一種基于生物質(zhì)氣的分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于生物質(zhì)氣的分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國作為農(nóng)業(yè)大國，具有相當(dāng)豐富的生物質(zhì)能資源，每年可用于生產(chǎn)生物質(zhì)氣的資源約折合2.5億噸標準煤，能轉(zhuǎn)化當(dāng)量沼氣約1990億立方米，折合天然氣1200億立方米，相當(dāng)于我國2011年天然氣消費量1290億立方米的93%，按照2011年的能源消費總量(34.8億噸標準煤)計算，生物質(zhì)氣發(fā)展將使中國氣體能源消費的比重提高7%左右。另一方面，我國大部分農(nóng)戶還仍然延續(xù)著分散養(yǎng)殖的習(xí)慣。目前我國生豬分散養(yǎng)殖戶為1.07億戶，奶牛、肉牛0.18億戶，蛋肉雞1.17億戶，羊0.28億戶，役畜0.22萬戶，其糞便排放量每年則高達32億噸，如果不能適時處理將會極大的污染社會環(huán)境。
[0003]厭氧微生物分解生物質(zhì)中的有機物會產(chǎn)生大量沼氣，在沼氣的成分中，甲烷約占50% -70%，其余為二氧化碳和少量硫化氫等，此外還包含乙烷、甲苯等非甲烷有機化合物。沼氣是一種易燃、易爆的有毒氣體，其直接排入空氣將嚴重危害人體健康、破壞環(huán)境并加劇溫室效應(yīng)。同時，沼氣作為一種典型的生物質(zhì)氣可再生能源，具有燃燒產(chǎn)物污染小等優(yōu)點，I立方米沼氣完全燃燒能產(chǎn)生相當(dāng)于0.7千克無煙煤提供的熱量，利用沼氣發(fā)電不僅可解決電力短缺問題，又能減少甲烷等溫室氣體的排放，凈化空氣環(huán)境。再者，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)是一種建立在能量梯級利用概念基礎(chǔ)上的總能系統(tǒng)，其最大特點是可對不同品位的熱能實現(xiàn)綜合梯級利用，同時完成發(fā)電、制冷及供熱(包括供暖和熱水)三過程，就地滿足用戶的冷、熱、電需求，從而降低遠距離供能的傳輸損失，極大的提高社會經(jīng)濟效益及能源利用效率。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，聯(lián)供系統(tǒng)的一次能源利用率可達到75%-90%，目前已受到國內(nèi)外不同行業(yè)的廣泛青睞。因此，在農(nóng)村養(yǎng)殖場等具有豐富生物質(zhì)氣資源的場所推廣使用沼氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，對推動農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及建設(shè)社會主義新農(nóng)村具有重要意義。
[0004]然而一個不爭的事實是，目前我國農(nóng)村生物質(zhì)沼氣大多僅用于農(nóng)戶坎事，在非坎事時間則處于閑置狀態(tài)，從而造成了裝置、資金及資源的極大浪費，即便是現(xiàn)有的沼氣發(fā)電項目也均以大中型為主，缺少小型工程，基本沒有以沼氣為能源的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。小型(如30kW)的生物質(zhì)氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)非常適合我國分散式、小規(guī)模應(yīng)用的需求，發(fā)出的電力可滿足手工業(yè)、排灌以及邊遠地區(qū)的生活用電，同時也可極大的緩解農(nóng)村供熱難和局部環(huán)境污染的問題。顯而易見，我國對數(shù)十千瓦級生物質(zhì)氣冷熱電聯(lián)供分布式供能系統(tǒng)的需求十分緊迫，需求數(shù)量巨大。
[0005]小型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)一般指機組容量低于500kW，高于20kW的系統(tǒng)，以燃氣內(nèi)燃機或微型燃氣輪機為主要動力裝置，其中內(nèi)燃發(fā)電機組機因技術(shù)成熟、價格低廉和發(fā)電效率高等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于小型聯(lián)供系統(tǒng)。燃氣內(nèi)燃機的排煙作為高溫?zé)嵩打?qū)動溴化鋰吸收式機組，用于制冷或供熱，內(nèi)燃機的缸套水還可制取生活熱水。然而遺憾的是，現(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)電機組中的發(fā)電機大多通過風(fēng)扇風(fēng)冷，發(fā)電機廢熱被風(fēng)帶走，難以回收利用，從而未能最大程度彰顯聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能特性。
[0006]通過檢索發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的動力均來自于以天然氣為主的化石燃料，如專利號為200710021510.7 (申請日2007.4.18)提出了一種由天然氣驅(qū)動的小型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，還有采用生物質(zhì)固體成型燃料燃燒后的煙氣作為熱源的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，如專利號為201110345197.9 (申請日2011.11.04)介紹了一種由生物質(zhì)固體燃燒后的煙氣驅(qū)動的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，另外也有部分冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)動力源來自于太陽能，如專利號為200710041475.5 (申請日2007.5.31)的專利中聯(lián)供系統(tǒng)的動力來自于太陽能。尚未發(fā)現(xiàn)以生物質(zhì)沼氣為動力驅(qū)動源的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)以及針對發(fā)電機余熱回收的設(shè)計。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型為了解決上述問題，提出了一種基于生物質(zhì)氣的分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，本裝置通過燃氣內(nèi)燃機產(chǎn)生動力帶動發(fā)電機發(fā)電，同時將內(nèi)燃機產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ霟煔鉄崴弯寤囄帐嚼錅厮畽C組實現(xiàn)制冷、供熱。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種基于生物質(zhì)氣的分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括沼氣收集凈化部件、燃氣內(nèi)燃機、水冷發(fā)電機、煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組、換熱裝置及冷卻塔；其中，沼氣收集凈化部件連接燃氣內(nèi)燃機，燃氣內(nèi)燃機利用凈化后的沼氣驅(qū)動產(chǎn)生動力，帶動與其連接的水冷發(fā)電機進行發(fā)電，冷卻塔產(chǎn)生的冷卻水通過出水口進入煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組，燃氣內(nèi)燃機產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M入煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組，產(chǎn)生冷凍水和熱媒水用于制冷與供暖，煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組和水冷發(fā)電機均連接換熱裝置。
[0010]所述沼氣收集凈化部件，包括沼氣收集裝置和沼氣凈化裝置，沼氣收集裝置采集并儲存糞便發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣，通過煙管連接沼氣凈化裝置，沼氣凈化裝置連接第一三通閥的入口，第一三通閥的出口一側(cè)連接燃氣內(nèi)燃機，另一側(cè)連接補燃裝置。
[0011]所述補燃裝置對沼氣進行補燃，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過第三三通閥的出口、乏氣管進入煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組。
[0012]所述燃氣內(nèi)燃機通過凈化后的沼氣驅(qū)動，產(chǎn)生動力，通過輸出軸帶動水冷發(fā)電機發(fā)電，產(chǎn)生的煙氣通過第三三通閥、乏氣管進入煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組，所述水冷發(fā)電機通過發(fā)電機冷卻水進水管、出水管分別連接發(fā)電機換熱器的兩端。
[0013]所述燃氣內(nèi)燃機通過缸套水進水管、缸套水出水管分別連接缸套水換熱器，產(chǎn)生的熱水通過第二三通閥的一側(cè)出水口傳輸給用于提供生活熱水的管道，另一側(cè)出水口通過管道連接煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組的熱水入口。
[0014]所述換熱裝置包括缸套水換熱器、發(fā)電機換熱器和煙氣換熱器，缸套水換熱器、發(fā)電機換熱器通過管道連接，煙氣換熱器的一側(cè)入口連接煙氣型溴化鋰吸收式冷溫水機組的排氣管，煙氣換熱器的另一側(cè)入口連接常溫水管道，經(jīng)過換熱后產(chǎn)生熱水有另一側(cè)入口連接煙氣熱水由熱水管道排出，循環(huán)利用后的廢氣通過尾氣排出管排出。
[0015]燃氣內(nèi)燃機的動力由豬牛羊糞便、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物等發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣提供。發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣首先進入凈化裝置，因沼氣除含有甲烷外，還包括二氧化碳和少量硫化氫以及乙烷、甲苯等非甲烷有機化合物，這些物質(zhì)會導(dǎo)致燃燒不充分，凈化后可提高燃燒效率及可靠性，并減少空氣污染。
[0016]燃氣內(nèi)燃機產(chǎn)生動力通過輸出軸帶動水冷發(fā)電機發(fā)電，為用戶提供所需電能。常溫水通過常溫水進水管進入發(fā)電機冷卻水換熱器，初次增溫后的熱水再通過內(nèi)燃機缸套水換熱器完成二次換熱增溫。然后通過生活熱水出水管排出用于提供生活熱水，同時還可由吸收式制冷機熱水入口通入吸收式機組進行制冷、供熱。
[0017]燃氣內(nèi)燃機產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛闊嵩唇?jīng)乏氣管通入煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組，冷卻水通過冷卻塔出水口進入吸收式機組進行換熱，換熱后的冷卻水再通過冷卻塔進水口送回冷卻塔中進行冷卻，完成冷卻水循環(huán)。
[0018]煙氣熱水型溴化鋰吸收式機組根據(jù)用戶需求，如在夏季，冷媒水通過冷(熱)媒水入口進入吸收式機組，降溫后的冷媒水由吸收式機組的冷水出口排出用于制冷；如在冬季，升溫后的熱媒水經(jīng)吸收式機組的熱水出口排出用于供暖。當(dāng)燃氣內(nèi)燃機產(chǎn)生的高溫?zé)煔獠蛔阋灾迫∽銐蚶?熱)量時，將串聯(lián)回收內(nèi)燃機缸套水和發(fā)電機冷卻水產(chǎn)生的熱水通入吸收式機組以作補充。若仍無法滿足需求，再將一部分沼氣通入補燃裝置為吸收式機組提供額外熱量，以制取足夠的冷(熱)量。
[0019]本實用新型的工作原理為:以豬牛羊糞便、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物等發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作為聯(lián)供系統(tǒng)的能源，通過燃氣內(nèi)燃機產(chǎn)生動力驅(qū)動發(fā)電機以提供用戶所需電能。燃氣內(nèi)燃機產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ霟煔鉄崴弯寤囄帐綑C組實現(xiàn)制冷、供暖，同時凈化后的沼氣還可