiàn)在開 采量計算，幾十年后就會被開采耗盡，由于一次能源供應緊張，價格不斷攀升，已經成為國 際社會共同關注的重大問題，為了應付一次能源的短缺，世界各國都在積極尋求開發(fā)新的 能源并進行高效利用，生物質能、太陽能就是其中的兩種。 生物質能利用的最佳方式之一是將生物質作為燃料進行發(fā)電?，F(xiàn)有的生物質燃料 發(fā)電裝置采用水蒸汽作為工質推動蒸汽透平旋轉，帶動發(fā)電機組做功，產生電能。水是高沸 點工質，以水蒸汽作為載熱劑，裝置復雜，裝機容量都比較大，燃料需求多。而我國農業(yè)生 產以農戶為主，戶均耕地占有面積很小，生物質資源分散，如果發(fā)電廠裝機容量太大，需要 大量的生物質作為燃料，燃料供應難于保障，往往導致發(fā)電裝置年有效運行時間短，開工不 足，發(fā)電成本高，投資回收期長的問題出現(xiàn)。 太陽能是取之不盡、用之不竭的能源，太陽能利用的最佳方式之一是太陽能熱發(fā)
電?，F(xiàn)有的太陽能熱發(fā)電裝置采用水蒸汽作為工質推動蒸汽透平旋轉，帶動發(fā)電機組做功，
產生電能。水是高沸點工質，以水蒸汽作為載熱劑，裝置的熱電轉換效率低。 所以現(xiàn)有的生物質燃料發(fā)電裝置和太陽能熱發(fā)電裝置存在的共同缺陷是采用高
沸點工質推動蒸汽透平旋轉，裝置的熱電轉換效率低。 如果能設計出采用低沸點工質推動的太陽能熱發(fā)電裝置和生物質燃料發(fā)電裝置 則可以大大提高熱電轉換效率。 此外，生物質產量、儲備情況受季節(jié)影響波動很大，太陽能熱發(fā)電裝置受天氣制 約，在夜間、陰雨天無法工作。 如果能將太陽能熱發(fā)電裝置與生物質燃料發(fā)電裝置有機的結合起來，共用循環(huán)系 統(tǒng)，聯(lián)合發(fā)電，則可以取長補短，優(yōu)勢互補，實現(xiàn)全天候運行，還可以提高發(fā)電裝置效率。但 是現(xiàn)有技術中還沒有太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置。
實用新型內容為解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置。 可以根據天氣、季節(jié)、生物質產量、儲備情況適當選擇太陽能發(fā)電或生物質發(fā)電，整套裝置 可以全天候工作。它采用雙工質雙循環(huán)系統(tǒng)，利用生物質燃料鍋爐或太陽能集熱器加熱導 熱油，使其溫度達到30(TC左右；利用低沸點有機工質在低溫下即可氣化的特點，吸收導熱 油的熱量使之氣化，推動透平做功，帶動發(fā)電機產生電能，將太陽能或者生物質能轉化為電 能和熱水。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案 —種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置，包括太陽能集熱器、生物質燃料鍋爐、第一導熱油盤管、第二導熱油盤管、導熱油循環(huán)系統(tǒng)、注油系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)；其特征是所述第一 導熱油盤管安裝在太陽能集熱器中，所述第二導熱油盤管安裝在生物質燃料鍋爐中； 所述導熱油循環(huán)系統(tǒng)由過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵、下行循環(huán)泵、集油缸、油液上 行管道、油液下行管道組成；所述過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵串聯(lián)在油液上行管道上，所述 下行循環(huán)泵、集油缸串聯(lián)在油液下行管道上；所述第一導熱油盤管的出口經過一號管道與 油液上行管道的入口連接，第一導熱油盤管的入口經過二號管道與油液下行管道的出口連 接；所述第二導熱油盤管的出口經過三號管道與油液上行管道的入口連接，第二導熱油盤 管的入口經過四號管道與油液下行管道的出口連接； 所述注油系統(tǒng)與油液下行管道并聯(lián)，注油系統(tǒng)由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲 槽組成，注油管道跨接在所述油液下行管道的入口和出口之間，注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱 油儲槽依次串聯(lián)在注油管道上； 所述發(fā)電系統(tǒng)由蒸發(fā)器、透平、發(fā)電機、一次預熱器、冷凝器、工質循環(huán)泵、二次預 熱器組成，蒸發(fā)器的殼側出口通過工質氣相管道與透平的入口連通，透平的出口通過乏氣 輸送管與一次預熱器的殼側入口連通，一次預熱器的殼側出口經過一號聯(lián)接管與冷凝器連 通，冷凝器的冷凝液出口經過工質液相管道與一次預熱器的管側入口連通，一次預熱器的 管側出口經過回程管與二次預熱器的殼側入口連通，二次預熱器的殼側出口經過二號聯(lián)接 管與蒸發(fā)器的殼側入口連通；蒸發(fā)器的管側入口通過一號管接頭與油液上行管道的出口連 接，蒸發(fā)器的管側出口通過三號聯(lián)接管與二次預熱器的管側入口連接，二次預熱器的管側 出口通過二號管接頭與油液下行管道的入口連接；所述工質循環(huán)泵設置在工質液相管道 上，所述一號管道、二號管道、三號管道、四號管道、油液下行管道、注油管道、工質氣相管道 上設置有閥門。 所述工質氣相管道與乏氣輸送管之間跨接有旁通管道，該旁通管道上設置有閥 門。 所述分油缸與集油缸之間設置有聯(lián)通管，該聯(lián)通管上設置有閥門。 所述冷凝器是空冷式冷凝器或水冷式冷凝器。 本實用新型有以下積極有益的效果 本實用新型通過太陽能或生物質能加熱第一或第二導熱油盤管中的導熱油，通過 導熱油再加熱低沸點有機工質，氣化后的有機工質推動透平發(fā)電機組發(fā)電，屬于雙工質雙 循環(huán)系統(tǒng)。 導熱油是一種良好的有機熱載劑，具有較高的熱容量和較低粘度。在常壓下導熱 油的初餾點比水的蒸發(fā)溫度要高出數倍。導熱油在300°C的條件下仍不氣化而保持常壓，此 時飽和壓力的水蒸汽已高達8. 5MPa。用導熱油代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水蒸汽熱載劑，就能以低壓管道 系統(tǒng)代替高壓管道系統(tǒng)。 導熱油還具有傳熱均勻，熱穩(wěn)定性好以及優(yōu)良的導熱特性。例如在10(TC時，飽和 水蒸汽的導熱系數為0. 0237W/(m. °C )，而Mobiltherm 605#導熱油在IO(TC時的導熱系數 為0. 127W/(m. °C )，是水蒸汽的5. 35倍，傳輸距離遠、熱損失小，能在多種不同溫度下獲得 熱量。 導熱油適用于流動加熱別的用熱設備。導熱油冷卻速度低，溫度波動變化小，傳熱 效率高，可以作為穩(wěn)定的加熱熱源。
4[0023] 導熱油不含芳烴，是一種液體石蠟，外觀淡黃無味，加熱后逐漸變成褐色。導熱油 對普通的碳鋼設備和管道基本上無腐蝕作用，不需要采用類似蒸汽系統(tǒng)的給水脫鹽、除氧 等復雜的處理過程，因此具有系統(tǒng)簡單輸送方便等優(yōu)點。 導熱油采用液相方式換熱，相對于汽相方式換熱，液相換熱系統(tǒng)的優(yōu)點是不會泄 漏，運行操作簡單穩(wěn)定。 本實用新型充分利用導熱油循環(huán)壓力低、加熱過程只有溫度升高而不發(fā)生氣化、 導熱油溫度穩(wěn)定的特點，可以達到流動加熱，獲得波動范圍小、穩(wěn)定的熱負荷，蒸發(fā)器由流 動的導熱油加熱、效率高體積小，太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置可以有效控制、穩(wěn)定運行， 發(fā)出的電量穩(wěn)定。 利用低沸點有機工質在低溫下即可氣化的特點，吸收導熱油的熱量使之氣化，進 入透平做功，帶動發(fā)電機產生電能，并可獲得熱水等副產品。 冷凝器可以是空氣(風)冷卻的，也可以是水冷卻的。空冷適合缺水地區(qū)使用。 在工質循環(huán)回路上設有一次預熱器和二次預熱器。兩次預熱液態(tài)低沸點有機工 質，使循環(huán)過程的余熱可以被充分回收利用，提高了太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置效率。
圖1是本實用新型實施例一的結構示意圖圖2是本實用新型實施例二的結構示意圖。
具體實施方式
圖中標號l第一導熱油盤管2第二導熱油盤管3分油缸4上行循環(huán)泵5下行循環(huán)泵6集油缸 7注油泵8膨脹槽9熱油泵 IO熱油儲槽 ll注油管道[0035]12油液上行管道13油液下行管道14蒸發(fā)器15 二次預熱器16透平(有機蒸氣輪機) 17 —次預熱器[0037]18空冷式冷凝器19工質循環(huán)泵20工質氣相管道21乏氣輸送管22 —號聯(lián)接管23工質液相管道24回程管25 二號聯(lián)接管26閥門27—號管接頭28 二號管接頭29閥門30閥門31旁通管道32閥門33閥門34風機35發(fā)電機36聯(lián)通管37閥門38水冷式冷凝器39循環(huán)水管道40聯(lián)軸器41 一號管道42 二號管道43三號管道44四號管道45太陽能集熱器46生物質燃料鍋爐47過濾器48循環(huán)水泵49三號聯(lián)接管50高反射拋物鏡面51—號閥門52二號閥門53三號閥門54四號閥門
5[0050] 實施例一 請參照圖l，本實用新型是一種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置，包括太陽能集熱器 45、生物質燃料鍋爐46、第一導熱油盤管1、第二導熱油盤管2、導熱油循環(huán)系統(tǒng)、注油系統(tǒng) 和發(fā)電系統(tǒng)。 第一導熱油盤管1安裝在太陽能集熱器45中，太陽能集熱器45可以采用現(xiàn)有技 術，其表面可以設置高反射拋物鏡面50。第二導熱油盤管2安裝在生物質燃料鍋爐46中。 導熱油循環(huán)系統(tǒng)由過濾器47、分油缸3、上行循環(huán)泵4、下行循環(huán)泵5、集油缸6、油 液上行管道12、油液下行管道13組成；過濾器47、分油缸3、上行循環(huán)泵4串聯(lián)在油液上行 管道12上，下行循環(huán)泵5、集油缸6串聯(lián)在油液下行管道13上； 第一導熱油盤管l的出口經過一號管道41與油液上行管道12的入口連接，第一
導熱油盤管1的入口經過二號管道42與油液下行管道13的出口連接。 第二導熱油盤管2的出口經過三號管道43與油液上行管道12的入口連接，第二
導熱油盤管2的入口經過四號管道44與油液下行管道13的出口連接；一號、二號、三號、四
號管道41、42、43、44上分別串接有一號、二號、三號、四號閥門51、52、53、54。 注油系統(tǒng)并聯(lián)在油液下行管道13上，注油系統(tǒng)由注油泵7、膨脹槽6、熱油泵9、熱
油儲槽10構成，注油管道11跨接在油液下行管道13的入口和出口之間，注油泵7、膨脹槽
8、熱油泵9、熱油儲槽10依次串聯(lián)在注油管道11上。 發(fā)電系統(tǒng)由蒸發(fā)器14、透平16、一次預熱器17、空冷式冷凝器18、工質循環(huán)泵19、 二次預熱器15組成，蒸發(fā)器14的殼側出口通過工質氣相管道20與透平16 (有機蒸氣輪 機)的入口連通，透平16的出口通過乏氣輸送管21與一次預熱器17的殼側入口連通，一 次預熱器17的殼側出口經過一號聯(lián)接管22與空冷式冷凝器18連通，空冷式冷凝器18的 冷凝液出口經過工質液相管道23與一次預熱器17的管側入口連通， 一次預熱器17的管側 出口經過回程管24與二次預熱器15的殼側入口連通，二次預熱器15的殼側出口經過二號 聯(lián)接管25與蒸發(fā)器14的殼側入口連通。 蒸發(fā)器14的管側入口通過一號管接頭27與油液上行管道12的出口連接，蒸發(fā)器 14的管側出口通過三號聯(lián)接管49與二次預熱器15的管側入口連接，二次預熱器15的管側 出口通過二號管接頭28與油液下行管道13的入口連接，工質循環(huán)泵19設置在工質液相管 道23上；油液下行管道13上設置有閥門26 ;注油管道11的兩端設置有閥門29、30 ;工質 氣相管道20上設置有閥門32。 工質氣相管道20與乏氣輸送管21之間跨接有旁通管道31，該旁通管道31上設置 有閥門33。 分油缸3與集油缸6之間設置有聯(lián)通管36，該聯(lián)通管36上設置有閥門37。 本實用新型的發(fā)電系統(tǒng)采用低沸點有機工質，可以是正戊烷、異戊烷、環(huán)戊烷、氯 乙烷、正己烷、正丁烷、異丁烷、氟利昂_11、氟利昂_12、二氯甲烷等。 下面詳述本裝置的工作原理 當天氣晴朗、陽光充足時，開啟閥門51、52，關閉閥門53、54，使一號、二號管道41、 42導通，使三號、四號管道43、44截止。 利用高反射拋物鏡面50聚集陽光，加熱太陽能集熱器45中的第一導熱油盤管1 中的導熱油，使其溫度達到一定值。然后開啟閥門26，關閉閥門29、30，啟動上行循環(huán)泵4、下行循環(huán)泵5。 在上行循環(huán)泵4、下行循環(huán)泵5的驅動下，導熱油從太陽能集熱器45的出口流出，依次流經過濾器47、分油缸3送往各蒸發(fā)器14、然后經過二次預熱器15、集油缸6返回太陽能集熱器45的入口 ，上述過程周而復始，形成循環(huán)，在這個過程中，導熱油所攜帶的熱量傳遞給了低沸點有機工質。 過濾器47的作用是過濾導熱油。分油缸3的作用是將熱油進行分配，輸送給多個蒸發(fā)器14，實現(xiàn)一臺太陽能集熱器45帶動多個發(fā)電系統(tǒng)。集油缸6的作用是將各用熱設備的回油集中起來。 蒸發(fā)器14的作用是用蒸發(fā)器14管側流動的導熱油加熱在蒸發(fā)器14殼側流動的低沸點有機工質，使其氣化。 熱油儲槽10的作用是貯存熱油。膨脹槽8的作用是接受導熱油膨脹溢流，導熱油經膨脹槽8、注油管道11注入集熱器太陽能集熱器45。 當太陽能集熱器45停運時，導熱油回到熱油儲槽10和膨脹槽8內。保證太陽能集熱器45的安全性和維修性。 當天氣陰雨天、陽光不充足時，關閉閥門51、52，開啟閥門53、54，使一號、二號管道41、42截止，使三號、四號管道43、44導通。 開動生物質燃料鍋爐46，讓生物質在鍋爐的燃燒室中燃燒，將生物質能轉化為熱能，加熱生物質燃料鍋爐46中的第二導熱油盤管2中的導熱油，使其溫度達到一定值。然后開啟閥門26，關閉閥門29、30，啟動上行循環(huán)泵4、下行循環(huán)泵5。在上行循環(huán)泵4、下行循環(huán)泵5的驅動下，導熱油從生物質燃料鍋爐46的出口流出，依次經過濾器47、分油缸3送往各蒸發(fā)器14、然后經過二次預熱器15、集油缸6返回生物質燃料鍋爐46的入口，上述過程周而復始，形成循環(huán)，在這個過程中，導熱油所攜帶的熱量傳遞給了低沸點有機工質。[0072] 過濾器47的作用是過濾導熱油。分油缸3的作用是將熱油進行分配，供給多個蒸發(fā)器14，實現(xiàn)一臺生物質燃料鍋爐46帶動多個發(fā)電系統(tǒng)。集油缸6的作用是將各用熱設備的回油集中起來。 二次預熱器15的作用是第二次預加熱在二次預熱器15殼側流動的低沸點有機工質，使其獲得一定的溫度，以回收導熱油顯熱，提高裝置循環(huán)效率。透平16與發(fā)電機35通過聯(lián)軸器40連接。 透平16的作用是將氣化后的低沸點有機工質所攜帶的能量轉化為機械能，并帶動發(fā)電機35轉動。發(fā)電機35的作用是產生電能。 —次預熱器17的作用是第一次預熱被空冷式冷凝器18液化的低沸點有機工質，以回收乏氣顯熱，提高裝置循環(huán)效率。 空冷式冷凝器18的作用是將低沸點有機工質乏氣液化?？绽溥m合缺水地區(qū)使用。工質循環(huán)泵19推動液態(tài)低沸點有機工質流動。[0077] 風機34是空冷式冷凝器18的冷源。 當閥門32打開，閥門33關斷，在蒸發(fā)器14內被導熱油加熱氣化為一定壓力和溫度的低沸點有機工質氣進入透平16入口，膨脹做功，將熱能轉化成機械能，透平16帶動發(fā)電機35發(fā)電，將機械能轉化成電能。 從透平16出口排出的乏氣依次進入一次預熱器17殼側預加熱液化后的低沸點有機工質、然后再進入空冷式冷凝器18的管側進行液化。液化后的低沸點有機工質在工質循 環(huán)泵19的推動下進入一次預熱器17管側被第一次預加熱、再進入二次預熱器15殼側被第 二次預加熱，然后進入蒸發(fā)器14的殼側，完成循環(huán)。 實施例二 請參照圖2，本實施例與上述實施例的結構和工作原理基本相同，不同之處在于， 本實施例采用水冷式冷凝器38，循環(huán)水泵48、循環(huán)水管道39是水冷式冷凝器38的輔助設 備。 水冷式冷凝器38還可以產生60-8(TC的熱水。熱水還可以作為其它工業(yè)裝置的動 力源或用于生活用水。 當閥門32關閉，閥門33打開，在蒸發(fā)器14內被導熱油加熱氣化為一定壓力和溫 度的低沸點有機工質氣體不經過透平16做功發(fā)電。水冷式冷凝器38可以產生熱水。 實施時，可將由幾個太陽能集熱器、生物質燃料鍋爐、導熱油循環(huán)系統(tǒng)和注油系統(tǒng) 組成的模塊與若干個發(fā)電系統(tǒng)互相組合。
權利要求一種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置，包括太陽能集熱器、生物質燃料鍋爐、第一導熱油盤管、第二導熱油盤管、導熱油循環(huán)系統(tǒng)、注油系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)；其特征是所述第一導熱油盤管安裝在太陽能集熱器中，所述第二導熱油盤管安裝在生物質燃料鍋爐中；所述導熱油循環(huán)系統(tǒng)由過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵、下行循環(huán)泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道組成；所述過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵串聯(lián)在油液上行管道上，所述下行循環(huán)泵、集油缸串聯(lián)在油液下行管道上；所述第一導熱油盤管的出口經過一號管道與油液上行管道的入口連接，第一導熱油盤管的入口經過二號管道與油液下行管道的出口連接；所述第二導熱油盤管的出口經過三號管道與油液上行管道的入口連接，第二導熱油盤管的入口經過四號管道與油液下行管道的出口連接；所述注油系統(tǒng)與油液下行管道并聯(lián)，注油系統(tǒng)由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲槽組成，注油管道跨接在所述油液下行管道的入口和出口之間，注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲槽依次串聯(lián)在注油管道上；所述發(fā)電系統(tǒng)由蒸發(fā)器、透平、發(fā)電機、一次預熱器、冷凝器、工質循環(huán)泵、二次預熱器組成，蒸發(fā)器的殼側出口通過工質氣相管道與透平的入口連通，透平的出口通過乏氣輸送管與一次預熱器的殼側入口連通，一次預熱器的殼側出口經過一號聯(lián)接管與冷凝器連通，冷凝器的冷凝液出口經過工質液相管道與一次預熱器的管側入口連通，一次預熱器的管側出口經過回程管與二次預熱器的殼側入口連通，二次預熱器的殼側出口經過二號聯(lián)接管與蒸發(fā)器的殼側入口連通；蒸發(fā)器的管側入口通過一號管接頭與油液上行管道的出口連接，蒸發(fā)器的管側出口通過三號聯(lián)接管與二次預熱器的管側入口連接，二次預熱器的管側出口通過二號管接頭與油液下行管道的入口連接；所述工質循環(huán)泵設置在工質液相管道上，所述一號管道、二號管道、三號管道、四號管道、油液下行管道、注油管道、工質氣相管道上設置有閥門。
2. 如權利要求1所述的一種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置，其特征是所述工質氣相管道與乏氣輸送管之間跨接有旁通管道，該旁通管道上設置有閥門。
3. 如權利要求1所述的一種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置，其特征是所述分油缸與集油缸之間設置有聯(lián)通管，該聯(lián)通管上設置有閥門。
4. 如權利要求1所述的一種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置，其特征是所述冷凝器是空冷式冷凝器或水冷式冷凝器。
專利摘要一種太陽能與生物質聯(lián)合發(fā)電裝置，包括太陽能集熱器、生物質燃料鍋爐、第一導熱油盤管、第二導熱油盤管、導熱油循環(huán)系統(tǒng)、注油系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)；第一導熱油盤管安裝在太陽能集熱器中，第二導熱油盤管安裝在生物質燃料鍋爐中，導熱油循環(huán)系統(tǒng)由過濾器、分油缸、上行循環(huán)泵、下行循環(huán)泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道組成；注油系統(tǒng)由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲槽組成，發(fā)電系統(tǒng)由蒸發(fā)器、透平、發(fā)電機、一次預熱器、冷凝器、工質循環(huán)泵、二次預熱器組成，本裝置采用雙工質雙循環(huán)系統(tǒng)，利用太陽能集熱器或生物質燃料鍋爐加熱導熱油，導熱油再加熱低沸點有機工質使之氣化，推動透平做功，帶動發(fā)電機產生電能，傳熱效率高、熱負荷穩(wěn)定、運行平穩(wěn)、安全可靠。
文檔編號F01K11/02GK201486603SQ20092017595
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權日2009年8月28日
發(fā)明者郭清溫, 郭超然 申請人:郭清溫;郭超然