CN114183790A - 太阳能与生物质互补供热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能与生物质互补供热方法，供热方法利用太阳能与生物质互补供热的热力系统进行供热，热力系统包括集热器、除氧器和生物质锅炉，供热方法包括：集热器接收太阳能以加热换热工质；集热器将加热后的换热工质输送至除氧器，与除氧器中的换热工质混合以对其加热，除氧器对换热工质进行热力除氧；除氧器将除氧后的换热工质输送至生物质锅炉，生物质锅炉加热换热工质产生蒸汽用于供热以及用于对除氧器进行热量补偿。供热方法将集热器和生物质锅炉耦合，实现太阳能与生物质热能之间的互补，减少了生物质锅炉的燃料消耗量。
Description
技术领域
本发明涉及热力系统技术领域，尤其是涉及一种太阳能与生物质互补供热方法。
背景技术
当前的工业供热基本上均来自于化石能源，通过燃烧燃煤、油或者天然气，产生所需要的供热蒸汽或者热水。这类供热锅炉由于设计参数低、能效往往不高，并且环保设置不够完善，对周边环境带来了负面影响，并且价格相对较高，给工业热用户增加了经济负担。并且在严格控制燃煤消耗量的政策背景下，面临着能耗总量限制和温室气体排放的双重压力，无形中增加了供热成本。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
太阳能以其分布广泛、开发利用清洁无污染，得到了人们空前重视。但是，由于太阳能本身存在密度小、不连续、不稳定、随机性大的问题，其开发利用受到限制。
作为太阳能利用的中间载体，生物质是绿色植物在吸收了太阳能后经过光合作用吸收空气中的CO2合成的生物质资源。生物质中所蕴含的碳来自于自然界，其燃烧后不会额外生成温室气体。因此，生物质是零碳燃料。但是，由于资源分散，收购成本高，运输和储存成本高，生物质资源的开发利用受到限制。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种太阳能与生物质互补供热方法，将收集到的太阳热能与生物质锅炉产生的热量互补，满足供热需求。
根据本发明实施例的太阳能与生物质互补供热方法利用太阳能与生物质互补供热的热力系统进行供热，所述热力系统包括集热器、除氧器和生物质锅炉，所述供热方法包括：
所述集热器接收太阳能以加热换热工质；
所述集热器将加热后的换热工质输送至所述除氧器，与所述除氧器中的换热工质混合以对其加热，所述除氧器对换热工质进行热力除氧；
所述除氧器将除氧后的换热工质输送至所述生物质锅炉，所述生物质锅炉加热换热工质产生蒸汽用于供热以及用于对所述除氧器进行热量补偿。
根据本发明实施例提供的太阳能与生物质互补供热方法将集热器和生物质锅炉耦合，实现太阳能与生物质热能之间的互补，并通过生物质锅炉对外供热，解决了由于太阳能的波动性、不连续性和间歇性导致的太阳能利用技术难题。通过除氧器将集热器收集到的太阳热能汇集在一起，预热或加热生物质锅炉给水，实现热力除氧，减少生物质锅炉向除氧器的抽气量，提升了生物质锅炉的对外热功率，减少了生物质锅炉的燃料消耗量，降低了运行成本。
在一些实施例中，所述生物质锅炉对所述除氧器进行热量补偿具体地包括：
当所述集热器向所述除氧器中输送的换热工质的热量不足以满足热力除氧要求时，从所述生物质锅炉抽汽以对所述除氧器进行热量补偿；
当所述集热器向所述除氧器中输送的换热工质的热量足以满足热力除氧要求时，所述生物质锅炉产生的蒸汽全部用于对外供热。
在一些实施例中，所述供热方法包括控制步骤：
根据所述集热器当前接收的太阳能辐射强度值I，调节进入所述集热器的换热工质的流速，以便控制从所述集热器排出的换热工质参数。
在一些实施例中，所述集热器为非聚光式集热器，所述控制步骤具体包括：当I增大时，控制进入所述非聚光式集热器的换热工质的流速增大，当I减小时，控制进入所述非聚光式集热器的换热工质的流速减小，以便控制从所述非聚光式集热器排出的所述换热工质的温度保持恒定。
在一些实施例中，所述集热器为聚光式集热器，所述控制步骤具体包括：
设定所述聚光式集热器接收的太阳能辐射强度的预设范围，所述预设范围的最大辐射强度阈值为I1，最小辐射强度阈值为I2；
当I大于等于I1时，调节进入所述聚光式集热器的换热工质的流速，控制从所述聚光式集热器排出的换热工质为过热蒸汽；
当I大于I2小于I1时，调节进入所述聚光式集热器的换热工质的流速，控制从所述聚光式集热器排出的换热工质为饱和蒸汽；
当I小于等于I2时，调节进入所述聚光式集热器的换热工质的流速，控制从所述聚光式集热器排出的换热工质为湿蒸汽。
在一些实施例中，当I大于等于I1时，还包括控温步骤：调节进入所述聚光式集热器的换热工质的流速，控制从所述聚光式集热器排出的过热蒸汽的温度T小于等于300℃。
在一些实施例中，所述控温步骤具体包括：当T增大时，控制进入所述聚光式集热器的换热工质的流速增大，当T减小时，控制进入所述聚光式集热器的换热工质的流速减小。
在一些实施例中，根据从所述集热器排出的换热工质的温度T，调节进入所述集热器的换热工质的流速，以便控制从所述集热器排出的换热工质参数。
在一些实施例中，当T增大时，控制进入所述集热器的换热工质的流速增大，当T减小时，控制进入所述集热器的换热工质的流速减小。
在一些实施例中，供热方法还包括：当需要对所述热力系统进行防冻操作时，从所述除氧器的工质出口处引出换热工质，并从所述集热器的工质入口处输入所述集热器，以便避免所述集热器内冻结。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例一的热力系统的示意图。
图2是根据本发明实施例二的热力系统的示意图。
图3是根据本发明实施例三的热力系统的示意图。
图4是根据本发明实施例四的热力系统的示意图。
图5是根据本发明实施例五的热力系统的示意图。
图6是根据本发明实施例六的太阳能与生物质互补供热方法的流程图。
附图标记：
热力系统1、集热器11、聚光式集热器111、非聚光式集热器112、除氧器12、生物质锅炉13、工质储存器14、第一工质输出管路141、输出总管1411、第一支管1412、第二支管1413、第三支管1414、第一调节阀1415、第二调节阀1416、第三调节阀1417、第一水泵142、第二工质输出管路143、第一关断阀1431、第三工质输出管路144、第二关断阀1441、除氧水输出管路145、锅炉蒸汽管路146、抽汽管路147、第四调节阀1471、第二水泵148、热用户15、第一防冻管路161、第二防冻管路162、第一防冻阀163、第二防冻阀164。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例提供的太阳能与生物质互补供热方法为基于太阳能与生物质互补供热的热力系统1进行供热的方法。
下面根据图1-图5描述本发明的实施例的热力系统1。本发明的实施例的热力系统1包括集热器11、除氧器12、生物质锅炉13、工质储存器14。
工质储存器14用于储存和输送换热工质，工质储存器14的工质出口与集热器11的工质入口连通。集热器11用于收集太阳能，利用收集的太阳能加热换热工质(例如水)，将低温的换热工质加热为温度较高的换热工质。
在一些实施例中，换热工质为除盐水，工质储存器14为除盐水储存罐。从工质储存器14的工质出口流出的除盐水可以为低温除盐水，低温除盐水的温度为室温。采用除盐水作为集热器11内部的换热介质，替代相关技术中的熔盐、导热油等换热介质，具有运行成本低的优点。
也就是说，工质储存器14中储存的换热工质从其工质出口流出，通过集热器11的工质入口进入集热器11中进行换热。集热器11将低能量密度的太阳能聚集放大，高效地将太阳能转为热能，加热进入集热器11的换热工质，将低温的换热工质加热为温度较高的换热工质。
除氧器12用于加热进入生物质锅炉13的换热工质，将其温度提升后，实现热力除氧，以保护生物质锅炉13，避免其氧化腐蚀使用寿命缩短。除氧器12可以具有第一工质入口、第二工质入口、蒸汽入口和工质出口。需要说明的是，在其他实施例中，除氧器12的第一工质入口和第二工质入口可以为同一个，即集热器11流出的换热工质和工质储存器14流出的换热工质可以均通过同一个工质入口进入除氧器12。
集热器11的工质出口与除氧器12的第一工质入口和/或除氧器12的蒸汽入口连通。集热器11中被加热后的温度较高的换热工质从集热器11的工质出口中流出，并通过除氧器12的第一工质入口和/或除氧器12的蒸汽入口进入除氧器12中，与除氧器12中的换热工质混合、加热除氧。
以换热工质为水为例，根据集热器11的类型的而不同，在集热器11中换热后的换热工质可能为温度较高的液态水，也可能为温度较高的蒸汽。若集热器11中流出的为液态水，则集热器11的工质出口与除氧器12的第一工质入口连通，液态水进入除氧器12中与除氧器12中的锅炉补给水混合，可以对除氧器12中的换热工质进行预热。若集热器11中流出的换热工质为蒸汽，则集热器11的工质出口与除氧器12的蒸汽入口连通，蒸汽进入除氧器12中对除氧器12中的锅炉补给水进行加热、除氧。可以理解的是，集热器11可以为多种类型，其产生的温度较高的液态工质通过除氧器12的第一工质入口进入除氧器12，产生的温度较高的蒸汽通过除氧器12的蒸汽入口进入除氧器12。
此外，除氧器12还可以用来缓冲因太阳能波动导致的对集热器11的工质出口处换热工质的参数的波动，实现热量存储作用。综上，除氧器12中的锅炉补给水与集热器11产生的温度较高的换热工质在除氧器12中汇集在一起，实现工质的汇集、加热和储存。
工质储存器14的工质出口与除氧器12的第二工质入口连通，也就是说，工质储存器14中储存的换热工质也可以进入除氧器12内，对除氧器12中的换热工质进行补充。当太阳能不足将集热器11关闭时，可以通过工质储存器14的向除氧器12中输送换热工质。
除氧器12的工质出口与生物质锅炉13的工质入口连通，生物质锅炉13对工质进行加热产生的蒸汽对外供热。并且，生物质锅炉13的蒸汽出口与除氧器12的蒸汽入口连通，以便对除氧器12的工质进行热量补偿。
如图6所示，本发明实施例提供的太阳能与生物质互补供热方法利用上述实施例的热力系统1进行供热，包括以下步骤：
步骤110：集热器11接收太阳能以加热换热工质；
步骤120：集热器11将加热后的换热工质输送至除氧器12，与除氧器12中的换热工质混合以对其加热，除氧器12对换热工质进行热力除氧；
步骤130：除氧器12将除氧后的换热工质输送至生物质锅炉13，生物质锅炉13加热换热工质产生蒸汽用于供热以及用于对除氧器12进行热量补偿。
根据本发明实施例提供的太阳能与生物质互补供热方法将集热器和生物质锅炉耦合，实现太阳能与生物质热能之间的互补，并通过生物质锅炉对外供热，解决了由于太阳能的波动性、不连续性和间歇性导致的太阳能利用技术难题。通过除氧器将集热器收集到的太阳热能汇集在一起，预热或加热生物质锅炉给水，实现热力除氧，减少生物质锅炉向除氧器的抽气量，提升了生物质锅炉的对外热功率，减少了生物质锅炉的燃料消耗量，降低了运行成本。
此外，除氧器还可以作为蓄热装置，缓冲和储存太阳能，减少生物质锅炉的对外抽气量，节省生物质燃料。
并且，本发明实施例提供的供热方法实现了二氧化碳零排放，对于降低温室气体排放，替代化石燃料，实现绿色发展具有重大意义，具有广阔的应用前景，特别是对于参与碳交易市场，可以获得额外的排放收益，具有优异的经济效益。
进一步地，步骤130具体包括：
当集热器11向除氧器12中输送的换热工质的热量不足以满足热力除氧要求时，从生物质锅炉13抽汽以对除氧器12进行热量补偿；
当集热器11向除氧器12中输送的换热工质的热量足以满足热力除氧要求时，生物质锅炉13产生的蒸汽全部用于对外供热。
也就是说，当太阳能不足时(例如阴天或晚上)，需要从生物质锅炉13的蒸汽出口抽汽，引入除氧器12中，用于对除氧器12中的换热工质进行热量补偿，以补充热量不足的部分。当太阳能充足(例如白天)，集热器11收集的热量足够除氧器12利用时，可以断开生物质锅炉13蒸汽出口与除氧器12的蒸汽入口之间的连通管路，利用集热器11收集的太阳能即可满足除氧器12的热力除氧，并对除氧器12中的换热工质进行预热，此时，生物质锅炉13产生的蒸汽可以全部用于对外供热，节省了生物质锅炉13的燃料消耗量。
进一步地，本发明实施例提供的太阳能与生物质互补供热方法还包括步骤140：
根据集热器11当前接收的太阳能辐射强度值I，调节进入集热器11的换热工质的流速，以便控制从集热器11排出的换热工质参数。可选地，参数包括温度、状态、蒸汽类型等。
上述控制策略可以最大限度地收集全天侯、不同天气调节的太阳能直射辐射，将太阳能转为蒸汽的热能，通过调节集热器11的工质出口的参数，来适应不同的直射辐射状态，从而达到将所有可利用的太阳能资源收集转化为不同品质的热能，提升集热器11的全年平均热效率。
可选地，集热器11可以为非聚光式集热器(例如真空管集热器、平板集热器)，非聚光式集热器将收集的太阳能用来加热低温水，产生温度不超过100℃的中温水。或者，集热器11可以为聚光式集热器(例如抛物槽集热器或者菲涅尔集热器)，聚光式集热器将收集的太阳能用来加热低温水，产生温度在150-300℃的中温蒸汽，且其压力满足除氧器12加热除氧的要求，能够对除氧器12中的锅炉给水进行热力除氧。又或者，集热器11可以至少包括一个非聚光式集热器和一个聚光式集热器。集热器11产生的中温水(不超过100℃)和/或中温蒸汽(150-300℃)进入除氧器12中预热或加热除氧器12中的锅炉给水，节省生物质锅炉13的燃料消耗量。
下面根据图1-图5为例详细描述本发明实施例提供的五个热力系统的具体实施例以及其对应的供热方法，为描述方便，下文以工质存储器14中储存的换热工质为低温的除盐水水为例，描述实施例中的技术方案。
实施例一：
如图1所示，集热器11包括一个聚光式集热器111和一个非聚光式集热器112。聚光式集热器111和非聚光式集热器112并联。
具体地，如图1所示，热力系统1包括第一工质输出管路141、第二工质输出管路143、第三工质输出管路144、除氧水输出管路145、锅炉蒸汽管路146、抽汽管路147、第一水泵142、第二水泵148。
第一工质输出管路141的输入端与工质存储器14的工质出口连通，用于向外输送除盐水，第一工质输出管路141上连接有用于抽水的第一水泵142，第一工质输出管路141的第一输出端与聚光式集热器111的工质入口连通，第一工质输出管路141的第二输出端与非聚光式集热器112的工质入口连通，第一工质输出管路141的第三输出端与除氧器12的第二工质入口连通。
如图1所示，第一工质输出管路141包括一个与工质存储器14的工质出口连通的输出总管1411、第一支管1412、第二支管1413和第三支管1414。第一支管1412、第二支管1413与输出总管1411相连。第一支管1412与聚光式集热器111的工质入口连通，第二支管1413与非聚光式集热器112的工质入口连通，第三支管1414的输入端与第一支管1412相连，输出端与除氧器12的第二工质入口连通。
其中，第一支管1412、第二支管1413和第三支管1414上分别连接有第一调节阀1415、第二调节阀1416、第三调节阀1417，用于调节工质的流速流量。
第二工质输出管路143的输入端与聚光式集热器111的工质出口连通，输出端与除氧器12的蒸汽入口连通。第二工质输出管路143用于将聚光式集热器111中产生的中温蒸汽输入除氧器12中，加热除氧器12中的锅炉给水，进行热力除氧。第二工质输出管路143上设有第一关断阀1431。
第三工质输出管路144的输入端与非聚光式集热器112的工质出口连通，输出端与除氧器12的第一工质入口连通。第三工质输出管路144用于将非聚光式集热器112中产生的中温水输入除氧器12中，对除氧器12中的锅炉给水预热。第三工质输出管路144上设有第二关断阀1441。
中温蒸汽和中温水在除氧器12中混合，对除氧器12中的锅炉给水加热、除氧，防止溶解于水中的氧气腐蚀锅炉及其它热力管道。
除氧水输出管路145的输入端与除氧器12的工质出口连通，输出端与生物质锅炉13的工质入口连通，除氧水输出管路145用于向生物质锅炉13给水。除氧水输出管路145上连接有第二水泵148。
生物质锅炉13对给水进行加热，产生的蒸汽从蒸汽出口流出。锅炉蒸汽管路146的输入端与生物质锅炉13的蒸汽出口连通，锅炉蒸汽管路146用于向热用户15供热。抽汽管路147的输入端与锅炉蒸汽管路146相连，用于从锅炉蒸汽管路146中抽汽，抽汽管路147的输出端与除氧器12的蒸汽入口连通。抽汽管路147可以从锅炉蒸汽管路146中抽气用于对除氧器12进行热量补偿。抽汽管路147上连接有第四调节阀1471。在本实施例中，抽汽管路147的输出端与第二工质输出管路143相连。
利用本实施例热力系统1进行供热的供热方法包括：
步骤110：工质存储器14中储存的换热工质在第一水泵142的作用下从工质出口处排出，经过第一工质输送管路141进入聚光式集热器111和非聚光式集热器112，聚光式集热器111和非聚光式集热器112接收太阳能以加热换热工质；
步骤120：聚光式集热器111将加热后产生的中温蒸汽经过第二工质输出管路143从除氧器12的蒸汽入口输入除氧器12中，非聚光式集热器112将加热后产生的中温水经过第三工质输出管路144输入除氧器12的第一工质入口输入除氧器12中，中温蒸汽和中温水与除氧器12中的换热工质混合以对其加热，除氧器12对换热工质进行热力除氧；
步骤130：除氧后的换热工质从除氧器12的工质出口排出，经过除氧水输出管路145进入生物质锅炉13，生物质锅炉13加热换热工质产生蒸汽用于供热，并且，当集热器11向除氧器12中输送的换热工质的热量不足以满足热力除氧要求时，打开第四调节阀1471，利用抽汽管路147从锅炉蒸汽管路146中抽气以对除氧器12进行热量补偿，当集热器11向除氧器12中输送的换热工质的热量足以满足热力除氧要求时，生物质锅炉13产生的蒸汽全部通过锅炉蒸汽管路146对外供热。
利用本实施例热力系统1进行供热的供热方法还包括步骤140：根据集热器11当前接收的太阳能辐射强度值I，调节进入集热器11的换热工质的流速，以便控制从集热器11排出的换热工质参数。可选地，参数包括温度、状态、蒸汽类型等。
聚光式集热器111(例如抛物槽聚光集热装置或者菲涅尔聚光集热装置)的聚光比为30-60，可以将除盐水直接加热产生蒸汽，出口工质参数取决于集热器的循环回路形式，产生的蒸汽可以为湿蒸汽、饱和蒸汽，也可以为过热蒸汽。蒸汽被送入到除氧器12，与生物质锅炉13产生的蒸汽进行互补，为除氧器12提供外部加热热源。
步骤140具体包括步骤141：
设定聚光式集热器111接收的太阳能辐射强度的预设范围，预设范围的最大辐射强度阈值为I1(W/m2)，最小辐射强度阈值为I2(W/m2)；
当I大于等于I1时，通过调节第一调节阀1415调节进入聚光式集热器111的换热工质的流速，控制从聚光式集热器112排出的换热工质为过热蒸汽；
当I大于I2小于I1时，通过调节第一调节阀1415调节进入聚光式集热器111的换热工质的流速，控制从聚光式集热器111排出的换热工质为饱和蒸汽；
当I小于等于I2时(例如在早上、傍晚或者有云遮挡太阳时)，通过调节第一调节阀1415调节进入聚光式集热器111的换热工质的流速，控制从聚光式集热器111排出的换热工质为湿蒸汽。
进一步地，当I大于等于I1时，还包括控温步骤141：调节进入聚光式集热器111的换热工质的流速，控制从聚光式集热器111排出的过热蒸汽的温度T小于等于300℃。步骤141具体包括：当T增大时，调节第一调节阀1415增大进入聚光式集热器111的换热工质的流速，当T减小时，调节第一调节阀1415，减小进入聚光式集热器111的换热工质的流速。
非聚光式集热器112(例如真空管集热器或者平板集热器)收集太阳能全辐射，并将全辐射转为热能，被经过非聚光式集热器112中的换热工质吸收，提升温度后变成中温水，中温水通过第三工质输出管路144输入除氧器12中。
步骤140具体还包括步骤142：
当I增大时，输出工质温度升高，调节第二调节阀1416，提高进入非聚光式集热器112的换热工质的流速；
当I减小时，输出工质温度降低，调节第二调节阀1416，降低进入非聚光式集热器112的换热工质的流速，以便控制从非聚光式集热器111排出的换热工质的温度保持恒定。
也就是说，根据当前太阳能辐射强度值，通过调节进入非聚光式集热器112的换热工质的流速，控制非聚光式集热器112的工质出口处输出的中温水的温度。
上述控制策略可以最大限度地收集全天侯、不同天气调节的太阳能直射辐射，将太阳能转为蒸汽的热能，通过调节集热器11的工质出口的参数，来适应不同的直射辐射状态，从而达到将所有可利用的太阳能资源收集转化为不同品质的热能，提升集热器11的全年平均热效率。
当没有太阳能的晚上、阴雨天等情况下，调节第一调节阀1415、第二调节阀1416和第三调节阀1417，使除盐水停止进入聚光式集热器111和非聚光式集热器112，工质储存器14中的除盐水均直接通过第三支管1414进入除氧器12中，用于生物质锅炉13正常补水，此时，补水量满足生物质锅炉13蒸发量的要求。
通过第一支管1412和第二支管1413流入除氧器12的换热工质的流量会随着太阳能直射辐射和全辐射的变化而进行调整。而生物质锅炉13的正常补水流量取决于生物质锅炉13的蒸发量和排污量。
当太阳能辐射强度较高时，比如正午十分或者天气晴朗、太阳能辐射强度较大时，为了确保聚光式集热器111和非聚光式集热器112工质出口的换热工质参数控制的要求，需要分别调节对应支管上的调节阀，从而调节不同回路中的除盐水流量，将太阳能尽最大可能地收集起来，储存到除氧器12中。此时，通过第一支管1412和第二支管1413汇入除氧器12中的热量要高于生物质锅炉13所需要的除盐水流量和加热量，多余的工质和热量均存储到除氧器12中，除氧器12中的液位升高，将热量存储起来，以用于太阳能供应不足时之需。
除氧器12具有内腔，第一工质入口、除氧器的蒸汽入口、除氧器的工质出口和第二工质入口均与内腔连通。本实施例中的除氧器12除了需要满足热力除氧要求，同时也作为热量存储装置，是不同参数的换热工质的汇集装置。因此本实施例中的除氧器12的内腔的容积要满足储热需求，需要比常规的生物质锅炉13所配套的除氧器12的容积大，并且需要根据集热场所能收集的最大太阳能热功率及对应的持续时间，配置对应容积的除氧器12，确保所有收集到的太阳热能均能够被混合加热除盐水，并且能够存储一定的时间。
可选地，除氧器12的内腔的容积大于等于1.4倍锅炉容量。
在其他实施例中，还可以根据从集热器11排出的换热工质的温度T，调节进入集热器11的换热工质的流速，以便控制从集热器11排出的换热工质参数。
具体地，当T增大时，控制进入集热器11的换热工质的流速增大，当T减小时，控制进入集热器11的换热工质的流速减小。
综上所述，本实施例提供的供热方法将聚光式集热器111和非聚光式集热器112并联布置，除盐水分别进入到聚光式集热器111和非聚光式集热器112中，产生的中温水和中温蒸汽分别进入除氧器12中，作为除氧器12的加热热源，不足部分来自于从生物质锅炉13出口抽取的蒸汽，将除氧器12内部的换热工质加热到除氧器12对应压力下的饱和温度。
经过除氧器12加热除氧后的除盐水，在第二水泵148的作用下，进入生物质锅炉13加热，生成湿蒸汽、饱和蒸汽或者过热蒸汽，蒸汽通过锅炉蒸汽管路146对热用户15提供蒸汽。当太阳能供应不足或者中断时，抽汽管路147从锅炉蒸汽管路146抽取部分蒸汽作为除氧器12的加热热源，确保锅炉给水温度的恒定。
当集热器11收集的太阳能发生波动时，一方面利用除氧器12的蓄热能力，缓冲太阳能波动所带来的影响，另一方面采通过调节第四调节阀1471调节从锅炉蒸汽管路146抽汽的流量来适应太阳能的波动。解决了太阳能的不连续和不稳定的技术难题，将不可预测的、随机性强的太阳能转化为不同参数状态下的热水或者蒸汽，送入到除氧器12中混合、加热，实现太阳热能的收集、存储和有效利用，降低生物质锅炉13的燃料消耗量，从而达到整个热力系统1的能量梯级利用。
此外还可以根据用户热负荷的变化而调节生物质锅炉13的锅炉出力，具体地通过调整生物质锅炉13的生物质燃料供给量，调节燃烧速率和炉膛内的放热量，从而调节锅炉出力。
本实施例所提出的供热方法可以将不稳定的太阳能集成到聚光式集热器111和非聚光式集热器112中，实现了不同参数热能需求采用不同等级和要求的太阳能集热装置，一方面符合能量的梯级利用原理，降低了设备投资，另一方面也能提升太阳能利用热效率，实现整个热力系统的最优。此外，利用生物质锅炉13的燃料量来调节锅炉蒸发量，从而满足对外热用户的蒸汽需求，无论太阳能还是生物质均为绿色、清洁的，不会额外产生温室气体，属于零碳蒸汽供应系统，对于缓解二氧化碳排放所导致温室效应十分有益。
实施例二：
如图2所示，本实施例的热力系统1与实施例一类似，不同的是，本实施例的聚光式集热器111和非聚光式集热器112串联，且非聚光式集热器112位于聚光式集热器111的上游，非聚光式集热器112的工质出口与聚光式集热器111的工质入口连通，聚光式集热器111的介质出口与除氧器12的蒸汽入口连通。
利用本实施例热力系统1进行供热的供热方法与实施例一种的供热方法类似，包括：
步骤110：工质储存器14的低温水进入非聚光式集热器112中，非聚光式集热器112将低温水加热至中温水，中温水从非聚光式集热器112的工质出口流出，进入聚光式集热器111中，聚光式集热器111对中温水进行加热，产生中温蒸汽；
步骤120：聚光式集热器111将加热后产生的中温蒸汽从除氧器12的蒸汽入口输入除氧器12中，中温蒸汽作为除氧器12加热热源对换热工质进行热力除氧；
步骤130：除氧后的换热工质从除氧器12的工质出口排出，经过除氧水输出管路145进入生物质锅炉13，生物质锅炉13加热换热工质产生蒸汽用于供热，并且，当集热器11向除氧器12中输送的换热工质的热量不足以满足热力除氧要求时，利用抽汽管路147从锅炉蒸汽管路146中抽气以对除氧器12进行热量补偿，蒸汽将除氧器12内部的换热工质加热到除氧器12对应压力下的饱和温度；当集热器11向除氧器12中输送的换热工质的热量足以满足热力除氧要求时，生物质锅炉13产生的蒸汽全部对外供热。
可以理解的是，由于本实施例的热力系统1的内部连接方式与实施例一不同，因此相对应的管路也具有不同的连接方式，这里不作赘述。
实施例三：
如图3所示，本实施例的热力系统1与实施例一类似，不同的是，本实施例中，集热器11为聚光式集热器111。
利用本实施例热力系统1进行供热的供热方法与实施例一种的供热方法类似，包括：
步骤110：工质储存器14的低温水进入聚光式集热器111中，聚光式集热器111将从工质存储器14中输入的低温水加热至中温蒸汽；
步骤120：聚光式集热器111将加热后产生的中温蒸汽从除氧器12的蒸汽入口输入除氧器12中，中温蒸汽作为除氧器12加热热源对换热工质进行热力除氧；
步骤130：除氧后的换热工质从除氧器12的工质出口排出，经过除氧水输出管路145进入生物质锅炉13，生物质锅炉13加热换热工质产生蒸汽用于供热，并且，当聚光式集热器111向除氧器12中输送的换热工质的热量不足以满足热力除氧要求时，利用抽汽管路147从锅炉蒸汽管路146中抽气以对除氧器12进行热量补偿，蒸汽将除氧器12内部的换热工质加热到除氧器12对应压力下的饱和温度；当聚光式集热器111向除氧器12中输送的换热工质的热量足以满足热力除氧要求时，生物质锅炉13产生的蒸汽全部对外供热。
可以理解的是，由于本实施例的热力系统1的内部连接方式与实施例一不同，因此相对应的管路也具有不同的连接方式，这里不作赘述。
实施例四：
如图4所示，本实施例的热力系统1与实施例一类似，不同的是，本实施例中，集热器11为非聚光式集热器112。
利用本实施例热力系统1进行供热的供热方法与实施例一种的供热方法类似，包括：
步骤110：工质储存器14的低温水进入非聚光式集热器112中，非聚光式集热器112将低温水加热至中温水；
步骤120：中温水从非聚光式集热器112的工质出口流出，通过除氧器12的工质入口进入除氧器12中，与除氧器12中的换热工质混合；
步骤130：除氧后的换热工质从除氧器12的工质出口排出，经过除氧水输出管路145进入生物质锅炉13，生物质锅炉13加热换热工质产生蒸汽用于供热，并且利用抽汽管路147从锅炉蒸汽管路146中抽气以对除氧器12进行热量补偿，蒸汽将除氧器12内部的换热工质加热到除氧器12对应压力下的饱和温度。
可以理解的是，由于本实施例的热力系统1的内部连接方式与实施例一不同，因此相对应的管路也具有不同的连接方式，这里不作赘述。
实施例五：
如图5所示，本实施例的热力系统1与实施例一类似，不同的是，本实施例中，热力系统1还包括第一防冻管路161、第二防冻管路162、第一防冻阀163、第二防冻阀164。第一防冻阀163设在第一防冻管路161上，第二防冻阀164设在第二防冻管路162上。第一防冻管路161的一端与除氧器12的工质出口连通，第一防冻管路161的另一端与聚光式集热器111的工质入口连通，第二防冻管路162的一端与除氧器12的工质出口连通，第二防冻管路162的另一端与非聚光式集热器112的工质入口连通。
这是由于，考虑到聚光式集热器111和非聚光式集热器112的冬季防冻，在一些极端天气下，聚光式集热器111和非聚光式集热器112内部及其附属管路中会发生低温冻结。
利用本实施例热力系统1进行供热的供热方法与实施例一种的供热方法类似，不同的是，利用本实施例热力系统1进行供热的供热方法还包括防冻步骤：
当需要对热力系统1进行防冻操作时，打开第一防冻阀163和第二防冻阀164，关闭第一调节阀1415和第二调节阀1416，通过从除氧器12的工质出口引出热水，分别送入到聚光式集热器111和非聚光式集热器112中，热水以较低的流量循环通过聚光式集热器111和非聚光式集热器112，可以防止发生极端天气下的冻结损害。
综上所述，本发明实施例提供的供热方法采用水作为太阳能换热工质，省去了昂贵的导热油换热回路，简化系统工艺流程，对于降低系统投资成本具有十分重要的作用。利用非聚光式集热器实现水的预热过程，利用聚光式集热器将水直接加热产生中温蒸汽，或者将经过非聚光式集热器产生的中温水加热产生中温蒸汽，实现了不同参数热能需求采用不同等级和要求的集热器，一方面负荷能量的梯级利用原理，降低了设备投资，另一方面也能提升太阳能利用热效率，实现整个热力系统的最优。
将集热器所收集的能量注入到除氧器中，用来加热或者预热锅炉补给水，避免了因太阳能波动所产生的热水和蒸汽参数变动，可以利用除氧器作为热力缓冲，并且可以将所收集的太阳热能存储到除氧器中，用于满足锅炉给水除氧和加热作用。利用生物质锅炉的调节作用，来实现整个系统对外输出蒸汽负荷的调节变化，满足用户侧负荷需求，同时也适应太阳能波动所导致的热负荷变化。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，所述供热方法利用太阳能与生物质互补供热的热力系统进行供热，所述热力系统包括集热器、除氧器和生物质锅炉，所述供热方法包括：
所述集热器接收太阳能以加热换热工质；
所述集热器将加热后的换热工质输送至所述除氧器，与所述除氧器中的换热工质混合以对其加热，所述除氧器对换热工质进行热力除氧；
所述除氧器将除氧后的换热工质输送至所述生物质锅炉，所述生物质锅炉加热换热工质产生蒸汽用于供热以及用于对所述除氧器进行热量补偿。
2.根据权利要求1所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，所述生物质锅炉对所述除氧器进行热量补偿具体地包括：
当所述集热器向所述除氧器中输送的换热工质的热量不足以满足热力除氧要求时，从所述生物质锅炉抽汽以对所述除氧器进行热量补偿；
当所述集热器向所述除氧器中输送的换热工质的热量足以满足热力除氧要求时，所述生物质锅炉产生的蒸汽全部用于对外供热。
3.根据权利要求1所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，包括控制步骤：
根据所述集热器当前接收的太阳能辐射强度值I，调节进入所述集热器的换热工质的流速，以便控制从所述集热器排出的换热工质参数。
4.根据权利要求3所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，所述集热器为非聚光式集热器，所述控制步骤具体包括：
当I增大时，控制进入所述非聚光式集热器的换热工质的流速增大，当I减小时，控制进入所述非聚光式集热器的换热工质的流速减小，以便控制从所述非聚光式集热器排出的所述换热工质的温度保持恒定。
5.根据权利要求3所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，所述集热器为聚光式集热器，所述控制步骤具体包括：
设定所述聚光式集热器接收的太阳能辐射强度的预设范围，所述预设范围的最大辐射强度阈值为I1，最小辐射强度阈值为I2；
当I大于等于I1时，调节进入所述聚光式集热器的换热工质的流速，控制从所述聚光式集热器排出的换热工质为过热蒸汽；
当I大于I2小于I1时，调节进入所述聚光式集热器的换热工质的流速，控制从所述聚光式集热器排出的换热工质为饱和蒸汽；
当I小于等于I2时，调节进入所述聚光式集热器的换热工质的流速，控制从所述聚光式集热器排出的换热工质为湿蒸汽。
6.根据权利要求5所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，当I大于等于I1时，还包括控温步骤：调节进入所述聚光式集热器的换热工质的流速，控制从所述聚光式集热器排出的过热蒸汽的温度T小于等于300℃。
7.根据权利要求6所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，所述控温步骤具体包括：
当T增大时，控制进入所述聚光式集热器的换热工质的流速增大，当T减小时，控制进入所述聚光式集热器的换热工质的流速减小。
8.根据权利要求1所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，根据从所述集热器排出的换热工质的温度T，调节进入所述集热器的换热工质的流速，以便控制从所述集热器排出的换热工质参数。
9.根据权利要求8所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，当T增大时，控制进入所述集热器的换热工质的流速增大，当T减小时，控制进入所述集热器的换热工质的流速减小。
10.根据权利要求1所述的太阳能与生物质互补供热方法，其特征在于，还包括：
当需要对所述热力系统进行防冻操作时，从所述除氧器的工质出口处引出换热工质，并从所述集热器的工质入口处输入所述集热器，以便避免所述集热器内冻结。
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