CN103161703B - 一种太阳能-生物质能热电联合系统及其能量利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能－生物质能热电联合系统及其能量利用方法，属于分布式能源领域。由生物质燃料产生收集利用装置（A），太阳能吸收器（B），斯特林机发电系统（C），余热回收装置（D）。本发明在太阳光不充分的时间段，利用生物质产生的沼气作为斯特林机发电系统热源的燃料，保证机组稳定运行。还采用余热回收装置回收生物质燃料的烟气废热预热空气，提高沼气的燃烧温度。两系统可同时使用，也可单独使用；该发明具有热利用率完全，运行稳定可靠等优点。

Description

一种太阳能-生物质能热电联合系统及其能量利用方法
技术领域
本发明涉及一种热电联合装置，具体为一种太阳能-生物质能热电联合系统及其能量利用方法，适用于分布式能源系统。
背景技术
由于受到自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给偏远地区用电不便的家庭用太阳能斯特林机发电系统的利用带来极大的不便。太阳能斯特林发电系统由于本地太阳光的不稳定可能造成的停机、其冷却器排热的浪费、生物质能发电由于冬季温度低不易发酵及发电机组余热的浪费问题等。而冬天沼气在低温时发酵太慢就无法提供足够的热动力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用太阳能连续稳定发电，并充分利用系统各部分热量的太阳能-生物质能热电联合系统及其能量利用方法。
一种太阳能-生物质能热电联合系统，由生物质燃料产生收集利用装置，太阳能吸收器，斯特林机发电系统，余热回收装置组成；
上述斯特林机发电系统由加热器、回热器、冷却器、第一活塞、第二活塞、曲柄连杆、飞轮、发电机、输电线组成；其中加热器的第二端与回热器的第一端连接，回热器的第二端与冷却器的第一端连接；第一活塞安装于加热器的第一端内，第二活塞安装于冷却器的第二端内，第一活塞和第二活塞同时连接于上述曲柄连杆上，上述曲柄连杆、飞轮、发电机、输电线四者依次连接；
上述太阳能吸收器的出口与上述斯特林机发电系统的加热器的蒸汽进口连接，加热器的蒸汽出口与上述太阳能吸收器的循环水进口连接；
上述生物质燃料产生收集利用装置由厌氧池、储气罐、燃烧室、空气进气管、烟气输出管、空气预热器组成；其中厌氧池的沼气出口与储气罐的进口连接，储气罐的出口与燃烧室的燃料进口连接，空气进气管的出口与空气预热器的冷流体进口连接，空气预热器的冷流体出口与燃烧室的空气进口连接，燃烧室的烟气出口与上述斯特林机发电系统的加热器的烟气进口连接，加热器的烟气出口与空气预热器热流体进口连接，空气预热器的热流体出口与上述烟气输出管连接；
上述余热回收装置由进水管、换热器、集热器、输水管、出水管组成；其中集热器的进口与上述斯特林机发电系统的发电机连接，集热器的出口分成两条支路，一条支路与厌氧池连接，另一条支路与换热器的热流体进口连接，换热器的热流体出口与外界连接，换热器的冷流体进口与进水管连接，换热器的冷流体出口与输水管的进口连接，输水管的出口与上述斯特林机发电系统的冷却器进口连接，冷却器的出口与出水管连接。
一种太阳能-生物质能热电联合系统的能量利用方法，其特征在于包括以下过程：
（1）、生物质燃料产生收集利用装置中，空气依次通过空气进气管、空气预热器的冷流体通道进入燃烧室，沼气通过储气罐进入燃烧室，空气和沼气在燃烧室内燃烧生成的高温烟气，高温烟气进入加热器的烟气通道，用过的烟气依次经过空气预热器的热流体通道、排气管后排除；
（2）、太阳能吸收器中，利用上述太阳能吸收器接收汇聚的太阳辐射热量加热水循环系统中的水产生高温蒸汽进入加热器的蒸汽通道，冷却后的水再流回到水循环系统；
（3）、同时利用生物质燃料产生收集利用装置和太阳能吸收器为加热器提供热量，带动发电机发电，提供给用户；
（4）、斯特林机发电系统的发电机产生的废热一部分提供给厌氧池促进沼气产量，另一部分提供给换热器，预热由进水管流进的冷水；
（5）、斯特林机发电系统的冷却器部分的余热，加热由输水管输进的预热水，产生的热水通过出水管提供给用户热水或冬天用暖气。
太阳能斯特林机发电系统在太阳光不充分的时间段，利用生物质产生的沼气作为斯特林发电系统热源的燃料,在发电的同时,回收发电机产生的余热一部分加热厌氧池,提高沼气产量,另外一部分预热水以充分吸收冷却器废热为室内提供热水及冬天的暖气。同时，本系统采用余热回收装置回收生物质能燃烧后排烟的废热预热空气，提高沼气燃烧温度。
附图说明
图1为本专利提出的太阳能－生物质能热电联和转换系统示意图；
图中标号名称：A.生物质燃料产生收集利用装置；B.太阳能吸收器；C.斯特林机发电系统；D.余热回收装置；1.厌氧池；2.储气罐；3.空气进气管；4.烟气输出管；5.空气预热器；6.燃烧室；7.太阳能集热器 ；8.出水管；9.输水管；10.进水管；11.换热器；12.集热器；13.输电线；14.发电机；15.飞轮；16.第二活塞；17.冷却器；18.回热器；19.加热器；20.第一活塞；21.曲柄连杆。
具体实施方式
参照附图本专利提出太阳能－生物质能热电联和转换系统，该系统包括四个部分：生物质燃料产生收集利用装置A，太阳能吸收器B，斯特林机发电系统C，余热回收装置D。可在纯太阳能加热、太阳能－生物质能互补和纯生物质能加热三种不同模式下工作。太阳能斯特林机发电系统在太阳光不充分的时间段，利用生物质产生的沼气作为斯特林发电系统热源的燃料, 在发电的同时回收发电机产生的余热,一部分加热厌氧池,提高沼气产量,另外一部分预热水以充分吸收冷却器废热为室内提供热水及冬天的暖气。同时，本系统采用余热回收装置回收生物质能燃烧后排烟的废热预热空气，提高沼气燃烧温度。

Claims (2)

1.一种太阳能-生物质能热电联合系统，其特征在于：
由生物质燃料产生收集利用装置（A），太阳能吸收器（B），斯特林机发电系统（C），余热回收装置（D）组成；
上述斯特林机发电系统（C)由加热器（19）、回热器（18）、冷却器（17）、第一活塞（20）、第二活塞（16）、曲柄连杆（21）、飞轮（15）、发电机（14）、输电线（13）组成；其中加热器（19）的第二端与回热器（18）的第一端连接，回热器（18）的第二端与冷却器（17）的第一端连接；第一活塞（20）安装于加热器（19）的第一端内，第二活塞（16）安装于冷却器（17）的第二端内，第一活塞（20）和第二活塞（16）同时连接于上述曲柄连杆（21）上，上述曲柄连杆（21）、飞轮（15）、发电机（14）、输电线（13）四者依次连接；
上述太阳能吸收器（B）的循环水出口与上述斯特林机发电系统（C）的加热器（19）的蒸汽进口连接，加热器（19）的蒸汽出口与上述太阳能吸收器（B）的循环水进口连接；
上述生物质燃料产生收集利用装置（A）由厌氧池（1）、储气罐（2）、燃烧室（6）、空气进气管（3）、烟气输出管（4）、空气预热器（5）组成；其中厌氧池（1）的沼气出口与储气罐（2）的进口连接，储气罐（2）的出口与燃烧室（6）的燃料进口连接，空气进气管（3）的出口与空气预热器（5）的冷流体进口连接，空气预热器（5）的冷流体出口与燃烧室（6）的空气进口连接，燃烧室（6）的烟气出口与上述斯特林机发电系统（C）的加热器（19）的烟气进口连接，加热器（19）的烟气出口与空气预热器（5）热流体进口连接，空气预热器（5）的热流体出口与上述烟气输出管（4）连接；
上述余热回收装置（D）由进水管（10）、换热器（11）、集热器（12）、输水管（9）、出水管（8）组成；其中集热器（12）的进口与上述斯特林机发电系统（C)的发电机（14）连接，集热器（12）的出口分成两条支路，一条支路与上述生物质燃料产生收集利用装置（A）的厌氧池（1）连接，另一条支路与换热器（11）的热流体进口连接，换热器（11）的热流体出口与外界连接，换热器（11）的冷流体进口与进水管（10）连接，换热器（11）的冷流体出口与输水管（9）的进口连接，输水管（9）的出口与上述斯特林机发电系统（C)的冷却器（17）进口连接，冷却器（17）的出口与出水管（8）连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能-生物质能热电联合系统的能量利用方法，其特征在于包括以下过程：
（1）、生物质燃料产生收集利用装置（A）中，空气依次通过空气进气管（3）、空气预热器（5）的冷流体通道进入燃烧室（6），沼气通过储气罐（2）进入燃烧室（6），空气和沼气在燃烧室（6）内燃烧生成的高温烟气，高温烟气进入加热器（19）的烟气通道，用过的烟气依次经过空气预热器（5）的热流体通道和排气管（4）后排除；
（2）、太阳能吸收器（B）中，利用上述太阳能吸收器（B）接收汇聚的太阳辐射热量加热水循环系统中的水产生高温蒸汽进入加热器（19）的蒸汽通道，冷却后的水再流回到水循环系统；
（3）、斯特林机发电系统（C）同时利用生物质燃料产生收集利用装置（A）和太阳能吸收器（B）为加热器提供热量，带动发电机（14）发电，提供给用户；
（4）、斯特林机发电系统（C）的发电机（14）产生的废热一部分提供给厌氧池（1）促进沼气产量，另一部分提供给换热器（11），预热由进水管（10）流进的冷水；
（5）、斯特林机发电系统（C）的冷却器（17）部分的余热，加热由输水管（9）输进的预热水，产生的热水通过出水管（8）提供给用户热水或冬天用暖气。
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