CN1844313A - 生物质气化蓄能的太阳能蓄热方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质气化蓄能的太阳能蓄热的方法及其装置,它包括有太阳能采集器,换热器、燃烧器、余热回收换热器,热管式气化炉,热管式气化炉内设有热管,所述的热管式气化炉外壁上设有烟气夹套,热管的吸热段设在烟气夹套内,热管的放热段设在热管式气化炉内,它将太阳能采集器采集的热水通过换热器形成水蒸汽,与生物质送入气化炉中进行还原反应,生成可燃气体进入储气柜中,在太阳能供给不足的情况下进入燃烧室燃烧后释放高温烟气去太阳能发电系统,燃烧室燃烧后释放的烟气还通过换热器进入气化炉的烟气夹套经过换热后经过冷水降温后,通过风机排除,加热的冷水用于民用。这样太阳能就成为生物质燃气的一部分存储于气柜作为辅助能源使用,是一种简便高效而又可靠的蓄能方式。
Description
技术领域:
本发明涉及一种太阳能蓄热装置,特别为一种生物质气化蓄能的太阳能蓄热方法及其装置。
背景技术:
太阳能热发电的蓄能系统是保证太阳能发电系统能日夜稳定运行的关键,良好的蓄能系统应当具有三个功能:在太阳辐射高峰时,能将多余的太阳能储蓄起来,以备夜间供给发电系统应用;在多云天气蓄能系统应输出积蓄的能量弥补太阳能辐射的不足;在连续阴雨天气或季节,蓄能系统应输出足够的补充能源确保发电系统稳定运行;就目前已有的太阳能蓄能系统还没有一个可以满足上述要求。
发明内容:
本发明的目的,就是为了解决现有技术的上述缺陷,而提供的一种将太阳能转化成为中热值燃气的生物质气化蓄能的太阳能蓄热方法及其装置。
本发明的目的可通过以下技术解决方案来实现:
生物质气化蓄能的太阳能蓄热的方法,它包括有太阳能采集器采集热水的步骤,将太阳能采集器采集的热水通过生物质燃气的烟气加热生成水蒸汽作为生物质气化的原料,在生物质气化炉中与生物质发生气化反应,生成中热值的燃气存储于气柜中,在没有太阳的阴雨天或夜间,作为太阳能发电或供热的辅助能源。
生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,它包括有太阳能采集器,热水储水装置、换热器、净化器、储气柜、燃烧器、余热回收换热器,它还包括有热管式气化炉,其内设有热管,热管式气化炉上端设有出气口,下端设有物料入口,所述的热管式气化炉外壁上设有烟气夹套,热管的吸热段设在烟气夹套内,热管的放热段设在热管式气化炉内,太阳能采集器与热水储水装置连接,热水储水装置通过换热器与热管式气化炉内连通,热管式气化炉的可燃气(反应气)出口通过过滤器与储气罐连通,储气罐与燃烧器连通,燃烧器的出气端一路通过管线、换热器与热管式气化炉外的烟气夹套连通,另一路与发电系统连接,热管式气化炉烟气夹套的出气口通过管线、余热回收换热器的出风口与风机连接。
发明的目的还可通过以下技术措施来进一步实现:
前述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热的方法,它包括有太阳能采集器采集热水的步骤,将太阳能采集器采集的120℃-250℃热水通过热管换热器形成温度为400℃-500℃水蒸汽,将水蒸汽与生物质送入气化炉中进行气化反应,生成中热值17-21MJ/m3的可燃气体,可燃气体通过净化程序后进入储气柜,储气柜中的储存气体在太阳能供给不足的情况下进入燃烧室,燃烧室燃烧后释放的900℃-1000℃的高温烟气一路去太阳能发电系统,一路通过换热器进入气化炉的烟气夹套经过换热后的650℃-700℃烟气经过冷水降温后,通过风机排除,加热的冷水用于民用。
前述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热的方法,其中所述的生物质为秸秆、木屑、果壳等废弃生物质。
前述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,其中所述的气化炉中设置的换热管为高温热管或螺旋盘管或列管形式的换热管。
前述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,其中所述的高温热管为金属钠、钾为工作液体的热管。
前述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,其中所述的换热器为高温蛇形翅片管换热器或列管式换热器、板翅式换热器。
前述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,其中所述的太阳能的采集器是塔式、槽式或复合抛物面集热器。
本发明是将多余的太阳能热水变为蒸汽,作为生物质气化的原料与生物质(秸秆、木屑、果壳等)在气化炉中反应得到中热值的生物质燃气存储于气柜以备应用,也即将太阳能转化成了中热值燃气,既便于存储也便于应用,而且在存储和再次使用中没有额外的损耗,它不仅可以很好地满足上述三个要求,而且是一个简单可靠的无公害的可再生能源组合利用系统。
本发明的目的、优点、和特点,将通过下面优先实施例的非限制性说明进行图示和解释,这些实施例是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明:
图1为本发明系统流程示意图。
图2为本发明高温热管工作原理示意图。
图3为本发明蛇形翅片管换热器结构示意图。
图4为本发明的另一种形式的气化炉结构示意图。
具体实施方式:
实施例一
如图1所示,本发明生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,它包括有太阳能采集器28,热水储水装置23、蛇形翅片管换热器4、净化器9、储气柜6、燃烧器7、余热回收换热器17,太阳能的采集器28是塔式、槽式或复合抛物面集热器,本装置还包括有热管式气化炉1,其内设有热管2,所述的气化炉1中设有的热管2为高温热管。所述的高温热管2为金属钠、钾为工作液体的热管。热管式气化炉上端设有出气口24,下端设有物料入口25,所述的热管式气化炉外壁上设有烟气夹套3,热管的吸热段26设在烟气夹套3内,热管的放热段27设在热管式气化炉内,太阳能采集器28与热水储水装置23连接,热水储水装置23通过换热器4的蛇形翅片管5与热管式气化炉1内连通,所述的换热器4为高温蛇形翅片管换热器、列管式换热器、板翅式换热器。热管式气化炉的蒸汽出口24通过净化器9与储气罐6连通,储气罐6与燃烧器7连通,燃烧器7的出气端一路通过管线、换热器4与热管式气化炉外的烟气夹套3连通,另一路与发电系统连接,烟气夹套3的出气口通过管线16、余热回收换热器17的出风口与风机21连接。图1中,来自太阳能采集系统的多余热水(或蒸汽)10,经换热器4在蛇形翅片管5内被管外的高温烟气13加热到400-500℃作为生物质气化的原料,进入热管式气化炉1与生物质22进行气化反应,其主反应为 ,该反应为吸热反应,反应温度在700-850℃之间,反应吸收的热量以及气化反应温度的维持由高温热管2提供。具体结构图见图2,图中高温热管2的吸热段26在气化炉的烟气夹套3中,高温烟气12流过热管2,将热量传给热管的吸热段26,热管内部吸液芯中的钠液体汽化吸收高温烟气传入的热量并将热量传到热管放热段27,放热段27位于气化炉1内,热管放出的热量保证维持气化炉内的汽化温度,并提供气化反应所需的热量。水蒸汽11与生物质22在气化炉1内,反应后生成的中热值(17-21MJ/m3)可燃气15,经过净化器9后,进入储气柜6存储。在太阳能供给不足时,储气柜6中的燃气进入燃烧器7,在燃烧室8内燃烧形成高温烟气14(900-1000℃)。高温烟气14可进入太阳能发电系统替代或补充太阳能热能,烟气的一部分13通过换热器4加热存储太阳能的热水使它产生高温蒸汽11成为气化炉内生物质气化的原料,经过换热器4的烟气12(850-900℃)进入气化炉的烟气夹套3,将热量传给热管2的吸热段26,从烟气夹套3排出的烟气16进入余热回收换热器17,加热冷水18使之变为热水19供民用,经换热器17降温后的烟气经风机21排放。
实施例二
图4是本发明气化炉的另一种结构形式。气化炉1的炉膛分布为1和1,两部分。1是生物质22和水蒸汽11的流化反应区,1’是生物质可燃气15的灰尘沉降区。生物质22由流化区1的上部加入,水蒸汽11由流化区1的下部喷孔30进入流化区与生物质22进行反应。反应后的灰渣由29溢出。生成的生物质可燃气15带出的灰渣在1’沉降区沉降。沉降区出口布置灰渣过滤板31。高温烟气13在加热室33内将热量传给高温热管2的吸热段26。吸热段26上有螺旋翅片32。高温热管2将烟气的热量传至位于气化炉反应区1内的热管放热段27,以提供生物质气化所需的反应热,降温后的烟气16排出至余热回收换热器17。本实施例工作基本流程如实施例一雷同,在此不在赘述。
本方法包括有太阳能采集器采集热水的步骤,将太阳能采集器采集的热水通过生物质燃气的烟气加热生成水蒸汽作为生物质气化的原料,在生物质气化炉中与生物质发生气化反应,生成中热值的燃气存储于气柜中,在没有太阳或夜间,作为太阳能发电或供热的辅助能源。
本发明的太阳能存储方式不仅适用于大型太阳能发电系统,也适合于分散区域的太阳能热电联供系统,太阳能热发电系统的乏汽冷却水也可回流到热水储水罐23中。
本发明将多余的太阳能产生高温过热蒸汽作为生物质气化的原料(水蒸汽气化装置)。在生物质气化炉中与生物质(秸秆、木屑、树皮、果壳等)发生还原反应,生成CO、H2和CH4,燃气热值可达17-21MJ/m3,水蒸汽气化的主要反应是吸热反应,因此需要额外的热源,热源由高温热管(以金属钠、钾为工作液体的热管)吸收燃气烟气的热量,传入气化炉,保证反应的正常进行。这样太阳能就成为生物质燃气的一部分存储于气柜作为辅助能源使用,是一种简便高效而又可靠的蓄能方式。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (8)
1.生物质气化蓄能的太阳能蓄热的方法,它包括有太阳能采集器采集热水的步骤,其特征在于:将太阳能采集器采集的热水通过生物质燃气的烟气加热生成水蒸汽作为生物质气化的原料,在生物质气化炉中与生物质发生气化反应,生成中热值的燃气存储于气柜中,在没有太阳的阴雨天或夜间,作为太阳能发电或供热的辅助能源。
2.根据权利要求1所述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热的方法,其特征在于:将太阳能采集器采集的120℃-250℃热水通过换热器形成温度为400℃-500℃水蒸汽,将水蒸汽与生物质送入气化炉中进行气化反应,生成中热值17-21MJ/m3的可燃气体,可燃气体通过净化程序后进入储气柜,储气柜中的储存气体在太阳能供给不足的情况下进入燃烧室,燃烧室燃烧后释放的900℃-1000℃的高温烟气一路去太阳能发电系统,另一路通过换热器进入气化炉的烟气夹套经过换热后的650℃-700℃烟气经过冷水降温后,通过风机排除,加热的冷水用于民用。
3.根据权利要求1或2所述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热的方法,其特征在于所述的生物质为秸秆、木屑、果壳生物质原料。
4.生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,它包括有太阳能采集器,热水储水装置、换热器、净化器、储气柜、燃烧器、余热回收换热器,其特征在于它还包括有热管式气化炉,其内设有热管,热管式气化炉上端设有出气口,下端设有物料入口,所述的热管式气化炉外壁上设有烟气夹套,热管的吸热段设在烟气夹套内,热管的放热段设在热管式气化炉内,太阳能采集器与热水储水装置连接,热水储水装置通过蛇形翅片管换热器的蛇形翅片管与热管式气化炉内连通,热管式气化炉的可燃气出口通过过滤器与储气罐连通,储气罐与燃烧器连通,燃烧器的出气端一路通过管线、换热器与热管式气化炉外的烟气夹套连通,另一路与发电系统连接,烟气夹套的出气口通过管线、余热回收换热器的出风口与风机连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能蓄能方法,其特征在于所述的气化炉中设有高温热管或螺旋盘管或列管形式的换热管。
6.根据权利要求5所述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,其特征在于所述的高温热管为金属钠、钾为工作液体的热管。
7.根据权利要求4所述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,其特征在于所述的换热器为高温蛇形翅片管换热器、列管式换热器、板翅式换热器。
8.根据权利要求4所述的生物质气化蓄能的太阳能蓄热装置,其特征在于所述的太阳能的采集器是塔式、槽式或复合抛物面集热器。
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