一種生物質發電裝置的製作方法

2023-10-30 23:21:52

專利名稱：一種生物質發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發電裝置，特別涉及生物質發電裝置。
背景技術：
生物質是一種通過大氣、水、大地以及陽光產生的持續性資源。其種類 包括森林能源、農作物秸稈、禽畜糞便、生活垃圾等。我國是一個農業大 國，生物質資源十分豐富，各種農作物每年產生秸稈6億多噸，其中可以作 為能源使用的約4億噸，全國林木總生物量約190億噸，可獲得量為9億噸， 可作為能源利用的總量約為3億噸。如加以有效利用，開發潛力將十分巨大。
生物質能利用的最佳方式是熱電聯產。現有的生物質發電裝置採用水蒸 汽作為工質推動蒸汽透平旋轉，帶動發電機組做功，產生電能。以水蒸汽作 為載熱劑，裝置複雜，裝機容量相對比較大，燃料需求多。而我國農業生產 以農戶頭主，戶均耕地佔有面積很小，生物質資源分散，受季節影響波動很 大，如果發電廠裝機容量太大，需要大量的生物質作為燃料，燃料供應難於 保障，往往導致發電裝置年有效運行時間短，開工不足，發電成本高，投資 回收期長的問題出現。

實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種生物質發電裝置，它採用雙工質雙循環系 統，傳熱效率高、結構簡單、熱量循環輸送方便、熱負荷穩定、運行平穩、 安全可靠，裝機容量小，對燃料數量要求少。
為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案-
一種生物質發電裝置，由加熱系統、注油系統和發電系統組成；其特徵
是
所述加熱系統由導熱油鍋爐、過濾器、分油缸、上行循環泵、下行循環 泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道組成；導熱油鍋爐內設置有集熱 盤管，該集熱盤管的出口與油液上行管道的入口連接，集熱盤管的入口與油 液下行管道的出口連接；所述過濾器、分油缸、上行循環泵串聯在油液上行 管道上，所述下行循環泵、集油缸串聯在油液下行管道上；注油系統與油液 下行管道並聯，注油系統由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲槽構成，注油 管道跨接在所述油液下行管道的入口和出口之間，注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲槽依次串聯在注油管道上；所述發電系統由蒸發器、二次預熱器、透 平、 一次預熱器、冷凝器、工質循環泵組成，蒸發器的殼側出口通過工質氣 相管道與透平的入口連通，透平的出口通過乏氣輸送管與一次預熱器的殼側 入口連通， 一次預熱器的殼側出口經過一號聯接管與冷凝器連通，冷凝器的 冷凝液出口經過工質液相管道與一次預熱器的管側入口連通， 一次預熱器的 管側出口經過回程管與二次預熱器的殼側入口連通，二次預熱器的殼側出口 經過二號聯接管與蒸發器的殼側入口連通；蒸發器的管側入口通過一號管接 頭與油液上行管道的出口連接，蒸發器的管側出口通過三號聯接管與二次預 熱器的管側入口連接，二次預熱器的管側出口通過二號管接頭與油液下行管 道的入口連接；所述工質循環泵設置在工質液相管道上。所述工質氣相管道 與乏氣輸送管之間跨接有旁通管道。所述冷凝器是空冷式冷凝器或水冷式冷 凝器。
本實用新型有以下積極有益的效果
本實用新型通過生物質在導熱油鍋爐內燃燒加熱導熱油鍋爐集熱盤管中 流動的導熱油，導熱油再加熱低沸點有機工質，氣化後的有機工質推動透平 發電機組發電，屬於雙工質雙循環系統，生物質不直接加熱低沸點有機工質。
導熱油是一種良好的有機熱載劑，具有較高的熱容量和較低粘度。在常
壓下導熱油的初餾點比水的蒸發溫度要高出數倍。導熱油在30(TC的條件下 仍不氣化而保持常壓，此時飽和壓力的水蒸汽己高達8.5MPa。用導熱油代替 傳統的水蒸汽熱載劑，就能以低壓管道系統代替高壓管道系統。
導熱油還具有傳熱均勻，熱穩定性好以及優良的導熱特性。例如在100 "C時，飽和水蒸汽的導熱係數為0.0237W/(m.°C)，而Mobiltherm 605#導熱油 在10(TC時的導熱係數為0.127W/(mZC)，是水蒸汽的5.35倍，傳輸距離遠、 熱損失小，能在多種不同溫度下獲得熱量。
導熱油適用於流動加熱別的用熱設備。導熱油冷卻速度低，溫度波動變 化小，傳熱效率高，可以作為穩定的加熱熱源。
導熱油不含芳烴，是一種液體石蠟，外觀淡黃無味，加熱後逐漸變成褐 色。導熱油對普通的碳鋼設備和管道基本上無腐蝕作用，不需要採用類似蒸 汽系統的給水脫鹽、除氧等複雜的處理過程，因此具有系統簡單輸送方便等 優點。導熱油鍋爐採用液相方式換熱，相對於汽相方式換熱，液相換熱系統 的優點是不會洩漏，運行操作簡單穩定。
導熱油鍋爐採用膜式受熱面立式鍋爐，可以解決鍋爐漏風、磨損、堵灰 等問題並減少佔地面積，提高鍋爐熱效率。
本實用新型充分利用導熱油循環壓力低、加熱過程只有溫度升高而不發 生氣化、導熱油溫度穩定的特點，可以達到流動加熱，獲得波動範圍小、穩 定的熱負荷，蒸發器由流動的導熱油加熱、效率高體積小，生物質發電裝置 可以有效控制、穩定運行，發出的電量穩定。
利用低沸點有機工質在低溫下即可氣化的特點，吸收導熱油的熱量使之 氣化，進入透平做功，帶動發電機產生電能，並可獲得熱水等副產品。冷凝器可以是空氣(風)冷卻的，也可以是水冷卻的。空冷適合缺水地 區使用。
在工質循環迴路上設有一次預熱器和二次預熱器。兩次預熱液態低沸點 有機工質，使循環過程的餘熱可以被充分回收利用，提高了生物質發電裝置 效率。
少
本裝置獲得的電量一般在幾個千瓦到五個兆瓦。裝機容量比較小，投資 回收期短。不需要水，不需要水處理系統，不需要真空系統，不需要廠 房，土建工作量小，對燃料數量要求少，可以有效解決現有生物質發電廠投 資大、因燃料不足而導致的開工不足、效益低、回收期長等問題。


圖1是本實用新型實施例一的結構示意圖
圖2是本實用新型實施例二的結構示意圖具體實施方式
圖中標號
1導熱油鍋爐
5下行循環泵
8膨脹槽一
12油液上行管道
15 二次預熱器
18空冷式冷凝器
21乏氣輸送管
24回程管
27 —號管接頭
30控制閥門
33控制閥門
36聯通管
39循環水管道
42循環水泵
2過濾器 3分油缸
6集油缸 7注油泵
9熱油泵 10熱油儲4
13油液下行管道
16透平
19工質循環泵
22 —號聯接管
25 二號聯接管
28二號管接頭
31旁通管道
34風機
37控制閥門
40聯軸器
43三號聯接管
4上行循環泵
軎 ll注油管道 14蒸發器 17—次預熱器 20工質氣相管道 23工質液相管道 26控制閥門 29控制閥門 32控制閥門 35發電機 38水冷式冷凝器 41集熱盤管
實施例一
請參照圖1，本實用新型是一種生物質發電裝置，由加熱系統、注油系 統和發電系統組成；加熱系統由導熱油鍋爐l、過濾器2、分油缸3、上行循 環泵4、下行循環泵5、集油缸6、油液上行管道12、油液下行管道13組成；
導熱油鍋爐1內設置有集熱盤管41，該集熱盤管41的出口與油液上行 管道12的入口連接，集熱盤管41的入口與油液下行管道13的出口連接；過濾器2、分油缸3、上行循環泵4串聯在油液上行管道12上，所述下 行循環泵5、集油缸6串聯在油液下行管道13上；
注油系統並聯在油液下行管道13上，注油系統由注油泵7、膨脹槽6、 熱油泵9、熱油儲槽10構成，注油管道11跨接在所述油液下行管道13的入 口和出口之間，注油泵7、膨脹槽8、熱油泵9、熱油儲槽IO依次串聯在注 油管道ll上；
發電系統由蒸發器14、 二次預熱器15、透平16、 一次預熱器17、冷凝 器18、工質循環泵19組成，蒸發器14的殼側出口通過工質氣相管道20與 透平16的入口連通，透平16的出口通過乏氣輸送管21與一次預熱器17的 殼側入口連通， 一次預熱器17的殼側出口經過一號聯接管22與空冷式冷凝 器18連通，空冷式冷凝器的冷凝液出口經過工質液相管道23與一次預熱器 17的管側入口連通， 一次預熱器17的管側出口經過回程管24與二次預熱器 15的殼側入口連通，二次預熱器15的殼側出口經過二號聯接管25與蒸發器 14的殼側入口連通；
蒸發器14的管側入口通過一號管接頭27與油液上行管道12的出口連 接，蒸發器14的管側出口通過三號聯接管43與二次預熱器15的管側入口連 接，二次預熱器15的管側出口通過二號管接頭28與油液下行管道13的入口 連接，工質循環泵19設置在工質液相管道23上;油液下行管道13上設置有 控制閥h26;注油管道ll的兩端設置有控制閥門29、 30;工質氣相管道20 上設置有控制閥門32。
工質氣相管道20與乏氣輸送管21之間跨接有旁通管道31，該旁通管道 31上設置有控制閥門33。
分油缸3與集油缸6之間設置有聯通管36，該聯通管36上設置有控制 閥門37。
本實用新型的發電系統採用低沸點有機工質，可以是正戊烷、異戊烷、 環戊烷、氯乙垸、正己垸、正丁烷、異丁垸、氟利昂-11、氟利昂-12、 二氯甲 烷等。本裝置可利用廣泛存在的生物質發電或者產生熱水。
下面詳述本裝置的工作原理
生物質在導熱油鍋爐1的燃燒室中燃燒，生物質能轉化為熱能，嚮導熱 油供給熱量。當閥門26開啟，閥門29、 30關閉，在上行循環泵4、下行循 環泵5的驅動下，導熱油從集熱盤管41的出口流出，依次流經過濾器2、分 油缸3送往各蒸發器14、然後經過二次預熱器15、集油缸6返回集熱盤管 41的入口，上述過程周而復始，形成循環，在這個過程中，導熱油所攜帶的 熱量傳遞給了低沸點有機工質。
過濾器2的作用是過濾導熱油。分油缸3的作用是將熱油進行分配，供 給多個蒸發器14，實現一臺導熱油鍋爐1帶動多個發電系統。集油缸6的作 用是將各用熱設備的回油集中起來。
蒸發器14的作用是用蒸發器14管側流動的導熱油加熱在蒸發器14殼側 流動的低沸點有機工質，使其氣化。熱油儲槽10的作用是貯存熱油。膨脹槽8的作用是接受導熱油膨脹溢流， 導熱油經膨脹槽8、注油管道ll注入導熱油鍋爐l。
當生物質發電裝置停運時，導熱油回到熱油儲槽10和膨脹槽8內。保證 生物質發電裝置的安全性和維修性。
二次預熱器15的作用是第二次預加熱在二次預熱器15殼側流動的低沸 點有機工質，使其獲得一定的溫度，以回收導熱油顯熱，提高裝置循環效率。 透平16與發電機35通過聯軸器40連接。
透平16的作用是將氣化後的低沸點有機工質所攜帶的能量轉化為機械 能，並帶動發電機35轉動。發電機35的作用是產生電能。
一次預熱器17的作用是第一次預熱被空冷式冷凝器18液化的低沸點有 機工質，以回收乏氣顯熱，提高裝置循環效率。
空冷式冷凝器18的作用是將低沸點有機工質乏氣液化。風機34是空冷 式冷凝器18的冷源。空冷適合缺水地區使用。工質循環泵19推動液態低沸 點有機工質流動。
實施時，按照某區域生物質資源的量及其產生的熱量，選擇好導熱油鍋 爐1和發電機的容量，將裝置中各設備的性能參數優化匹配、組裝成一個有 機整體。
當閥門32打開，閥門33關斷，在蒸發器14內被導熱油加熱氣化為一定 壓力和溫度的低沸點有機工質氣進入透平16入口，膨脹做功，將熱能轉化成 機械能，透平16帶動發電機35發電，將機械能轉化成電能。
從透平16出口排出的乏氣依次進入一次預熱器17殼側預加熱被化後的 低沸點有機工質、然後再進入空冷式冷凝器18的管側進行液化。液化後的低 沸點有機工質在工質循環泵19的推動下進入一次預熱器17管側被第一次預 加熱、再進入二次預熱器15殼側被第二次預加熱，然後進入蒸發器14的殼 側，完成循環。
實施例二
請參照圖2，本實施例與上述實施例的結構和工作原理基本相同，不同 之處在於，本實施例採用水冷式冷凝器38，循環水泵42、循環水管道39是 水冷式冷凝器38的輔助設備。
水冷式冷凝器38還可以產生60-8(TC的熱水。熱水還可以作為其它工業 裝置的動力源或用於生活用水。
當閥門32關閉，閥門33打開，在蒸發器14內被導熱油加熱氣化為一定 壓力和溫度的低沸點有機工質氣體，該工質氣體不經過透平16作功發電。水 冷式冷凝器38可以產生熱水。
實施時，可將加熱系統和注油系統組成一個撬體或者貨櫃，發電系統 組成一個撬體或者貨櫃。運往工作現場，兩個撬體之間通過管接頭27、 28 連接就位即完成安裝。
實施時，可將由幾個加熱系統和注油系統組成的撬體或者貨櫃與若干 個發電系統組成的撬體或者貨櫃互相組合。
權利要求1.一種生物質發電裝置，由加熱系統、注油系統和發電系統組成；其特徵是所述加熱系統由導熱油鍋爐、過濾器、分油缸、上行循環泵、下行循環泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道組成；導熱油鍋爐內設置有集熱盤管，該集熱盤管的出口與油液上行管道的入口連接，集熱盤管的入口與油液下行管道的出口連接；所述過濾器、分油缸、上行循環泵串聯在油液上行管道上，所述下行循環泵、集油缸串聯在油液下行管道上；所述注油系統與油液下行管道並聯，注油系統由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲槽構成，注油管道跨接在所述油液下行管道的入口和出口之間，注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲槽依次串聯在注油管道上；所述發電系統由蒸發器、二次預熱器、透平、發動機、一次預熱器、冷凝器、工質循環泵組成，蒸發器的殼側出口通過工質氣相管道與透平的入口連通，透平的出口通過乏氣輸送管與一次預熱器的殼側入口連通，一次預熱器的殼側出口經過一號聯接管與冷凝器連通，冷凝器的冷凝液出口經過工質液相管道與一次預熱器的管側入口連通，一次預熱器的管側出口經過回程管與二次預熱器的殼側入口連通，二次預熱器的殼側出口經過二號聯接管與蒸發器的殼側入口連通；蒸發器的管側入口通過一號管接頭與油液上行管道的出口連接，蒸發器的管側出口通過三號聯接管與二次預熱器的管側入口連接，二次預熱器的管側出口通過二號管接頭與油液下行管道的入口連接；所述工質循環泵設置在工質液相管道上，所述油液下行管道、注油管道、工質氣相管道上設置有控制閥門。
2. 如權利要求1所述的一種生物質發電裝置，其特徵是所述工質氣相 管道與乏氣輸送管之間跨接有旁通管道，該旁通管道上設置有控制閥門。
3. 如權利要求1所述的一種生物質發電裝置，其特徵是所述分油缸與 集油缸之間設置有聯通管，該聯通管上設置有控制閥門。
4. 如權利要求1所述的一種生物質發電裝置，其特徵是所述冷凝器是 空冷式冷凝器或水冷式冷凝器。
專利摘要一種生物質發電裝置，由加熱系統、注油系統和發電系統組成；加熱系統由導熱油鍋爐、過濾器、分油缸、上行循環泵、下行循環泵、集油缸、油液上行管道、油液下行管道組成；過濾器、分油缸、上行循環泵串聯在油液上行管道上，下行循環泵、集油缸串聯在油液下行管道上；注油系統與油液下行管道並聯，注油系統由注油泵、膨脹槽、熱油泵、熱油儲槽構成，發電系統由蒸發器、二次預熱器、透平、發動機、一次預熱器、冷凝器、工質循環泵組成，工質循環泵設置在工質液相管道上，油液下行管道、注油管道、工質氣相管道上設置有控制閥門。本裝置採用雙工質雙循環系統，不需要水處理系統，不需要真空系統，傳熱效率高、熱負荷穩定、運行平穩、安全可靠。
文檔編號F01K25/00GK201277065SQ20082013966
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月29日 優先權日2008年10月29日
發明者郭清溫, 郭超然 申請人:郭清溫;郭超然