本發(fā)明涉及低碳與能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以CO₂為工質(zhì)，適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的CO₂循環(huán)發(fā)電的方法。

背景技術(shù)：

氣候變化已成為影響人類生存和發(fā)展的問(wèn)題之一，而大量的二氧化碳排放被認(rèn)為是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因，我國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，以煤炭為主的一次能源和以火力發(fā)電為主的二次能源結(jié)構(gòu)，隨著經(jīng)濟(jì)總量的迅速增長(zhǎng)，一次能源和二次能源的CO₂排放具有增長(zhǎng)快、總量大的特點(diǎn)，為應(yīng)對(duì)氣候變化發(fā)展低碳能源尤其是可再生能源和新能源已成為人們的共識(shí)，生物質(zhì)發(fā)電、超臨界二氧化碳發(fā)電等已受到廣泛關(guān)注。

今天，生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)已成熟應(yīng)用，但由于現(xiàn)有的生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)龐大、投資也很高，不適宜于地域廣大而分散的鄉(xiāng)村，加之運(yùn)輸成本問(wèn)題不宜遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，導(dǎo)致大量的生物質(zhì)如秸稈、稻草等被遺棄或就地焚燒，嚴(yán)重污染環(huán)境，也影響空中飛行安全，雖然各級(jí)政府年年依法嚴(yán)查督辦，但在電費(fèi)仍昂貴乃至缺電的鄉(xiāng)村，大量的生物質(zhì)被就地焚燒大區(qū)域污染空氣影響航空安全的事件仍屢禁不止。究其原因是缺少一種適應(yīng)于廣大鄉(xiāng)村的生物質(zhì)發(fā)電方法。而另一方面，投資僅數(shù)千元至數(shù)十萬(wàn)元不等的各類中小型燃煤沸騰爐、爐排爐、層燃爐及以高硫石煤為燃料的改進(jìn)型沸騰爐在廣大鄉(xiāng)村乃至鄉(xiāng)鎮(zhèn)縣城上得以普遍采用。

而隨CCS技術(shù)應(yīng)用發(fā)展起來(lái)的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)較傳統(tǒng)的熱能發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)熱效率、總重及占地面積、污染物排放等方面表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)，但在應(yīng)用上尚存在諸多的瓶頸，其一，現(xiàn)有的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)其高效換熱器是超臨界發(fā)電系統(tǒng)工程應(yīng)用的基礎(chǔ)，客觀上要求用高效換熱器等壓加熱二氧化碳工質(zhì)，因此，現(xiàn)行超臨界二氧化碳試驗(yàn)環(huán)路的熱交換大多使用印制電路板熱交換器（PCHE），它適用于高工作溫度和高工作壓力，并具有良好的擴(kuò)展能力，能滿足用換熱器等壓加熱二氧化碳工質(zhì)的要求，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜，投資大；其二，現(xiàn)行的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)包括熱源、高速渦輪機(jī)、高速發(fā)電機(jī)、高速壓氣機(jī)、冷卻器等，其循環(huán)過(guò)程為超臨界二氧化碳經(jīng)壓縮機(jī)升壓——用換熱器等壓加熱二氧化碳工質(zhì)——工質(zhì)進(jìn)入渦輪機(jī)推動(dòng)渦輪做功帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電——工質(zhì)進(jìn)入冷卻器——再進(jìn)入壓縮機(jī)形成閉式循環(huán)，系統(tǒng)投資大；其三，現(xiàn)行的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)要求壓縮機(jī)參數(shù)處于近臨界點(diǎn)，降低換熱端差，其壓縮機(jī)壓縮過(guò)程中壓縮功仍占渦輪輸出功的30%以上，實(shí)際運(yùn)用的壓縮過(guò)程中壓縮功仍占到渦輪輸出功的40%到50%，即系統(tǒng)的壓縮機(jī)自耗能仍偏高；再者，其系統(tǒng)循環(huán)的高效率需建立在冷凝器出口即壓氣機(jī)吸入口（循環(huán)起點(diǎn)）的二氧化碳仍處于32℃、7.2MPa超臨界狀態(tài)的臨界點(diǎn)上，超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制難度大，仍需要開展控制研究。顯然，現(xiàn)有的超臨界CO₂循環(huán)發(fā)電技術(shù)方案尚不適合我國(guó)鄉(xiāng)村狀況。

綜合所述，現(xiàn)有的各類利用生物質(zhì)發(fā)電方法和超臨界CO₂發(fā)電方法與我國(guó)廣闊的鄉(xiāng)村狀況大多極不匹配。鑒于此，迫切需要開發(fā)一種適應(yīng)于鄉(xiāng)村狀況的、利于廣闊鄉(xiāng)村節(jié)能減排的生物質(zhì)能源超臨界CO₂發(fā)電的新方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種可就近利用廣闊鄉(xiāng)村的量大的可再生生物質(zhì)資源為低碳能源、且投資低、運(yùn)行穩(wěn)定、自耗能低、運(yùn)行成本低的適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，以CO₂為工質(zhì)，采用生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，主要包括以下步驟：

（1）CO₂的儲(chǔ)存與輸送

設(shè)置液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存CO₂；以高壓泵/壓縮機(jī)將液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中的液態(tài)CO₂壓送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中；

（2）CO₂蓄能

將步驟（1）送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中的CO₂流體直接吸收生物質(zhì)爐中生物質(zhì)燃料燃燒釋放的700℃～1500℃高溫?zé)崮?，轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體；

（3）超臨界CO₂流體調(diào)質(zhì)與發(fā)電

將步驟（2）生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中產(chǎn)生的波動(dòng)的和/或不同溫度不同熱能密度的高壓熱態(tài)CO₂流體送入穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供給渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電力經(jīng)供配電裝置調(diào)控供生活/生產(chǎn)用電，或供電網(wǎng)外賣，經(jīng)渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)作功后排出低壓CO₂流體；

（4）CO₂循環(huán)與回?zé)崂?/p>

將步驟（3）渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)作功后排出的低壓CO₂流體經(jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮后直接送入液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中供循環(huán)蓄能發(fā)電，或直接送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電；或送入回?zé)崞?，?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮/高壓泵泵送后，返回回?zé)崞骰厥沼酂?，再送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電；或送入回?zé)崞?，?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮/高壓泵泵送后，直接送入液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中供循環(huán)蓄能發(fā)電，或直接送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電。

進(jìn)一步，所述生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置主要包括生物質(zhì)爐和設(shè)置于生物質(zhì)爐內(nèi)的CO₂蓄能機(jī)構(gòu)。所述的生物質(zhì)爐是指以秸稈稻草枝葉等生物質(zhì)為燃料的爐，包括鄉(xiāng)村居民家用沸騰爐和/或爐排爐和/或?qū)尤紶t等；所述的CO₂蓄能機(jī)構(gòu)含熱交換器。所述的生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置可為2個(gè)以上并聯(lián)使用。

進(jìn)一步，所述的穩(wěn)流調(diào)節(jié)器為將生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置產(chǎn)生的波動(dòng)的和/或不同溫度不同熱能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂熱流體的裝置。

進(jìn)一步，所述穩(wěn)流調(diào)節(jié)器包括穩(wěn)流調(diào)節(jié)器本體、導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)、進(jìn)口管路和出口管路；所述導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)設(shè)置在穩(wěn)流調(diào)節(jié)器本體內(nèi)，所述進(jìn)口管路和出口管路均設(shè)置在穩(wěn)流調(diào)節(jié)器本體外側(cè)上；所述進(jìn)口管路與生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置的出口連接；所述出口管路與渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)的進(jìn)口連接。所述出口管路與渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)的進(jìn)口連接；所述進(jìn)口管路上設(shè)置有第一溫壓感應(yīng)器、流量計(jì)、分配器、第三逆止閥；所述出口管道設(shè)置有調(diào)壓閥、第二溫壓感應(yīng)器；所述導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)包括螺旋葉片、折流板或多孔板中的至少一種。

進(jìn)一步，所述的回?zé)崞骷盁峤粨Q器為箱式熱交換器和/或板式熱交換器和/或盤式熱交換器和/或螺旋繞管式熱交換器和/或列管式熱交換器，工作介質(zhì)為CO₂流體?；?zé)崞饕越?jīng)冷卻器冷卻、壓縮機(jī)壓縮的低溫CO₂流體回收渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)出口流出的帶余熱的CO₂流體的余熱，進(jìn)一步提高裝備系統(tǒng)的發(fā)電效率。

進(jìn)一步，所述的以生物質(zhì)為燃料的沸騰爐和/或爐排爐和/或?qū)尤紶t可以單獨(dú)或聯(lián)合因情利用。

本發(fā)明的技術(shù)原理與技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1）為適應(yīng)廣大鄉(xiāng)村環(huán)境變化的能源條件，以低投資的易于實(shí)現(xiàn)清潔燃燒的各類沸騰爐、爐排爐、層燃爐，利用大量產(chǎn)生的秸稈稻草枝葉等生物質(zhì)燃料能源設(shè)置生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置，高效的獲取生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的高溫能源，可因地制宜，且在最低投資下，滿足超臨界CO₂循環(huán)發(fā)電所需的高溫能源條件。

2）設(shè)置液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐，并可以低功率、低能耗的高壓泵裝置輸送液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中的液態(tài)CO₂，以滿足廣大的邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)村較差的不理想的經(jīng)濟(jì)環(huán)境條件要求，并大幅降低生產(chǎn)運(yùn)行中的自耗電能。

3）利用CO₂的特性，設(shè)置直熱式的CO₂蓄能裝置，以CO₂蓄能裝置中的液化CO₂流體為工質(zhì)，直接吸收蓄集不同溫度、不同熱力強(qiáng)度的熱能，直接將液態(tài)CO₂轉(zhuǎn)化為不同蓄能密度的高壓熱態(tài)的超臨界CO₂流體，機(jī)構(gòu)雖簡(jiǎn)單但蓄能速度快、效率高。

4）設(shè)置穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，以穩(wěn)流調(diào)節(jié)器將分散設(shè)置的若干個(gè)生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置產(chǎn)生的不同溫度、不同壓力、不同能量密度的超臨界CO₂流體調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，以等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體穩(wěn)定供給渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，可穩(wěn)定發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行工況和電能輸出。

5）設(shè)置低投資的利用鄉(xiāng)村天然的生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置，就地利用了鄉(xiāng)村的生物質(zhì)低碳能源，可自然化解各級(jí)政府年年嚴(yán)查督辦的鄉(xiāng)村生物質(zhì)隨地焚燒問(wèn)題，又可穩(wěn)定的解決生活/生產(chǎn)所需電能及外供電網(wǎng)創(chuàng)收。

本發(fā)明的有益效果：

1）針對(duì)廣大鄉(xiāng)村具有的生物質(zhì)能源條件、多樣化的地形地貌和日照條件及經(jīng)濟(jì)環(huán)境條件，開發(fā)的適應(yīng)于鄉(xiāng)村的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，工藝方法新穎，流程簡(jiǎn)單，實(shí)施的工藝設(shè)備占地小，投資小，系統(tǒng)自耗能低，產(chǎn)能高，運(yùn)行費(fèi)用低，工藝系統(tǒng)設(shè)備操控簡(jiǎn)單而可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，具有良好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。

2）既可有效解決廣大的鄉(xiāng)村每年大量的生物質(zhì)就地焚燒影響環(huán)境空氣和航空安全的問(wèn)題，又可就地以可再生的低碳能源高效能的生產(chǎn)大量的電能滿足生活、生產(chǎn)之需，在廣大的鄉(xiāng)村推廣應(yīng)用，可有效降減日益增長(zhǎng)的煤電生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的巨大污染。

3）適應(yīng)于鄉(xiāng)村的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，有益于CCS技術(shù)的推廣應(yīng)用和全球應(yīng)對(duì)氣候變化的碳減排行動(dòng)，可避免CO₂的深層地質(zhì)封存和深海封存對(duì)地球環(huán)境造成的不可預(yù)期的影響，如液化CO₂將地質(zhì)層甲烷和深海水合物甲烷大規(guī)模置換進(jìn)入地球大氣圈可能造成的災(zāi)難性風(fēng)險(xiǎn)。

4）利于鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能促進(jìn)廣大鄉(xiāng)村的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)，增加鄉(xiāng)村收入和社會(huì)財(cái)富，利于社會(huì)穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基本工藝流程圖。

圖2為一種設(shè)有2套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置的適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的工藝流程示意圖。

圖3為一種設(shè)有3套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置的適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的工藝流程示意圖。

圖4為一種設(shè)有4套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置的適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的工藝流程示意圖。

圖5為一種設(shè)有4套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置、2套生物質(zhì)爐排爐CO₂蓄能裝置的適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的工藝流程示意圖。

圖6為一種穩(wěn)流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

參照?qǐng)D1，適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，以CO₂為工質(zhì)，采用生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，主要包括以下步驟：

（1）CO₂的儲(chǔ)存與輸送

設(shè)置液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存CO₂；以高壓泵/壓縮機(jī)將液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中的液態(tài)CO₂壓送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中；

（2）CO₂蓄能

將步驟（1）送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中的CO₂流體直接吸收生物質(zhì)爐中生物質(zhì)燃料燃燒釋放的700℃～1500℃高溫?zé)崮埽D(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體；

（3）超臨界CO₂流體調(diào)質(zhì)與發(fā)電

將步驟（2）生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中產(chǎn)生的波動(dòng)的和/或不同溫度不同熱能密度的高壓熱態(tài)CO₂流體送入穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電力經(jīng)供配電裝置調(diào)控供生活/生產(chǎn)用電，或供電網(wǎng)外賣，經(jīng)渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)作功后排出低壓CO₂流體；

（4）CO₂循環(huán)與回?zé)崂?/p>

將步驟（3）渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)作功后排出的低壓CO₂流體經(jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮后直接送入液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中供循環(huán)蓄能發(fā)電，或直接送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電；或送入回?zé)崞?，?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮/高壓泵泵送后，返回回?zé)崞骰厥沼酂?，再送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電；或送入回?zé)崞?，?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮/高壓泵泵送后，直接送入液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中供循環(huán)蓄能發(fā)電，或直接送入生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電。

所述的生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置主要包括生物質(zhì)爐和設(shè)置于生物質(zhì)爐內(nèi)的CO₂蓄能機(jī)構(gòu)；所述的生物質(zhì)爐是指以秸稈稻草枝葉等生物質(zhì)為燃料爐，包括鄉(xiāng)村居民家用沸騰爐和/或爐排爐和/或?qū)尤紶t等；所述的CO₂蓄能機(jī)構(gòu)含熱交換器。所述的生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置可為2個(gè)以上并聯(lián)使用。

所述的穩(wěn)流調(diào)節(jié)器為將生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置產(chǎn)生的波動(dòng)的和/或不同溫度不同熱能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂熱流體的裝置。

參照?qǐng)D6，所述的穩(wěn)流調(diào)節(jié)器包括穩(wěn)流調(diào)節(jié)器本體41、導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)42、進(jìn)口管路43和出口管路44；所述導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)42設(shè)置在穩(wěn)流調(diào)節(jié)器本體41內(nèi)，所述進(jìn)口管路43和出口管路44均設(shè)置在穩(wěn)流調(diào)節(jié)器本體41上；所述進(jìn)口管路43與生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置的出口連接；所述出口管路44與渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)的進(jìn)口連接；所述進(jìn)口管路43上設(shè)置有第一溫壓感應(yīng)器431、流量計(jì)432、分配器433、第三逆止閥434；所述出口管道44設(shè)置有調(diào)壓閥441、第二溫壓感應(yīng)器442；所述導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)42包括螺旋葉片421、折流板422或多孔板423中的至少一種。

波動(dòng)的、不同溫度和不同熱能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體經(jīng)生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置的出口流出后，進(jìn)入進(jìn)口管路43，通過(guò)第一溫壓感應(yīng)器431檢測(cè)管路中的超臨界CO₂流體的溫度和壓力，依照渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)發(fā)電需要的超臨界CO₂流體的溫度和壓力，通過(guò)流量計(jì)432檢測(cè)流量，分配器433控制管路上各種超臨界CO₂流體的流量，使得進(jìn)入穩(wěn)流調(diào)節(jié)器本體41內(nèi)的超臨界CO₂流體經(jīng)過(guò)導(dǎo)流混合機(jī)構(gòu)42的作用后，出口管路44上的第二溫壓感應(yīng)器442檢測(cè)管路中輸出的等壓等溫的超臨界CO₂流體的溫度和壓力符合要求。

所述的熱交換器及回?zé)崞鳛橄涫綗峤粨Q器和/或板式熱交換器和/或盤式熱交換器和/或螺旋繞管式熱交換器和/或列管式熱交換器，工作介質(zhì)為CO₂流體?；?zé)崞饕越?jīng)冷卻器冷卻、壓縮機(jī)壓縮的低溫CO₂流體回收渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)出口流出的帶余熱的CO₂流體的余熱，進(jìn)一步提高裝備系統(tǒng)的發(fā)電效率。

所述的供配電裝置為成熟應(yīng)用的供配電技術(shù)裝置。

實(shí)施例1

參照?qǐng)D2，一種設(shè)有2套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置的適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，以CO₂為工質(zhì)，采用生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供活塞式膨脹機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，主要包括以下步驟：

（1）CO₂的儲(chǔ)存與輸送

設(shè)置1個(gè)液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存CO₂；以高壓泵將液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中的液態(tài)CO₂壓送入2套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中；

（2）CO₂蓄能

將步驟（1）送入2套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置的CO₂流體直接吸收沸騰爐中生物質(zhì)燃料燃燒釋放的700℃～1300℃高溫?zé)崮?，轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體；

（3）超臨界CO₂流體調(diào)質(zhì)與發(fā)電

將步驟（2）2套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中產(chǎn)生的波動(dòng)的和不同溫度不同熱能密度的高壓熱態(tài)CO₂流體送入穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供活塞式膨脹機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電力經(jīng)供配電裝置調(diào)控供生活/生產(chǎn)用電，或供電網(wǎng)外賣，經(jīng)活塞式膨脹機(jī)作功后排出低壓CO₂流體；

（4）CO₂循環(huán)與回?zé)崂?/p>

將步驟（3）活塞式膨脹機(jī)作功后排出的低壓CO₂流體送入回?zé)崞鳎?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮，返回回?zé)崞骰厥沼酂?，再送入生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電；或送入回?zé)崞?，?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓后，直接送入液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中供循環(huán)蓄能發(fā)電。

實(shí)施例2

參照?qǐng)D3，一種設(shè)有3套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，以CO₂為工質(zhì)，采用生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，主要包括以下步驟：

（1）CO₂的儲(chǔ)存與輸送

設(shè)置2個(gè)液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存CO₂；分別以3臺(tái)高壓泵將液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中的液態(tài)CO₂壓送入3套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中；

（2）CO₂蓄能

將步驟（1）送入3套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中的CO₂直接吸收沸騰爐中生物質(zhì)燃料燃燒釋放的700℃～1500℃高溫?zé)崮?，轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體；

（3）超臨界CO₂流體調(diào)質(zhì)與發(fā)電

將步驟（2）3套生物質(zhì)燃料沸騰爐CO₂蓄能裝置中產(chǎn)生的波動(dòng)的和不同溫度不同熱能密度的高壓熱態(tài)CO₂流體送入穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電力經(jīng)供配電裝置調(diào)控供生活/生產(chǎn)用電，或供電網(wǎng)外賣，經(jīng)渦輪機(jī)作功后排出低壓CO₂流體；

（4）CO₂循環(huán)與回?zé)崂?/p>

將步驟（3）渦輪機(jī)作功后排出的低壓CO₂流體送入回?zé)崞鳎?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮后，返回回?zé)崞骰厥沼酂?，再送入生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電；或送入回?zé)崞?，?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)壓縮后，直接送入液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中供循環(huán)蓄能發(fā)電。

實(shí)施例3

參照?qǐng)D4，一種設(shè)有4套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，以CO₂為工質(zhì)，采用生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，主要包括以下步驟：

（1）CO₂的儲(chǔ)存與輸送

設(shè)置2個(gè)液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存CO₂，同時(shí)設(shè)置高壓泵和壓縮機(jī)聯(lián)合輸送；以高壓泵和壓縮機(jī)將液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中的液態(tài)CO₂壓送入4套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中；

（2）CO₂蓄能

將步驟（1）送入4套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中的CO₂直接吸收沸騰爐中生物質(zhì)燃料燃燒釋放的700℃～1200℃高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體；

（3）超臨界CO₂流體調(diào)質(zhì)與發(fā)電

將步驟（4）4套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置產(chǎn)生的波動(dòng)的和/或不同溫度不同熱能密度的高壓熱態(tài)CO₂流體送入穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電力經(jīng)供配電裝置調(diào)控供生活/生產(chǎn)用電，或供電網(wǎng)外賣，經(jīng)渦輪機(jī)作功后排出低壓CO₂流體；

（4）CO₂循環(huán)與回?zé)崂?/p>

將步驟（3）渦輪機(jī)作功后排出的低壓CO₂流體送入回?zé)崞?，?jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)B壓縮、再經(jīng)壓縮機(jī)A壓縮，返回回?zé)崞骰厥沼酂?，再送?套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電；或送入回?zé)崞?，或冷卻器冷卻和經(jīng)壓縮機(jī)B壓縮后，直接送入2臺(tái)液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中供循環(huán)蓄能發(fā)電。

實(shí)施例4

參照?qǐng)D5，一種設(shè)有4套生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置、2套生物質(zhì)爐排爐CO₂蓄能裝置適應(yīng)于鄉(xiāng)村以生物質(zhì)為能源的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，以CO₂為工質(zhì)，采用生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，主要包括以下步驟：

（1）CO₂的儲(chǔ)存與輸送

設(shè)置3個(gè)液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐儲(chǔ)存CO₂，設(shè)置壓縮機(jī)A、壓縮機(jī)B與一臺(tái)高壓泵聯(lián)合；以1臺(tái)高壓泵和壓縮機(jī)A、壓縮機(jī)B聯(lián)用，將液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中的液態(tài)CO₂壓送入4套生物質(zhì)沸騰爐和2套生物質(zhì)爐排爐的CO₂蓄能裝置中；

（2）CO₂蓄能

將步驟（1）送入4臺(tái)生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置和2臺(tái)爐排爐CO₂蓄能裝置中的CO₂直接吸收爐中生物質(zhì)燃料燃燒釋放的600℃～1200℃高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為高蓄能密度的高壓熱態(tài)超臨界CO₂流體；

（3）超臨界CO₂流體調(diào)質(zhì)與發(fā)電

將步驟（2）4臺(tái)沸騰爐CO₂蓄能裝置、2臺(tái)爐排爐CO₂蓄能裝置產(chǎn)生的波動(dòng)的和/或不同溫度不同熱能密度的高壓熱態(tài)CO₂流體送入穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，經(jīng)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，供渦輪機(jī)作功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電力經(jīng)供配電裝置調(diào)控供生活/生產(chǎn)用電，或供電網(wǎng)外賣，經(jīng)渦輪機(jī)作功后排出低壓CO₂流體；

（4）CO₂循環(huán)與回?zé)崂?/p>

將步驟（3）渦輪機(jī)作功后排出的低壓CO₂流體送入回?zé)崞鳎ɑ責(zé)崞鰽和回?zé)崞鰾），經(jīng)冷卻器冷卻和壓縮機(jī)A、壓縮機(jī)B壓縮，返回回?zé)崞骰厥沼酂?，再送?臺(tái)沸騰爐CO₂蓄能裝置、2臺(tái)爐排爐CO₂蓄能裝置中蓄能循環(huán)發(fā)電；或送入回?zé)崞?，?jīng)冷卻器冷卻和經(jīng)壓縮機(jī)A壓縮后，直接送入液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中供循環(huán)蓄能發(fā)電。

本發(fā)明為適應(yīng)廣大鄉(xiāng)村環(huán)境變化的能源條件，以低投資的易于實(shí)現(xiàn)清潔燃燒的各類沸騰爐和/或爐排爐和/或?qū)尤紶t，利用大量產(chǎn)生的秸稈稻草枝葉等生物質(zhì)燃料能源設(shè)置生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置，高效的獲取生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的高溫能源，可因地制宜，且在最低投資下，滿足超臨界CO₂循環(huán)發(fā)電所需的高溫能源條件。利用CO₂的特性，設(shè)置直熱式的CO₂蓄能裝置，以CO₂蓄能裝置中的液化CO₂流體為工質(zhì)，直接吸收蓄集不同溫度、不同熱力強(qiáng)度的熱能，直接將液態(tài)CO₂轉(zhuǎn)化為不同蓄能密度的高壓熱態(tài)的超臨界CO₂流體，機(jī)構(gòu)雖簡(jiǎn)單但蓄能速度快、效率高。

通過(guò)設(shè)置液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐，并盡量以低功率、低能耗的高壓泵裝置輸送液態(tài)CO₂儲(chǔ)存罐中的液態(tài)CO₂，以滿足廣大的邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)村較差的不理想的經(jīng)濟(jì)環(huán)境條件要求，并大幅降低生產(chǎn)運(yùn)行中的自耗電能。

通過(guò)設(shè)置穩(wěn)流調(diào)節(jié)器，以穩(wěn)流調(diào)節(jié)器將分散設(shè)置的若干個(gè)生物質(zhì)爐CO₂蓄能裝置產(chǎn)生的不同溫度、不同壓力、不同能量密度的超臨界CO₂流體調(diào)整為等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體，以等壓熱態(tài)超臨界CO₂流體穩(wěn)定供給渦輪機(jī)/活塞式膨脹機(jī)做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，可穩(wěn)定發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行工況和電能輸出。

以低投資的利用鄉(xiāng)村天然的生物質(zhì)沸騰爐CO₂蓄能裝置或爐排爐CO₂蓄能裝置，就地利用鄉(xiāng)村的生物質(zhì)低碳能源，可自然化解各級(jí)政府年年嚴(yán)查督辦的鄉(xiāng)村生物質(zhì)隨地焚燒問(wèn)題，又可穩(wěn)定的解決生活/生產(chǎn)所需電能及外供電網(wǎng)創(chuàng)收。

本發(fā)明針對(duì)廣大鄉(xiāng)村具有的生物質(zhì)低碳能源條件、多樣化的地形地貌及經(jīng)濟(jì)環(huán)境條件，開發(fā)的適應(yīng)于鄉(xiāng)村的二氧化碳循環(huán)發(fā)電的方法，工藝方法新穎，流程簡(jiǎn)單，并可因情制宜地調(diào)整相關(guān)裝置與系統(tǒng)的布置方式，包括可因情制宜地調(diào)整裝置之間的連接方式，且實(shí)施的工藝設(shè)備占地小，投資小，系統(tǒng)自耗能低，產(chǎn)能高，運(yùn)行費(fèi)用低，工藝系統(tǒng)設(shè)備操控簡(jiǎn)單而可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，具有良好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。既可有效解決廣大的鄉(xiāng)村每年大量的生物質(zhì)就地焚燒影響環(huán)境空氣和航空安全的問(wèn)題，又可就地以可再生的低碳能源高效能的生產(chǎn)大量的電能滿足生活、生產(chǎn)之需，在廣大的鄉(xiāng)村推廣應(yīng)用，可有效降減日益增長(zhǎng)的煤電生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的巨大污染。有益于CCS技術(shù)的推廣應(yīng)用和全球應(yīng)對(duì)氣候變化的碳減排行動(dòng)，可避免CO₂的深層地質(zhì)封存和深海封存對(duì)地球環(huán)境造成的不可預(yù)期的影響，如液化CO₂將地質(zhì)層甲烷和深海水合物甲烷大規(guī)模置換進(jìn)入地球大氣圈可能造成的災(zāi)難性風(fēng)險(xiǎn)。利于鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能促進(jìn)廣大鄉(xiāng)村的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)，增加鄉(xiāng)村收入和社會(huì)財(cái)富，利于社會(huì)穩(wěn)定。