CN206267964U - 生物质内燃机与燃气轮机并行发电装置 - Google Patents

Abstract

一种生物质能源技术领域的生物质内燃机与燃气轮机并行发电装置，包括旋转轴、旋转发电机、补气管、第一加热器、生物质气化炉、气化炉出气管、净化器、加压泵、储气腔、汽油箱、汽油管、汽油泵、喷射器、燃气轮机。在本实用新型中，生物质气化炉内的生物质燃气经过净化后直接喷射到发动机的气缸内，在发动机的进行行程末期在进气道内喷入少量汽油，可以在气缸内形成上层是汽油、下层是生物质燃气混合物，从而使燃烧效率得到提高；当气化生物质燃气较多时，燃气轮机也可以用来发电。发动机的曲轴、涡轮、燃气轮机均用来驱动旋转电机发电。本实用新型适用于生物质气体发电系统的优化设计。

Description

生物质内燃机与燃气轮机并行发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种属于生物质发电技术领域的发电系统，特别是一种生物质燃气与汽油混合燃烧的发电系统。

背景技术

生物质是重要的可再生能源，它分布广泛，数量巨大。但由于它能量密度低，又分散，所以难以大规模集中处理，这正是大部分发展中国家生物质利用水平低下的原因。生物质气化发电技术可以在较小的规模下实现较高的利用率，并能提供高品位的能源形式，特别适合于农村、发展中国家和地区，所以是利用生物质的一种重要技术，是一个重要的发展方向。中国由于地域广阔，生物质资源丰富而电力供应相对紧张，生物质气化发电具有较好的生存条件和发展空间，所以在中国大力发展生物质气化发电技术可以最大限度地体现该技术的优越性和经济性。生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气部分(或者氧气)、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。

生物质气化发电技术又称生物质发电系统，简单地说，就是将各种低热值固体生物质能源资源(如农林业废弃物、生活有机垃圾等)通过气化转换为生物质燃气，经净化、降温后进入燃气发电机组发电的技术。生物质气化内燃发电系统主要由气化炉、燃气净化系统和内燃发电机等组成。气化炉是将生物质能由固态转化为燃气的装置。生物质在气化炉内通过控制空气供应量，而进行不完全燃烧，实现低值生物质能由固体向气态的转化，生成包含氢气、一氧化碳、甲烷、多碳烃等可燃成分的燃气，完成生物质的气化过程。但是在现有技术领域，把生物质燃气与汽油混合燃烧的技术还没有。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种生物质内燃机与燃气轮机并行发电装置，可以在气缸内形成上层是汽油、下层是生物质燃气混合物，从而使燃烧效率得到提高。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括发动机进气管、空滤、发动机、发动机排气管、涡轮、第一旋转轴、第一旋转发电机、第二旋转轴、第二旋转发电机、电能存储与并网装置、电子控制单元、一级补气管、第一加热器、二级补气管、生物质气化炉、气化炉出气管、第一控制阀、净化器、加压泵、储气腔、汽油箱、汽油管、汽油泵、第一喷射器、线束、第二喷射器、燃气轮机进气管、第二控制阀、燃气轮机、第三旋转轴、第三旋转发电机、进水管、第二加热器、出水管、燃气轮机出气管，发动机进气管的出气口与发动机缸盖上的进气口相连接，发动机排气管的进气口与发动机缸盖上的排气口相连接，空滤布置在发动机进气管上，涡轮布置在发动机排气管上，第一旋转轴的两端分别与发动机曲轴、第一旋转发电机相连接，第二旋转轴的两端分别与涡轮、第二旋转发电机相连接，第一加热器布置在涡轮后的发动机排气管上，一级补气管的出气口与第一加热器的进气口相连接，二级补气管的进气口与第一加热器的出气口相连接，二级补气管的出气口与生物质气化炉的进气口相连接，第一喷射器布置在发动机进气管上，第二喷射器布置在发动机的缸盖上，气化炉出气管的进气口与生物质气化炉的出气口相连接，气化炉出气管的出气口与第二喷射器的进气口相连接，第一控制阀、净化器、加压泵、储气腔依次布置在气化炉出气管上，汽油管的两端分别与汽油箱、第一喷射器相连接，汽油泵布置在汽油管上，第一旋转发电机、第二旋转发电机、电能存储与并网装置、第一控制阀、加压泵、汽油泵、第一喷射器、第二喷射器均通过线束与电子控制单元相连接；燃气轮机进气管的进气口与加压泵、储气腔之间的气化炉出气管相连通，燃气轮机进气管的出气口与燃气轮机的进气口相连接，燃气轮机出气管的进气口与燃气轮机的出气口相连接，第二控制阀布置在燃气轮机进气管上，第二加热器布置在燃气轮机出气管上，第三旋转发电机通过第三旋转轴与燃气轮机相连接，进水管的出水口、出水管的进水口分别与第二加热器相连接，第二控制阀、第三旋转发电机分别通过线束与电子控制单元相连接。

进一步地，在本实用新型中，生物质气化炉内的生物质燃气在发动机的进气行程通过第二喷射器直接喷射到发动机气缸内，汽油箱内的汽油在发动机的进气行程末期通过第一喷射器直接喷射发动机进气道内。

更进一步地，在本实用新型中，在发动机的每个做功循环，所喷射的生物质燃气与汽油质量比为10∶1。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设计合理，结构简单；生物质气化炉内的生物质燃气经过净化后直接喷射到发动机的气缸内，在发动机的进行行程末期在进气道内喷入少量汽油，可以在气缸内形成上层是汽油、下层是生物质燃气混合物，从而使燃烧效率得到提高；当生物质气化内的可燃气体比较多时，电子控制单元可以控制燃气轮机发电；排气余热还可以对进入生物质气化炉的空气进行加热。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

附图中的标号分别为：1、发动机进气管，2、空滤，3、发动机，4、发动机排气管，5、涡轮，6、第一旋转轴，7、第一旋转发电机，8、第二旋转轴，9、第二旋转发电机，10、电能存储与并网装置，11、电子控制单元，12、一级补气管，13、第一加热器，14、二级补气管，15、生物质气化炉，16、气化炉出气管，17、第一控制阀，18、净化器，19、加压泵，20、储气腔，21、汽油箱，22、汽油管，23、汽油泵，24、第一喷射器，25、线束26、第二喷射器，27、燃气轮机进气管，28、第二控制阀，29、燃气轮机，30、第三旋转轴，31、第三旋转发电机，32、进水管，33、第二加热器，34、出水管，35、燃气轮机出气管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本实用新型的实施例如图1所示，本实用新型包括发动机进气管1、空滤2、发动机3、发动机排气管4、涡轮5、第一旋转轴6、第一旋转发电机7、第二旋转轴8、第二旋转发电机9、电能存储与并网装置10、电子控制单元11、一级补气管12、第一加热器13、二级补气管14、生物质气化炉15、气化炉出气管16、第一控制阀17、净化器18、加压泵19、储气腔20、汽油箱21、汽油管22、汽油泵23、第一喷射器24、线束25、第二喷射器26、燃气轮机进气管27、第二控制阀28、燃气轮机29、第三旋转轴30、第三旋转发电机31、进水管32、第二加热器33、出水管34、燃气轮机出气管35，发动机进气管1的出气口与发动机3缸盖上的进气口相连接，发动机排气管4的进气口与发动机3缸盖上的排气口相连接，空滤2布置在发动机进气管1上，涡轮5布置在发动机排气管4上，第一旋转轴6的两端分别与发动机曲轴、第一旋转发电机7相连接，第二旋转轴8的两端分别与涡轮5、第二旋转发电机9相连接，第一加热器13布置在涡轮5后的发动机排气管4上，一级补气管12的出气口与第一加热器13的进气口相连接，二级补气管14的进气口与第一加热器13的出气口相连接，二级补气管14的出气口与生物质气化炉15的进气口相连接，第一喷射器24布置在发动机进气管1上，第二喷射器26布置在发动机3的缸盖上，气化炉出气管16的进气口与生物质气化炉15的出气口相连接，气化炉出气管16的出气口与第二喷射器26的进气口相连接，第一控制阀17、净化器18、加压泵19、储气腔20依次布置在气化炉出气管16上，汽油管22的两端分别与汽油箱21、第一喷射器24相连接，汽油泵23布置在汽油管22上，第一旋转发电机7、第二旋转发电机9、电能存储与并网装置10、第一控制阀17、加压泵19、汽油泵23、第一喷射器24、第二喷射器26均通过线束25与电子控制单元11相连接；燃气轮机进气管27的进气口与加压泵19、储气腔20之间的气化炉出气管16相连通，燃气轮机进气管27的出气口与燃气轮机29的进气口相连接，燃气轮机出气管35的进气口与燃气轮机29的出气口相连接，第二控制阀28布置在燃气轮机进气管27上，第二加热器33布置在燃气轮机出气管35上，第三旋转发电机31通过第三旋转轴30与燃气轮机29相连接，进水管32的出水口、出水管34的进水口分别与第二加热器33相连接，第二控制阀28、第三旋转发电机31分别通过线束25与电子控制单元11相连接。

在本实用新型的实施过程中，生物质在生物质气化炉15内气化产生包含氢气、一氧化碳、甲烷、多碳烃等可燃成分的燃气，这些燃气经过净化器18净化、加压泵19加压后，成为高压可燃生物质气体。电子控制单元11通过控制第二喷射器26，把这些高压可燃生物质气体，在发动机3的进气行程直接喷射到发动机气缸内；同时，控制第一喷射器24，把汽油箱21内的汽油在发动机3的进气行程末期直接喷射发动机进气道内；可以在气缸内形成上层是汽油、下层是生物质燃气混合物，从而使燃烧效率得到提高。发动机3的排气余热，还可以通过换热器13来加热进入生物质气化炉的空气。

发动机3运行时，其曲轴驱动第一旋转发电机7发电；发动机3的排气驱动涡轮5旋转，涡轮5带动第二旋转发电机9发电。当生物质气化炉15内的可燃气体比较多时，电子控制单元11可以控制第二控制阀28打开，使燃气轮机29带动第三发旋转发电机31发电；布置在燃气轮机出气管35上的第二加热器33，可以利用排气余热为用户提供热水。第一旋转发电机7、第二旋转发电机9、第三发旋转发电机31所发的电，通过电能存储与并网装置10既可以存储起来供用户自己使用，也可以并网供其他用户使用。

当生物质气化炉15内的可燃气体比较少或者没有时，而用户又急需用电时，电子控制单元11可以控制第一喷射器24喷入更多的汽油来发电。

Claims (3)

1.一种生物质内燃机与燃气轮机并行发电装置，包括发动机进气管(1)、空滤(2)、发动机(3)、发动机排气管(4)、涡轮(5)，发动机进气管(1)的出气口与发动机(3)缸盖上的进气口相连接，发动机排气管(4)的进气口与发动机(3)缸盖上的排气口相连接，空滤(2)布置在发动机进气管(1)上，涡轮(5)布置在发动机排气管(4)上，其特征在于，还包括第一旋转轴(6)、第一旋转发电机(7)、第二旋转轴(8)、第二旋转发电机(9)、电能存储与并网装置(10)、电子控制单元(11)、一级补气管(12)、第一加热器(13)、二级补气管(14)、生物质气化炉(15)、气化炉出气管(16)、第一控制阀(17)、净化器(18)、加压泵(19)、储气腔(20)、汽油箱(21)、汽油管(22)、汽油泵(23)、第一喷射器(24)、线束(25)、第二喷射器(26)、燃气轮机进气管(27)、第二控制阀(28)、燃气轮机(29)、第三旋转轴(30)、第三旋转发电机(31)、进水管(32)、第二加热器(33)、出水管(34)、燃气轮机出气管(35)，第一旋转轴(6)的两端分别与发动机曲轴、第一旋转发电机(7)相连接，第二旋转轴(8)的两端分别与涡轮(5)、第二旋转发电机(9)相连接，第一加热器(13)布置在涡轮(5)后的发动机排气管(4)上，一级补气管(12)的出气口与第一加热器(13)的进气口相连接，二级补气管(14)的进气口与第一加热器(13)的出气口相连接，二级补气管(14)的出气口与生物质气化炉(15)的进气口相连接，第一喷射器(24)布置在发动机进气管(1)上，第二喷射器(26)布置在发动机(3)的缸盖上，气化炉出气管(16)的进气口与生物质气化炉(15)的出气口相连接，气化炉出气管(16)的出气口与第二喷射器(26)的进气口相连接，第一控制阀(17)、净化器(18)、加压泵(19)、储气腔(20)依次布置在气化炉出气管(16)上，汽油管(22)的两端分别与汽油箱(21)、第一喷射器(24)相连接，汽油泵(23)布置在汽油管(22)上，第一旋转发电机(7)、第二旋转发电机(9)、电能存储与并网装置(10)、第一控制阀(17)、加压泵(19)、汽油泵(23)、第一喷射器(24)、第二喷射器(26)均通过线束(25)与电子控制单元(11)相连接；燃气轮机进气管(27)的进气口与加压泵(19)、储气腔(20)之间的气化炉出气管(16)相连通，燃气轮机进气管(27)的出气口与燃气轮机(29)的进气口相连接，燃气轮机出气管(35)的进气口与燃气轮机(29)的出气口相连接，第二控制阀(28)布置在燃气轮机进气管(27)上，第二加热器(33)布置在燃气轮机出气管(35)上，第三旋转发电机(31)通过第三旋转轴(30)与燃气轮机(29)相连接，进水管(32)的出水口、出水管(34)的进水口分别与第二加热器(33)相连接，第二控制阀(28)、第三旋转发电机(31)分别通过线束(25)与电子控制单元(11)相连接。

2.根据权利要求1所述的生物质内燃机与燃气轮机并行发电装置，其特征在于生物质气化炉(15)内的生物质燃气在发动机(3)的进气行程通过第二喷射器(26)直接喷射到发动机气缸内，汽油箱(21)内的汽油在发动机(3)的进气行程末期通过第一喷射器(24)直接喷射发动机进气道内。

3.根据权利要求2所述的生物质内燃机与燃气轮机并行发电装置，其特征在于在发动机(3)的每个做功循环，所喷射的生物质燃气与汽油质量比为10∶1。