CN1958723A - 一种生物质能和天然气互补的分布式能量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于能源资源综合利用技术范围的一种生物质能和天然气互补的分布式能量系统。系统由生物质气化单元装置、原动机单元装置(小型燃气轮机或者燃气内燃机)和中水热源空调机组串联构成。形成可再生能源与天然气互补，热、电、冷三联供的新型分布式能量系统，提高物质循环利用率，实现物质的循环利用和能量的高效梯级利用，减少温室气体的排放，同时由于生物质具有可再生性，可减少不可再生资源天然气的消耗量，实现了分布式能量系统燃料的多样性，保证了整个能量系统的安全。系统产生电力供给自身设备和用户使用，可不从外部电网引入电量。拓展了能源和资源一体化高效利用的有效途径。适用于饭店、学校、城市和农村的生活小区。

Description

一种生物质能和天然气互补的分布式能量系统
技术领域
本发明属于能源资源综合利用技术范围，特别涉及生物质气化利用的一种生物质能和天然气互补的分布式能量系统。
背景技术
21世纪是能源世纪，我国是能源消耗的大国，如何合理高效的利用能源是国家制定能源政策的重中之重，在有限的资源和环保要求的制约下，如何合理利用能源资源，是实现可持续发展战略的关键所在。现有的分布式能量系统，主要使用的燃料是天然气，由于天然气的不可再生性，采用可再生能源作为分布式能量系统的燃料将是其发展的必然趋势。针对我国能源和环境现状，如果能利用生物质替代部分天然气，作为燃料供给燃机发电，可实现能源的阶梯、循环、高效利用。
在申请号为200420122215.2的“燃气轮发电机与溴化锂直燃机空调对接的冷热电联产装置”中，只是利用余热溴化锂直燃机，需要补燃才能满足负荷需要，在申请号为200310123331.6“多功能分布式冷热电联产系统及方法”中，系统动力装置消耗化石燃料发电。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足而提供一种生物质能和天然气互补的分布式能量系统，其特征在于，所述分布式能量系统由生物质气化单元装置、原动机单元装置、原动机(小型燃气轮机或者燃气内燃机)和中水热源空调机组串联构成。
所述生物质气化单元装置由生物质气化设备1、焦油裂解装置4、净化设备2串联构成后和储气罐3连通。
所述原动机单元装置由储气罐3连接原动机5，然后原动机5的发电输出连接至系统用电设备和中水热源空调机组6，原动机5的高温烟气管道也连接至中水热源空调机组6，给中水热源空调机组6提供热源，利用了烟气余热。
所述生物质来源于农业废物、林业废物、废纸张、禽畜粪便和城市垃圾。
所述净化设备包括急冷降温和表面吸附凝聚装置，使气化产气中的颗粒和焦油类物质从气体中被脱除，净化水循环使用，其中的颗粒和焦油由专门的回路送至气化炉内再次发生裂解反应，使其中的高碳氢化合物分解为低碳氢化合物。
所述中水热源空调机组采用溴化锂吸收式机组利用中水中的热量和烟气余热进行供热/制冷。
所述原动机为燃气内燃机或小型燃气轮机。
本发明的有益效果是本系统由生物质气化单元、原动机单元和中水热泵单元组成。其特点是利用生物质气化技术，形成可再生能源与天然气互补，热、电、冷三联供的新型分布式能量系统，提高物质循环利用率，实现能量的高效梯级利用，拓展能源和资源一体化高效利用的有效途径。本系统适用于城市生活小区、饭店、学校、农村等生活区。
本系统采用中水热源，既利用了烟气余热，也利用了中水中蕴含的大量热量，不需要补燃。同时本系统利用生物质能和化石燃料天然气互补发电，增强了能源安全性和系统稳定性。
实现系统内部能量自给，如系统运行所需电/热都由原动机单元提供，不需要外部引入，居民用电也由系统提供，可以不接外部电网，减少了相应的投资和运行管理费用；
附图说明
图1为生物质能和天然气互补的分布式能量系统组成示意图。
具体实施方式
本发明提供一种生物质能和天然气互补的分布式能量系统。在图1所示的生物质能和天然气互补的分布式能量系统组成示意图中，该分布式能量系统由生物质气化单元装置、原动机单元装置和中水热源空调机组串联构成。
在图1中，生物质原料经过破碎处理以后进入生物质气化设备1进行热解气化，产生的焦油通过焦油裂解装置4进行催化裂解。热解后的生物质气通过净化设备2净化后进入储气罐3中与天然气按配比混合。原动机单元采用的设备为微型燃气轮机或者燃气内燃机，所发电量不仅供给居民生活用，还提供给系统自身设备使用，烟气余热由中水源热泵进行回收利用。中水热泵装置主要利用中水里的热量，还可以利用部分的烟气余热，以此来为居民供热/制冷，单元设备所需电量由原动机单元提供。原动机所需燃料为来自储气罐的生物质气和天然气按配比混合后的混合气；储气罐3中的混合气调整配比后可以当作生活燃料。
下面对本发明作进一步详细说明。
a生物质气化装置包括生物质气化设备1、净化设备2，焦油裂解设备3。生物质原料在循环流化床反应器中气化，气化所需热量由部分生物质原料燃烧产生。在气化系统中，农业、林业废物、废纸张等生物质为主要原料，气化器及所有附属设施应对不同的生物质有适应性，如旧木材、废木料、锯末或木片、纸张等，以保证市场条件的灵活性。生物质燃料在本系统中需破碎，燃料尺寸小于10mm即可。本系统采用流化床生物质气化炉，流化床由燃烧室、布风板组成，气化剂通过布风板进入流化床反应器中。流化床反应炉是生物质气化转化的一种较佳选择，特别是对于灰熔点较低的生物质。气化器底部灰斗允许灰渣和未燃物(矿物和金属)排出。生物质气净化时候采用急冷降温和表面吸附凝聚方法，使气化产气中的颗粒和焦油类物质被从气体中脱除，净化水循环使用，其中的颗粒和焦油由专门的回路送至气化炉内再次发生裂解反应，使其中的高碳氢化合物分解为低碳氢化合物。生物质气化所需要电量由原动机单元提供。
b原动机单元供气由储气罐3送入。原动机5采用微型燃气轮机或者燃气内燃机。净化后的生物质气和天然气在储气罐混合后进入原动机单元。在原动机单元设有烟气通道a，原动机发电后产生的烟气通过烟气通道a进入中水热泵单元。一般采用微型燃气轮机烟气温度会达到400～600℃左右，燃气内燃机也可以达到300～500℃。储气罐中的混合气调整配比后可作为生活燃料。
c中水热泵单元为中水热源空调机组6，通过中水通道b利用中水中的热量，烟气通过通道a进入中水热源空调机组6加以利用。整个分布式能量系统给用户提供电、热和冷。

Claims (7)

1.一种生物质能和天然气互补的分布式能量系统，其特征在于，所述分布式能量系统由生物质气化单元装置、原动机单元装置和中水热源空调机组串联构成。
2.根据权利要求1所述生物质能和天然气互补的分布式能量系统，其特征在于，所述生物质气化单元装置由生物质气化设备(1)、焦油裂解装置(4)、净化设备(2)串联构成，所产生的可燃气送入储气罐(3)。
3.根据权利要求1所述生物质能和天然气互补的分布式能量系统，其特征在于，所述原动机单元装置由储气罐(3)连接原动机(5)，然后原动机(5)的发电输出连接至系统用电设备和中水热源空调机组(6)，原动机(5)的高温烟气管道也连接至中水热源空调机组(6)，给中水热源空调机组(6)提供热源，利用了烟气余热。
4.根据权利要求1所述生物质能和天然气互补的分布式能量系统，其特征在于，所述生物质来源于农业废物、林业废物、废纸张、禽畜粪便和城市垃圾。
5.根据权利要求1所述生物质能和天然气互补的分布式能量系统，其特征在于，所述净化设备包括急冷降温和表面吸附凝聚装置，使气化产气中的颗粒和焦油类物质从气体中被脱除，净化水循环使用，其中的颗粒和焦油由专门的回路送至气化炉内再次发生裂解反应，使其中的高碳氢化合物分解为低碳氢化合物。
6.根据权利要求1所述生物质能和天然气互补的分布式能量系统，其特征在于，所述中水热源空调机组采用溴化锂吸收式机组利用中水中的热量和烟气余热进行供热/制冷。
7.根据权利要求1所述生物质能和天然气互补的分布式能量系统，其特征在于，所述原动机为燃气内燃机或小型燃气轮机。
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