CN113074361A - 一种生物质直燃热电联产系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质直燃热电联产系统及方法，包括热动力系统、发电系统、回收调节系统、数据生成模块、中央处理器、操作终端以及数据存储云端，其特征在于，热动力系统与分别发电系统以及回收调节系统连接，中央处理器连接于热动力系统、发电系统以及回收调节系统，操作终端与数据生成模块以及中央处理器连接，数据存储云端连接于中央处理器；有益效果是，通过热动力系统中的预热蒸发子系统对生物质燃烧产生的烟雾中的热量进行回收再利用，同时将烟雾中的热量对预热后的水进行蒸气化以及对高温高压汽轮机排放出去的水蒸气进行充能，从而避免了在低温低压汽轮机使用过程中出现能量过低出现的损耗的现象。
Description
技术领域
本发明涉及生物发电技术领域，特别是一种生物质直燃热电联产系统及方法。
背景技术
热电联产分布式发电是能源高效利用的理想途径，可实现高品质的电能与低品质热量需求的有机统一。热电联产也是生物质能源大规模利用的主要形式之一，其能量利用率高、经济和社会效益好。
基于生物质能的热电联产分布式发电系统可配置多种类型的原动机，包括：汽轮机、燃气轮机、内燃机、有机工质透平等，同时提供余热用于生产和生活供热。相应地，生物质能转化分为直燃和气化两种方式，其中前者技术成熟、应用广泛。作为一种分布式能源，生物质热电联产系统的综合性能与采用的能量转换技术密切相关。生物质直燃与动力循环技术相结合的装置使用最为广泛，其中基于汽轮机组的生物质直燃发电技术已非常成熟且运行业绩良好。
然而，为了进一步优化生物质直燃热电联产技术，仍有必要开发新型的热电联产技术。近年来，生物质燃烧产生的烟雾中残留有大量的热量，同时低温汽轮机内容易出现温度过低气压过低，能量循环过快的现象，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种生物质直燃热电联产系统及方法，解决了现有的部分背景技术问题。
实现上述目的本发明的技术方案为：一种生物质直燃热电联产系统，包括:热动力系统、发电系统、回收调节系统、数据生成模块、中央处理器、操作终端以及数据存储云端，所述热动力系统与所述分别发电系统以及所述回收调节系统连接，所述中央处理器连接于所述热动力系统、发电系统以及回收调节系统，所述操作终端与所述数据生成模块以及中央处理器连接，所述数据存储云端连接于所述中央处理器；
所述热动力系统用于控制加热设备以及预热设备的运行，所述发电系统用于控制汽轮机组，所述回收调节系统将冷却后低压水蒸气进行回收加压推送回加热设备内，所述中央处理器用于调取存储云端的库存物料信息与热动力系统、发电系统以及回收调节系统数据进行对比，所述存储云端用于接收中央处理器反馈的数据和操作终端上传的数据，所述数据生成模块用于生成中央处理器的数据结果。
所述操作终端内具有显示模块，所述显示模块用于显示热动力系统、发电系统以及回收调节系统数据。
所述热动力系统包含有：超高温加热子系统以及预热蒸发子系统；
所述超高温加热子系统对预热蒸发子系统蒸发后的气体以及发电系统内的蒸气进行二次加热，所述预热蒸发子系统通过超高温加热子系统的预热将水分蒸发。
所述发电系统包含有：高温高压汽轮子系统以及低温低压汽轮子系统；
所述高温高压汽轮子系统将超高温蒸气转换成低温低压蒸气以及电动轴动力，通过超高温加热子系统对低温低压进行加热，通过低温低压汽轮子系统将二次加热的低温低压蒸气转换成高温水、低温蒸气以及电动轴动力。
所述回收调节系统包含有：换热冷却子系统以及加压推送子系统；
所述换热冷却子系统将高温水以及高温水蒸气的热量转换成冷却水的热量，通过加压推送子系统将高温水引流到预热蒸发设备内。
基于权利要求5所述的一种生物质直燃热电联产方法，包括以下步骤：步骤S1、预热；步骤S2、加压；步骤S3、蒸发；步骤S4、蒸气加热；步骤S5、高温高压汽轮发电；步骤S6、二次加热；步骤S7、低温低压汽轮发电；步骤S8、低温低温水蒸气以及高温水收集引流；
步骤S1：将水引流到换热器内低温引流管内；
步骤S2：通过将预热后的水引流到加压器内，对预热水加压；
步骤S3：将高压低温水加热到100°以上，将水蒸气化；
步骤S4：通过高温加热设备对高温水蒸气加热到500°-550°之间；
步骤S5：将高温高压水蒸气推送到高温汽轮机内，将高温高压水蒸气内的热量以及动能转换为高温汽轮机内的电动轴转动；
步骤S6：将低温低压水蒸气进行二次加热；
步骤S7：通过二次加热的低压水蒸气推送到低温汽轮机内，将高温低压的水蒸气的热量以及动能转换为低温汽轮机内的电动轴转动；
步骤S8：将高温水以及低温水蒸气引流到换热器内高温引流管内，将低温水蒸气转换为高温水。
所述步骤S2将步骤S1内预热水以及步骤S8内转换成高温水的水蒸气混合，混合后的液体进行加压。
所述步骤S4将生物质进行燃烧，将燃烧的热量传递给水蒸气内，将水蒸气加热到500°-550°。
所述步骤S6将步骤S4中的高温废气引流到高温汽轮机以及低温汽轮机之间，将低温低压的气体进行二次加热，之后将低温烟雾引流到步骤S3内。
所述步骤S1-步骤S8通过中央处理器进行监控控制。
利用本发明的技术方案制作的生物质直燃热电联产系统及方法，通过热动力系统中的预热蒸发子系统对生物质燃烧产生的烟雾中的热量进行回收再利用，同时将烟雾中的热量对预热后的水进行蒸气化以及对高温高压汽轮机排放出去的水蒸气进行充能，从而避免了在低温低压汽轮机使用过程中出现能量过低出现的损耗的现象。
附图说明
图1为本发明所述一种生物质直燃热电联产系统及方法的系统框图。
图2为本发明所述一种生物质直燃热电联产系统及方法的系统流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-2所示，一种生物质直燃热电联产系统，包括:热动力系统、发电系统、回收调节系统、数据生成模块、中央处理器、操作终端以及数据存储云端，所述热动力系统与所述分别发电系统以及所述回收调节系统连接，所述中央处理器连接于所述热动力系统、发电系统以及回收调节系统，所述操作终端与所述数据生成模块以及中央处理器连接，所述数据存储云端连接于所述中央处理器；所述热动力系统用于控制加热设备以及预热设备的运行，所述发电系统用于控制汽轮机组，所述回收调节系统将冷却后低压水蒸气进行回收加压推送回加热设备内，所述中央处理器用于调取存储云端的库存物料信息与热动力系统、发电系统以及回收调节系统数据进行对比，所述存储云端用于接收中央处理器反馈的数据和操作终端上传的数据，所述数据生成模块用于生成中央处理器的数据结果；所述操作终端内具有显示模块，所述显示模块用于显示热动力系统、发电系统以及回收调节系统数据；所述热动力系统包含有：超高温加热子系统以及预热蒸发子系统；所述超高温加热子系统对预热蒸发子系统蒸发后的气体以及发电系统内的蒸气进行二次加热，所述预热蒸发子系统通过超高温加热子系统的预热将水分蒸发；所述发电系统包含有：高温高压汽轮子系统以及低温低压汽轮子系统；所述高温高压汽轮子系统将超高温蒸气转换成低温低压蒸气以及电动轴动力，通过超高温加热子系统对低温低压进行加热，通过低温低压汽轮子系统将二次加热的低温低压蒸气转换成高温水、低温蒸气以及电动轴动力；所述回收调节系统包含有：换热冷却子系统以及加压推送子系统；所述换热冷却子系统将高温水以及高温水蒸气的热量转换成冷却水的热量，通过加压推送子系统将高温水引流到预热蒸发设备内；基于权利要求5所述的一种生物质直燃热电联产方法，包括以下步骤：步骤S1、预热；步骤S2、加压；步骤S3、蒸发；步骤S4、蒸气加热；步骤S5、高温高压汽轮发电；步骤S6、二次加热；步骤S7、低温低压汽轮发电；步骤S8、低温低温水蒸气以及高温水收集引流；步骤S1：将水引流到换热器内低温引流管内；步骤S2：通过将预热后的水引流到加压器内，对预热水加压；步骤S3：将高压低温水加热到100°以上，将水蒸气化；步骤S4：通过高温加热设备对高温水蒸气加热到500°-550°之间；步骤S5：将高温高压水蒸气推送到高温汽轮机内，将高温高压水蒸气内的热量以及动能转换为高温汽轮机内的电动轴转动；步骤S6：将低温低压水蒸气进行二次加热；步骤S7：通过二次加热的低压水蒸气推送到低温汽轮机内，将高温低压的水蒸气的热量以及动能转换为低温汽轮机内的电动轴转动；步骤S8：将高温水以及低温水蒸气引流到换热器内高温引流管内，将低温水蒸气转换为高温水；所述步骤S2将步骤S1内预热水以及步骤S8内转换成高温水的水蒸气混合，混合后的液体进行加压；所述步骤S4将生物质进行燃烧，将燃烧的热量传递给水蒸气内，将水蒸气加热到500°-550°；所述步骤S6将步骤S4中的高温废气引流到高温汽轮机以及低温汽轮机之间，将低温低压的气体进行二次加热，之后将低温烟雾引流到步骤S3内；所述步骤S1-步骤S8通过中央处理器进行监控控制。
本实施方案的特点为，包括:热动力系统、发电系统、回收调节系统、数据生成模块、中央处理器、操作终端以及数据存储云端，热动力系统与分别发电系统以及回收调节系统连接，中央处理器连接于热动力系统、发电系统以及回收调节系统，操作终端与数据生成模块以及中央处理器连接，数据存储云端连接于中央处理器；热动力系统用于控制加热设备以及预热设备的运行，发电系统用于控制汽轮机组，回收调节系统将冷却后低压水蒸气进行回收加压推送回加热设备内，中央处理器用于调取存储云端的库存物料信息与热动力系统、发电系统以及回收调节系统数据进行对比，存储云端用于接收中央处理器反馈的数据和操作终端上传的数据，数据生成模块用于生成中央处理器的数据结果；通过热动力系统中的预热蒸发子系统对生物质燃烧产生的烟雾中的热量进行回收再利用，同时将烟雾中的热量对预热后的水进行蒸气化以及对高温高压汽轮机排放出去的水蒸气进行充能，从而避免了在低温低压汽轮机使用过程中出现能量过低出现的损耗的现象。
通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。
实施例：通过热动力系统中的超高温加热系统控制生物质燃烧，产生高温热量以及高温燃烧废气，通过预热蒸发系统将高温燃烧废气引流到高温高压水以及高温高压汽轮机以及低温低压汽轮机之间的低温低压气体进行加热，将高温高压水加热转换成高温高压水蒸气，高温高压水蒸气引流到过热设备内，将高温高压水蒸气加热到500°-550°，通过发电系统中的高温高压汽轮子系统将高温高压的水蒸气中的热能以及动能转换成高温汽轮机的动能，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，从而达到将热量转换成轴的转动，同时通过高温燃烧废气对低温低压气体进行二次加热，从而将废气中的热量转换成低温汽轮机的动能，从而达到将热量转换成发电机的动能，通过回收系统中的换热冷却子系统将低温水蒸气以及高温水中的热量传递给低温水内，从而达到将低温水蒸气液化，避免了热量的流速，同时加快了预热蒸发子系统将水蒸气化，从而达到减小热量的流速，同时避免了低温低压水蒸气在低温汽轮机热量以及气压的流失。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物质直燃热电联产系统，包括:热动力系统、发电系统、回收调节系统、数据生成模块、中央处理器、操作终端以及数据存储云端，其特征在于，所述热动力系统与所述分别发电系统以及所述回收调节系统连接，所述中央处理器连接于所述热动力系统、发电系统以及回收调节系统，所述操作终端与所述数据生成模块以及中央处理器连接，所述数据存储云端连接于所述中央处理器；
所述热动力系统用于控制加热设备以及预热设备的运行，所述发电系统用于控制汽轮机组，所述回收调节系统将冷却后低压水蒸气进行回收加压推送回加热设备内，所述中央处理器用于调取存储云端的库存物料信息与热动力系统、发电系统以及回收调节系统数据进行对比，所述存储云端用于接收中央处理器反馈的数据和操作终端上传的数据，所述数据生成模块用于生成中央处理器的数据结果。
2.根据权利要求1所述的一种生物质直燃热电联产系统，其特征在于，所述操作终端内具有显示模块，所述显示模块用于显示热动力系统、发电系统以及回收调节系统数据。
3.根据权利要求2所述的一种生物质直燃热电联产系统，其特征在于，所述热动力系统包含有：超高温加热子系统以及预热蒸发子系统；
所述超高温加热子系统对预热蒸发子系统蒸发后的气体以及发电系统内的蒸气进行二次加热，所述预热蒸发子系统通过超高温加热子系统的预热将水分蒸发。
4.根据权利要求3所述的一种生物质直燃热电联产系统，其特征在于，所述发电系统包含有：高温高压汽轮子系统以及低温低压汽轮子系统；
所述高温高压汽轮子系统将超高温蒸气转换成低温低压蒸气以及电动轴动力，通过超高温加热子系统对低温低压进行加热，通过低温低压汽轮子系统将二次加热的低温低压蒸气转换成高温水、低温蒸气以及电动轴动力。
5.根据权利要求1所述的一种生物质直燃热电联产系统，其特征在于，所述回收调节系统包含有：换热冷却子系统以及加压推送子系统；
所述换热冷却子系统将高温水以及高温水蒸气的热量转换成冷却水的热量，通过加压推送子系统将高温水引流到预热蒸发设备内。
6.基于权利要求5所述的一种生物质直燃热电联产方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、预热；步骤S2、加压；步骤S3、蒸发；步骤S4、蒸气加热；步骤S5、高温高压汽轮发电；步骤S6、二次加热；步骤S7、低温低压汽轮发电；步骤S8、低温低温水蒸气以及高温水收集引流；
步骤S1：将水引流到换热器内低温引流管内；
步骤S2：通过将预热后的水引流到加压器内，对预热水加压；
步骤S3：将高压低温水加热到100°以上，将水蒸气化；
步骤S4：通过高温加热设备对高温水蒸气加热到500°-550°之间；
步骤S5：将高温高压水蒸气推送到高温汽轮机内，将高温高压水蒸气内的热量以及动能转换为高温汽轮机内的电动轴转动；
步骤S6：将低温低压水蒸气进行二次加热；
步骤S7：通过二次加热的低压水蒸气推送到低温汽轮机内，将高温低压的水蒸气的热量以及动能转换为低温汽轮机内的电动轴转动；
步骤S8：将高温水以及低温水蒸气引流到换热器内高温引流管内，将低温水蒸气转换为高温水。
7.根据权利要求6所述的一种生物质直燃热电联产方法，其特征在于，所述步骤S2将步骤S1内预热水以及步骤S8内转换成高温水的水蒸气混合，混合后的液体进行加压。
8.根据权利要求6所述的一种生物质直燃热电联产方法，其特征在于，所述步骤S4将生物质进行燃烧，将燃烧的热量传递给水蒸气内，将水蒸气加热到500°-550°。
9.根据权利要求6所述的一种生物质直燃热电联产方法，其特征在于，所述步骤S6将步骤S4中的高温废气引流到高温汽轮机以及低温汽轮机之间，将低温低压的气体进行二次加热，之后将低温烟雾引流到步骤S3内。
10.根据权利要求6所述的一种生物质直燃热电联产方法，其特征在于，所述步骤S1-步骤S8通过中央处理器进行监控控制。
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