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一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统

阅读：661发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，属于能源与环境技术领域。包括双炉膛生物质锅炉传热流体循环回路、双炉膛生物质锅炉排烟回路、有机朗肯循环回路、供热水回路、冷却水回路。采用双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环，提高炉膛出口流体的温度，弥补生物质热值低的缺点，适用于多种生物质燃料，确保能源转化系统的稳定性和高效性，且实现对热量的梯级利用，大大降低成本，提高能量的利用效率，发电效率以及总发电量，节约材料及成本，提高系统可靠性和安全性，便于实现个性化的分布式发电系统。，下面是一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，其特征在于：包括双炉膛生物质锅炉传热流体循环回路、双炉膛生物质锅炉排烟回路、有机朗肯循环回路、供热水回路、冷却水回路，双炉膛生物质锅炉传热流体循环回路由双炉膛生物质燃烧锅炉（1）、低温辐射式过热器（2）、高温辐射式过热器（3）、传热流体/排烟换热器（4）、蒸发器（5）、传热流体循环泵（6）及管路，双炉膛生物质燃烧锅炉（1）将热量传递给低温辐射式过热器（2）和高温辐射式过热器（3）内传热工质，通过管道与蒸发器（5）连接，传热流体循环泵（6）通过管道连接于蒸发器（5）出口与传热流体/排烟换热器（4）之间，传热流体/排烟换热器（4）与双炉膛生物质燃烧锅炉（1）通过管路连接；

双炉膛生物质锅炉排烟回路包括空气预热器（7）、燃烧空气送风机（8）、供热水预热器（15）、排烟风机（16）和烟囱（17），空气预热器（7）一端与传热流体循环回路中的传热流体/排烟换热器（4）连接，另一端与供热水预热器（15）连接，排烟风机（16）与供热水预热器（15）连接；

有机朗肯循环回路包括透平（9）、发电机（10）、回热器（11）、冷凝器（12）、储液罐（13）、加压泵（14）及管路，透平（9）一端通过管路与传热流体循环回路中的蒸发器（5）连接，另一端与发电机（10）连接，回热器（11）一端通过管路与蒸发器(5)连接,另一端通过管路与冷凝器（12）连接，冷凝器（12）与储液罐（13）连接，加压泵（14）一端与储液罐（13）连接，另一端通过回热器（11）与蒸发器（5）连接；

供热热水回路包括回水泵及热用户，回水泵通过双炉膛生物质燃烧炉排烟回路中的供热水预热器（15）与热用户连接；冷却水回路包括冷却塔（18）、冷凝器（12），冷却水泵通过有机朗肯循环回路中的冷凝器（12）与冷却塔连接。

2.根据权利要求1所述的一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，其特征是：所述双炉膛生物质锅炉将热量传递给低温辐射式过热器和高温辐射式过热器，完成热量的梯级利用。

3.根据权利要求1所述的一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，其特征是：所述双炉膛生物质锅炉在低温段采用低温辐射式过热器，在高温段采用高温辐射式过热器。

说明书全文

一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供

系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，属于能源与环境技术领域。

背景技术

[0002] 随着社会经济的高速发展，我国对能源的需求量快速增加，然而地球上储藏的可供开发利用的煤只能供应两百年左右，而石油和天然气资源只能供应三、四十年，同时化石能源的大量开采和利用带来的环境污染和温室效应问题也日趋严重。近年来，在节能减排的思想不断地深入人心的大趋势下，可再生能源正逐渐受到人们的关注。生物质作为一种具有“零排放”、可再生、存储量大、利用方式多元化等特点的可再生能源，在当今能源领域占有重要的地位。生物质能是唯一可再生的碳源，也是唯一可贮存和运输的可再生能源，被认为是化石燃料潜在的替代能源，其高效转化与清洁利用技术日益受到关注。

[0003] 我国有丰富的生物质资源，据统计我国农村仅稻草丢弃量便高达7亿吨（热值约10.2×1015kJ），林产业废弃物近2亿吨（热值约3.1×1015kJ），尚有大量的稻壳、秸秆等农业废弃物。若这些废弃物不合理加以回收利用，便会成为环害物质。云南省也拥有丰富的生物质能资源，全省年均种植甘蔗415万亩，每年甘蔗渣产量400万吨以上，全省玉米种植面积约1770万亩，年产玉米秸秆1240万吨。据估计，全省耕地面积4450.5万亩，每年农产品生产可提供2500万吨的秸秆。全省林业用地3.64亿亩，居全国第二位，是全国四大林场之一，每年林业废弃物可利用资源量约2200万吨，折合成标煤约为1100万吨。丰富的生物质资源为全国生物质能的开发利用奠定了坚实的基础。生物质能在全国能源资源中占有举足轻重的地位，发展生物质能具有巨大的潜力。大力发展生物质发电技术对于缓解当前电力供应不足、增加农民收入以及减少环境污染等方面具有十分重要的意义。

[0004] 我国一些欠发达偏远地区，特别是一些牧区及西部少数民族地区，还不具备集中供电条件或电力供应严重不足，但这些地区大多具有大量生物质能可资利用。利用生物质产生热能加热蒸气发生器里的低沸点有机工质（导热油），产生压力较高的蒸气，进入透平（或膨胀机）膨胀做功，输出动力或驱动励磁发电机输出电力，亦即利用有机朗肯循环（ORC，Organic Rankine Cycle）进行热—功转化，可实现生物质产生热能转化电能和热能。显然，本实用新型提出一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，有效地利用生物质能可再生能源实现了分布式能源供应。与集中式能源供应系统相比，分布式系统具有以下明显优势：大幅度减少了输配电线路损耗；无需建设配电站，可减少输配电成本；可使系统根据用户对热或电的需求进行调节，改善了能源供应系统的灵活性；土建和安装成本低；各供电设备相互独立，用户可自行控制，不会发生大规模停电事故，供电可靠性提高；可进行遥控监测设备运行情况，实现无人值守，节省运行成本；适合对一些不宜集中供电或电力供应不足地区提供电力，如山区、牧区、零星岛屿、散居农家、偏远地质公园、对供电安全要求极高的军事基地等。特别是在当今电网负荷急速猛增之际，用户负荷的巨大波动对集中供电系统的安全与稳定性带来很大威胁，而各种形式的小型分布式供电系统，使对国民经济、国家安全至关重要而又极其脆弱的纽带—大电网，不再孤立和笨拙。

[0005] 本实用新型有效地将双炉膛生物质锅炉与有机朗肯循环结合起来实现热电联供，可提高炉膛出口流体的温度，弥补生物质热值低的缺点，确保能源转化系统的稳定性和高效性，且实现对热量的梯级利用，大大降低成本，提高能量的利用效率，提高发电效率以及总发电量，节约材料及成本，提高系统可靠性和安全性，便于实现个性化的分布式发电系统。

发明内容

[0006] 本实用新型的目的是提供一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，其采用双炉膛生物质锅炉提高炉膛出口流体的温度，弥补生物质热值低的缺点，适用于多种生物质燃料，实现对热量的梯级利用，以解决环境污染、能源利用率低、发电效率低等问题。

[0007] 解决本实用新型的技术问题所采用的方案是：一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统包括双炉膛生物质锅炉传热流体循环回路、双炉膛生物质锅炉排烟回路、有机朗肯循环回路、供热水回路、冷却水回路。双炉膛生物质锅炉传热流体循环回路包括双炉膛生物质锅炉（1）、低温辐射式过热器（2）、高温辐射式过热器（3）、传热流体/排烟换热器（4）、蒸发器（5）、传热流体循环泵（6）及管路，双炉膛生物质燃烧锅炉（1）将热量传递给低温辐射式过热器（2）和高温辐射式过热器（3）内传热工质，通过管道与蒸发器（5）连接，传热流体循环泵（6）通过管道连接于蒸发器（5）出口与传热流体/排烟换热器（4）之间，传热流体/排烟换热器（4）与双炉膛生物质燃烧锅炉（1）通过管路连接；双炉膛生物质锅炉排烟回路包括空气预热器（7）、燃烧空气送风机（8）、供热水预热器（15）、排烟风机（16）、烟囱（17），空气预热器（7）一端与传热流体循环回路中的传热流体/排烟换热器（4）连接，另一端与供热水预热器（15）连接，排烟风机（16）与供热水预热器（15）连接；有机朗肯循环回路包括透平（9）、发电机（10）、回热器（11）、冷凝器（12）、储液罐（13）、加压泵（14）及管路，透平（9）一端通过管路与传热流体循环回路中的蒸发器（5）连接，另一端与发电机（10）连接，回热器（11）一端通过管路与蒸发器(5)连接,另一端通过管路与冷凝/蒸发器（12）连接，冷凝/蒸发器（12）与储液罐（13）连接，加压泵（14）一端与储液罐（13）连接，另一端通过回热器（11）与蒸发器（5）连接；供热热水回路包括回水泵及热用户，回水泵通过双炉膛生物质燃烧炉排烟回路中的供热水预热器（15）与热用户连接；冷却水回路包括冷却塔（18）、冷凝器（12），冷却水泵通过有机朗肯循环回路中的冷凝器（12）与冷却塔连接。

[0008] 所述有机朗肯循环工质为甲苯、三氟二氯乙烷、丙烷、五氟丙烷、戊烷、异戊烷、正戊烷、正己烷、丁烷、异丁烷、四氟乙烷中的任一种或几种的任意混合物。

[0009] 所述双炉膛生物质锅炉将热量传递给低温辐射式过热器和高温辐射式过热器实现了热量的梯级利用，提高炉膛出口流体的温度，弥补生物质热值低的缺点，提高发电效率以及总发电量，节约材料及成本。

[0010] 所述双炉膛生物质锅炉在低温段采用低温辐射式过热器，在高温段采用高温辐射式过热器。

[0011] 所述在生物质热值低于设计值的工况下，需要双炉膛提供热量将传热流体加热到设计温度；在生物质热值高于设计值的工况下，关闭其中一炉膛，只需要单炉膛提供热量将传热流体加热到设计温度。

[0012] 所述双炉膛生物质锅炉适用于多种生物质燃料。

[0013] 本系统依据有机朗肯循环系统选定工质种类，按需要的发电容量及供热负荷配备并安装双炉膛生物质锅炉、有机工质循环泵、工质加压泵、排气回热加热器、透平、励磁发电机、供热水加热器、凝结器、热水预热器、排烟风机、冷却塔等设备及管路与配件；根据有机朗肯循环的管路容积计算循环工质的充注量，将循环工质计量充入循环管路中。

[0014] 本系统工作原理是：传热流体循环回路，从蒸发器5出来的传热流体，经传热流体循环泵6加压后进入传热流体/排烟换热器4，在里边经过双炉膛生物质燃烧锅炉1排出的高温烟气预热后进入双炉膛生物质燃烧1进行加热，首先经过低温辐射过热器3进行加热，然后经过高温辐射过热器2进行加热，经过两次加热的高温传热流体进入蒸发器5与有机朗肯循环回路里的工质进行直接接触式换热，将热量传递给有机工质，使其蒸发汽化；有机朗肯循环回路中的工质在蒸发器5吸热汽化后，分两路：一路进透平9膨胀做工输出轴功，驱动发电机10发电，当工质蒸汽压力达不到驱动透平9的压力时，则从另外一路不经过透平9旁通，两路都进入回热器11预热，工质从回热器11出来后进入冷凝器/蒸发器12冷凝，流入储液罐13，接着从储液罐13出来经过加压泵14进入回热器11预热后重新回到蒸发器5重新成为蒸汽，完成一个循环；双炉膛生物质锅炉排烟管路如下：烟气从双炉膛生物质燃烧锅炉1出来后进入传热流体/排烟换热器4对传热流体进行预热，之后进入空气预热器7，对从燃烧空气送风机出来的空气进行预热，之后再进入供热水预热器15对回水进行加热，最后经排烟风机16加压排至烟囱17；供热水回路：从热用户来的回水经回水泵输送至供热水预热器15完成加热过程；冷却水回路为：从冷却塔18出来的冷却水经冷却水泵输送至冷凝器12对有机朗肯循环回路的工质进行冷凝，之后返回冷却塔18的补水管，经过冷却后进入塔底集水盘，完成一个循环。

[0015] 本系统具有以下有益效果：

[0016] （1）能将资源十分丰富的多种低品位燃料高效地转化为电能，同时实现对用户提供热水；

[0017] （2）采用双炉膛生物质燃烧锅炉，可实现提高炉膛出口流体的温度，弥补生物质热值低的缺点，确保能源转化系统的稳定性和高效性，且实现对热量的梯级利用；

[0018] （3）在生物质热值低于设计值的工况下，需要双炉膛提供热量将传热流体加热到设计温度；在生物质热值高于设计值的工况下，关闭其中一炉膛，只需要单炉膛提供热量将传热流体加热到设计温度，适用于多种生物质燃料。

[0019] （4）传热流体与有机朗肯循环之间的换热采用直接接触式换热罐，既可简化设备又能大幅度提高换热效率；

[0020] （5）极大地降低了热电联供过程环害物质COX、SOX的产生与排放；

[0021] （6）便于实现个性化的分布式热电联供系统，满足现代化的工艺要求。

附图说明

[0022] 图1为本实用新型系统示意图。

[0023] 图中：1-双炉膛生物质锅炉；2-高温辐射过热器；3-低温辐射过热器；4-传热流体/排烟换热器；5-蒸发器；6-传热流体循环泵；7-空气预热器；8-空气泵；9-透平；10-发电机；11-回热器；12-冷凝器；13-储液罐；14-加压泵；15-供热水预热器；16-排烟风机；17-烟囱；
18-冷却塔。

具体实施方式

[0024] 以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步阐述，但本实用新型的保护范围不限于所述内容。

[0025] 实施例1：在某地区建一种双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，该热电联供系统发电机输出功率为300Kw，供应45～50℃卫生热水75m3。

[0026] 本双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统，包括双炉膛生物质锅炉传热流体循环回路、双炉膛生物质锅炉排烟回路、有机朗肯循环回路、供热水回路、冷却水回路。双炉膛生物质锅炉传热流体循环回路包括双炉膛生物质锅炉、低温辐射式过热器、高温辐射式过热器、传热流体/排烟换热器、蒸发器、传热流体循环泵及管路，双炉膛生物质燃烧锅炉将热量传递给低温辐射式过热器和高温辐射式过热器内传热工质，通过管道与蒸发器连接，传热流体循环泵通过管道连接于蒸发器出口与传热流体/排烟换热器之间，传热流体/排烟换热器与双炉膛生物质燃烧锅炉通过管路连接；双炉膛生物质锅炉排烟回路包括空气预热器、燃烧空气送风机、供热水预热器、排烟风机、烟囱，空气预热器一端与传热流体循环回路中的传热流体/排烟换热器连接，另一端与供热水预热器连接，排烟风机与供热水预热器连接；有机朗肯循环回路包括透平、发电机、回热器、冷凝/蒸发器、储液罐、加压泵及管路，透平一端通过管路与传热流体循环回路中的蒸发器连接，另一端与发电机连接，回热器一端通过管路与蒸发器连接,另一端通过管路与冷凝/蒸发器连接，冷凝/蒸发器与储液罐连接，加压泵一端与储液罐连接，另一端通过回热器与蒸发器连接；供热热水回路包括回水泵及热用户，回水泵通过双炉膛生物质燃烧炉排烟回路中的供热水预热器与热用户连接；冷却水回路包括冷却塔、冷凝器，冷却水泵通过有机朗肯循环回路中的冷凝器与冷却塔连接。

[0027] 本系统传热流体循环回路传热流体采用稳定性极好的首诺合成导热油，经加热后的热油温度为3200C，传热流体循环回路包括双炉膛生物质燃烧锅炉、蒸发器、传热流体循环泵、传热流体/排烟换热器及管路，双炉膛生物质燃烧锅炉通过管道与蒸发器连接，传热流体循环泵通过管道连接于蒸发器出口与传热流体/排烟换热器之间，传热流体/排烟换热器与双炉膛生物质燃烧锅炉通过管路连接。

[0028] 本系统双炉膛生物质燃烧锅炉排烟回路包括空气预热器、供热水预热器、排烟风机；空气预热器一端与传热流体循环回路中的传热流体/排烟换热器连接，另一端与供热水预热器连接，排烟风机与供热水预热器连接；供热热水回路包括回水泵及用户，回水泵通过双炉膛生物质燃烧锅炉排烟回路中的供热水预热器与用户连接；冷却水回路包括冷却塔、冷却水泵；冷却水泵通过低温级有机朗肯循环回路中的冷凝器与冷却塔连接。

[0029] 本系统双炉膛生物质燃烧锅炉燃烧物采用玉米秸秆，发电时间按每年6000小时计，一年需要玉米秸秆2030吨，也可以采用多种生物质燃料；在生物质热值低于设计值的工况下，需要双炉膛提供热量将传热流体加热到设计温度；在生物质热值高于设计值的工况下，关闭其中一炉膛，只需要单炉膛提供热量将传热流体加热到设计温度；

[0030] 本系统供热热水回路采用PPR热水管，冷却回路的冷却水循环流量为800m3/h,生物质燃烧炉排烟回路的管道用2mm热轧钢板焊接而成。

[0031] 实施例2：本双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统与实施例1相同，所采用的双炉膛生物质锅炉内的燃烧物为生物柴油、生物质气化可燃气、燃烧柴油、重油、甲醇、乙醇、甲烷、天然气、煤气、二甲醚中任一种或几种的任意混合物。

[0032] 实施例3：本双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统与实施例1相同，所采用的有机朗肯循环工质为甲苯、戊烷R601、四氟乙烷R134a、丁烷、异丁烷、戊烷、异戊烷、环戊烷、8甲基3硅氧烷，10甲基4硅氧烷中任一种或几种的任意混合物。

[0033] 实施例4：本双炉膛生物质锅炉驱动有机朗肯循环分布式热电联供系统与实施例1相同，所采用的有机朗肯循环工质为甲苯、三氟二氯乙烷R123、丙烷R290、五氟丙烷R245fa、戊烷R601、异戊烷R601a、正戊烷(C5H12)、正己烷(C6H14)、丁烷R600、异丁烷R600a、四氟乙烷R134a，分别按10%、15%、5%、6%、8%、11%、5%、7%、5%、18%、10%的体积比混合而成。

标题	发布/更新时间	阅读量
朗肯循环系统-专利编号CN102812211B	2020-05-12	952
朗肯循环系统-专利编号CN103032990A	2020-05-12	540
朗肯循环-专利编号CN103608548A	2020-05-11	985
朗肯循环系统-专利编号CN102418622A	2020-05-13	1001
朗肯循环系统-专利编号CN102812211A	2020-05-13	228
朗肯循环系统-专利编号CN103032990B	2020-05-13	334
朗肯循环系统-专利编号CN103797218A	2020-05-11	262
朗肯循环膨胀机-专利编号CN102758650A	2020-05-12	902
朗肯循环-专利编号CN103748347B	2020-05-11	445
朗肯循环-专利编号CN103748347A	2020-05-11	1048

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