專利名稱：生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能蓄熱裝置，特別為一種生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱方法及其裝置。
背景技術(shù)：
太陽能熱發(fā)電的蓄能系統(tǒng)是保證太陽能發(fā)電系統(tǒng)能日夜穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，良好的蓄能系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有三個(gè)功能在太陽輻射高峰時(shí)，能將多余的太陽能儲蓄起來，以備夜間供給發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用；在多云天氣蓄能系統(tǒng)應(yīng)輸出積蓄的能量彌補(bǔ)太陽能輻射的不足；在連續(xù)陰雨天氣或季節(jié)，蓄能系統(tǒng)應(yīng)輸出足夠的補(bǔ)充能源確保發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；就目前已有的太陽能蓄能系統(tǒng)還沒有一個(gè)可以滿足上述要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，而提供的一種將太陽能轉(zhuǎn)化成為中熱值燃?xì)獾纳镔|(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱方法及其裝置。
本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱的方法，它包括有太陽能采集器采集熱水的步驟，將太陽能采集器采集的熱水通過生物質(zhì)燃?xì)獾臒煔饧訜嵘伤羝鳛樯镔|(zhì)氣化的原料，在生物質(zhì)氣化爐中與生物質(zhì)發(fā)生氣化反應(yīng)，生成中熱值的燃?xì)獯鎯τ跉夤裰?，在沒有太陽的陰雨天或夜間，作為太陽能發(fā)電或供熱的輔助能源。
生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，它包括有太陽能采集器，熱水儲水裝置、換熱器、凈化器、儲氣柜、燃燒器、余熱回收換熱器，它還包括有熱管式氣化爐，其內(nèi)設(shè)有熱管，熱管式氣化爐上端設(shè)有出氣口，下端設(shè)有物料入口，所述的熱管式氣化爐外壁上設(shè)有煙氣夾套，熱管的吸熱段設(shè)在煙氣夾套內(nèi)，熱管的放熱段設(shè)在熱管式氣化爐內(nèi)，太陽能采集器與熱水儲水裝置連接，熱水儲水裝置通過換熱器與熱管式氣化爐內(nèi)連通，熱管式氣化爐的可燃?xì)?反應(yīng)氣)出口通過過濾器與儲氣罐連通，儲氣罐與燃燒器連通，燃燒器的出氣端一路通過管線、換熱器與熱管式氣化爐外的煙氣夾套連通，另一路與發(fā)電系統(tǒng)連接，熱管式氣化爐煙氣夾套的出氣口通過管線、余熱回收換熱器的出風(fēng)口與風(fēng)機(jī)連接。
發(fā)明的目的還可通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱的方法，它包括有太陽能采集器采集熱水的步驟，將太陽能采集器采集的120℃-250℃熱水通過熱管換熱器形成溫度為400℃-500℃水蒸汽，將水蒸汽與生物質(zhì)送入氣化爐中進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成中熱值17-21MJ/m3的可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w通過凈化程序后進(jìn)入儲氣柜，儲氣柜中的儲存氣體在太陽能供給不足的情況下進(jìn)入燃燒室，燃燒室燃燒后釋放的900℃-1000℃的高溫?zé)煔庖宦啡ヌ柲馨l(fā)電系統(tǒng)，一路通過換熱器進(jìn)入氣化爐的煙氣夾套經(jīng)過換熱后的650℃-700℃煙氣經(jīng)過冷水降溫后，通過風(fēng)機(jī)排除，加熱的冷水用于民用。
前述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱的方法，其中所述的生物質(zhì)為秸稈、木屑、果殼等廢棄生物質(zhì)。
前述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，其中所述的氣化爐中設(shè)置的換熱管為高溫?zé)峁芑蚵菪P管或列管形式的換熱管。
前述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，其中所述的高溫?zé)峁転榻饘兮c、鉀為工作液體的熱管。
前述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，其中所述的換熱器為高溫蛇形翅片管換熱器或列管式換熱器、板翅式換熱器。
前述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，其中所述的太陽能的采集器是塔式、槽式或復(fù)合拋物面集熱器。
本發(fā)明是將多余的太陽能熱水變?yōu)檎羝鳛樯镔|(zhì)氣化的原料與生物質(zhì)(秸稈、木屑、果殼等)在氣化爐中反應(yīng)得到中熱值的生物質(zhì)燃?xì)獯鎯τ跉夤褚詡鋺?yīng)用，也即將太陽能轉(zhuǎn)化成了中熱值燃?xì)?，既便于存儲也便于?yīng)用，而且在存儲和再次使用中沒有額外的損耗，它不僅可以很好地滿足上述三個(gè)要求，而且是一個(gè)簡單可靠的無公害的可再生能源組合利用系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)、和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)先實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋，這些實(shí)施例是參照附圖僅作為例子給出的。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)流程示意圖。
圖2為本發(fā)明高溫?zé)峁芄ぷ髟硎疽鈭D。
圖3為本發(fā)明蛇形翅片管換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的另一種形式的氣化爐結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一如圖1所示，本發(fā)明生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，它包括有太陽能采集器28，熱水儲水裝置23、蛇形翅片管換熱器4、凈化器9、儲氣柜6、燃燒器7、余熱回收換熱器17，太陽能的采集器28是塔式、槽式或復(fù)合拋物面集熱器，本裝置還包括有熱管式氣化爐1，其內(nèi)設(shè)有熱管2，所述的氣化爐1中設(shè)有的熱管2為高溫?zé)峁?。所述的高溫?zé)峁?為金屬鈉、鉀為工作液體的熱管。熱管式氣化爐上端設(shè)有出氣口24，下端設(shè)有物料入口25，所述的熱管式氣化爐外壁上設(shè)有煙氣夾套3，熱管的吸熱段26設(shè)在煙氣夾套3內(nèi)，熱管的放熱段27設(shè)在熱管式氣化爐內(nèi)，太陽能采集器28與熱水儲水裝置23連接，熱水儲水裝置23通過換熱器4的蛇形翅片管5與熱管式氣化爐1內(nèi)連通，所述的換熱器4為高溫蛇形翅片管換熱器、列管式換熱器、板翅式換熱器。熱管式氣化爐的蒸汽出口24通過凈化器9與儲氣罐6連通，儲氣罐6與燃燒器7連通，燃燒器7的出氣端一路通過管線、換熱器4與熱管式氣化爐外的煙氣夾套3連通，另一路與發(fā)電系統(tǒng)連接，煙氣夾套3的出氣口通過管線16、余熱回收換熱器17的出風(fēng)口與風(fēng)機(jī)21連接。圖1中，來自太陽能采集系統(tǒng)的多余熱水(或蒸汽)10，經(jīng)換熱器4在蛇形翅片管5內(nèi)被管外的高溫?zé)煔?3加熱到400-500℃作為生物質(zhì)氣化的原料，進(jìn)入熱管式氣化爐1與生物質(zhì)22進(jìn)行氣化反應(yīng)，其主反應(yīng)為，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度在700-850℃之間，反應(yīng)吸收的熱量以及氣化反應(yīng)溫度的維持由高溫?zé)峁?提供。具體結(jié)構(gòu)圖見圖2，圖中高溫?zé)峁?的吸熱段26在氣化爐的煙氣夾套3中，高溫?zé)煔?2流過熱管2，將熱量傳給熱管的吸熱段26，熱管內(nèi)部吸液芯中的鈉液體汽化吸收高溫?zé)煔鈧魅氲臒崃坎崃總鞯綗峁芊艧岫?7，放熱段27位于氣化爐1內(nèi)，熱管放出的熱量保證維持氣化爐內(nèi)的汽化溫度，并提供氣化反應(yīng)所需的熱量。水蒸汽11與生物質(zhì)22在氣化爐1內(nèi)，反應(yīng)后生成的中熱值(17-21MJ/m3)可燃?xì)?5，經(jīng)過凈化器9后，進(jìn)入儲氣柜6存儲。在太陽能供給不足時(shí)，儲氣柜6中的燃?xì)膺M(jìn)入燃燒器7，在燃燒室8內(nèi)燃燒形成高溫?zé)煔?4(900-1000℃)。高溫?zé)煔?4可進(jìn)入太陽能發(fā)電系統(tǒng)替代或補(bǔ)充太陽能熱能，煙氣的一部分13通過換熱器4加熱存儲太陽能的熱水使它產(chǎn)生高溫蒸汽11成為氣化爐內(nèi)生物質(zhì)氣化的原料，經(jīng)過換熱器4的煙氣12(850-900℃)進(jìn)入氣化爐的煙氣夾套3，將熱量傳給熱管2的吸熱段26，從煙氣夾套3排出的煙氣16進(jìn)入余熱回收換熱器17，加熱冷水18使之變?yōu)闊崴?9供民用，經(jīng)換熱器17降溫后的煙氣經(jīng)風(fēng)機(jī)21排放。
實(shí)施例二圖4是本發(fā)明氣化爐的另一種結(jié)構(gòu)形式。氣化爐1的爐膛分布為1和1，兩部分。1是生物質(zhì)22和水蒸汽11的流化反應(yīng)區(qū)，1’是生物質(zhì)可燃?xì)?5的灰塵沉降區(qū)。生物質(zhì)22由流化區(qū)1的上部加入，水蒸汽11由流化區(qū)1的下部噴孔30進(jìn)入流化區(qū)與生物質(zhì)22進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)后的灰渣由29溢出。生成的生物質(zhì)可燃?xì)?5帶出的灰渣在1’沉降區(qū)沉降。沉降區(qū)出口布置灰渣過濾板31。高溫?zé)煔?3在加熱室33內(nèi)將熱量傳給高溫?zé)峁?的吸熱段26。吸熱段26上有螺旋翅片32。高溫?zé)峁?將煙氣的熱量傳至位于氣化爐反應(yīng)區(qū)1內(nèi)的熱管放熱段27，以提供生物質(zhì)氣化所需的反應(yīng)熱，降溫后的煙氣16排出至余熱回收換熱器17。本實(shí)施例工作基本流程如實(shí)施例一雷同，在此不在贅述。
本方法包括有太陽能采集器采集熱水的步驟，將太陽能采集器采集的熱水通過生物質(zhì)燃?xì)獾臒煔饧訜嵘伤羝鳛樯镔|(zhì)氣化的原料，在生物質(zhì)氣化爐中與生物質(zhì)發(fā)生氣化反應(yīng)，生成中熱值的燃?xì)獯鎯τ跉夤裰?，在沒有太陽或夜間，作為太陽能發(fā)電或供熱的輔助能源。
本發(fā)明的太陽能存儲方式不僅適用于大型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，也適合于分散區(qū)域的太陽能熱電聯(lián)供系統(tǒng)，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的乏汽冷卻水也可回流到熱水儲水罐23中。
本發(fā)明將多余的太陽能產(chǎn)生高溫過熱蒸汽作為生物質(zhì)氣化的原料(水蒸汽氣化裝置)。在生物質(zhì)氣化爐中與生物質(zhì)(秸稈、木屑、樹皮、果殼等)發(fā)生還原反應(yīng)，生成CO、H2和CH4，燃?xì)鉄嶂悼蛇_(dá)17-21MJ/m3，水蒸汽氣化的主要反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此需要額外的熱源，熱源由高溫?zé)峁?以金屬鈉、鉀為工作液體的熱管)吸收燃?xì)鉄煔獾臒崃浚瑐魅霘饣癄t，保證反應(yīng)的正常進(jìn)行。這樣太陽能就成為生物質(zhì)燃?xì)獾囊徊糠执鎯τ跉夤褡鳛檩o助能源使用，是一種簡便高效而又可靠的蓄能方式。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱的方法，它包括有太陽能采集器采集熱水的步驟，其特征在于將太陽能采集器采集的熱水通過生物質(zhì)燃?xì)獾臒煔饧訜嵘伤羝鳛樯镔|(zhì)氣化的原料，在生物質(zhì)氣化爐中與生物質(zhì)發(fā)生氣化反應(yīng)，生成中熱值的燃?xì)獯鎯τ跉夤裰?，在沒有太陽的陰雨天或夜間，作為太陽能發(fā)電或供熱的輔助能源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱的方法，其特征在于將太陽能采集器采集的120℃-250℃熱水通過換熱器形成溫度為400℃-500℃水蒸汽，將水蒸汽與生物質(zhì)送入氣化爐中進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成中熱值17-21MJ/m3的可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w通過凈化程序后進(jìn)入儲氣柜，儲氣柜中的儲存氣體在太陽能供給不足的情況下進(jìn)入燃燒室，燃燒室燃燒后釋放的900℃-1000℃的高溫?zé)煔庖宦啡ヌ柲馨l(fā)電系統(tǒng)，另一路通過換熱器進(jìn)入氣化爐的煙氣夾套經(jīng)過換熱后的650℃-700℃煙氣經(jīng)過冷水降溫后，通過風(fēng)機(jī)排除，加熱的冷水用于民用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱的方法，其特征在于所述的生物質(zhì)為秸稈、木屑、果殼生物質(zhì)原料。
4.生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，它包括有太陽能采集器，熱水儲水裝置、換熱器、凈化器、儲氣柜、燃燒器、余熱回收換熱器，其特征在于它還包括有熱管式氣化爐，其內(nèi)設(shè)有熱管，熱管式氣化爐上端設(shè)有出氣口，下端設(shè)有物料入口，所述的熱管式氣化爐外壁上設(shè)有煙氣夾套，熱管的吸熱段設(shè)在煙氣夾套內(nèi)，熱管的放熱段設(shè)在熱管式氣化爐內(nèi)，太陽能采集器與熱水儲水裝置連接，熱水儲水裝置通過蛇形翅片管換熱器的蛇形翅片管與熱管式氣化爐內(nèi)連通，熱管式氣化爐的可燃?xì)獬隹谕ㄟ^過濾器與儲氣罐連通，儲氣罐與燃燒器連通，燃燒器的出氣端一路通過管線、換熱器與熱管式氣化爐外的煙氣夾套連通，另一路與發(fā)電系統(tǒng)連接，煙氣夾套的出氣口通過管線、余熱回收換熱器的出風(fēng)口與風(fēng)機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能蓄能方法，其特征在于所述的氣化爐中設(shè)有高溫?zé)峁芑蚵菪P管或列管形式的換熱管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，其特征在于所述的高溫?zé)峁転榻饘兮c、鉀為工作液體的熱管。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，其特征在于所述的換熱器為高溫蛇形翅片管換熱器、列管式換熱器、板翅式換熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱裝置，其特征在于所述的太陽能的采集器是塔式、槽式或復(fù)合拋物面集熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)氣化蓄能的太陽能蓄熱的方法及其裝置，它包括有太陽能采集器，換熱器、燃燒器、余熱回收換熱器，熱管式氣化爐，熱管式氣化爐內(nèi)設(shè)有熱管，所述的熱管式氣化爐外壁上設(shè)有煙氣夾套，熱管的吸熱段設(shè)在煙氣夾套內(nèi)，熱管的放熱段設(shè)在熱管式氣化爐內(nèi)，它將太陽能采集器采集的熱水通過換熱器形成水蒸汽，與生物質(zhì)送入氣化爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，生成可燃?xì)怏w進(jìn)入儲氣柜中，在太陽能供給不足的情況下進(jìn)入燃燒室燃燒后釋放高溫?zé)煔馊ヌ柲馨l(fā)電系統(tǒng)，燃燒室燃燒后釋放的煙氣還通過換熱器進(jìn)入氣化爐的煙氣夾套經(jīng)過換熱后經(jīng)過冷水降溫后，通過風(fēng)機(jī)排除，加熱的冷水用于民用。這樣太陽能就成為生物質(zhì)燃?xì)獾囊徊糠执鎯τ跉夤褡鳛檩o助能源使用，是一種簡便高效而又可靠的蓄能方式。
文檔編號C10B57/00GK1844313SQ20061003974
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者張紅, 陶漢中, 莊駿, 陳興元 申請人:南京工業(yè)大學(xué)