一种生物质、天然气和地源热泵耦合的冷热电三联供系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108981220A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201810519864.2(22)申请日2018.05.28(71)申请人长沙理工大学地址410114湖南省长沙市天心区万家丽南路2段960号长沙理工大学云塘校区(72)发明人张晓烽刘小波(51)Int.Cl.F25B15/00(2006.01)F25B30/06(2006.01)F25B30/02(2006.01)C10J3/00(2006.01)F02C3/04(2006.01)F02C3/22(2006.01)F02C6/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种生物质、天然气和地源热泵耦合的冷热电三联供系统(57)摘要本发明公开了一种生物质、天然气和地源热泵耦合的冷热电三联供系统，该冷热电三联供系统包括生物质气化子系统、生物质与天然气共燃的燃气透平发电子系统、烟气余热利用子系统和地源热泵子系统，主要设备包括第一空气压缩机、气化炉、第一换热器、第一水泵、第二换热器、第三换热器、净化除尘器、气体混合器、燃烧室、燃气透平、第二空气压缩机、回热器、烟气吸收式制冷机、第四换热器、第二水泵、地下换热器、蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀。本发明综合利用生物质、浅层地热能和天然气，通过三联供系统互补集成，实现了可再生能源与化石能源的高效利用。该系统总能效率高达65％以上，有利于进一步降低对化石能源的依赖，优化能源供应系统结构，实现环境可持续发展。CN108981220ACN108981220A权利要求书1/2页1.一种生物质、天然气和地源热泵耦合的冷热电三联供系统，其特征在于，该系统包括：生物质气化子系统，包括第一空气压缩机、气化炉、第一换热器、第一水泵、第二换热器、第三换热器和净化除尘器，其中第一空气压缩机，用于加压常温、常压空气，提高空气的压力；气化炉，用于第一换热器出口的高温高压空气、第二换热器出口高温高压水蒸气与生物质参与气化反应，生成生物质气，满足燃气透平燃料需求；第一换热器，利用气化炉出口生物质气的高温热能预热第一空气压缩机出口的高压空气，满足气化炉中生物质气化反应的需求；第一水泵，用于对常温、常压水进行加压处理，并通入到第二换热器中；第二换热器，利用第一换热器出口生物质气的高温热能产水蒸气，满足气化炉中生物质气化反应的需求；第三换热器，利用第二换热器出口生物质气热能产55℃左右热水，满足用户热需求；净化除尘器，用于出去第三换热器出口生物质气中灰分和冷凝水。生物质气与天然气共燃的燃气透平发电子系统，包括气体混合器、燃烧室、燃气透平、第二空气压缩机和回热器，其中气体混合器，用于将净化除尘器出口生物质气与天然气按一定比例混合，满足燃气透平发电需求；燃烧室，用于气体混合器出口混合的生物质气和天然气与回热器出口空气一起参与燃烧反应，生产高温高压烟气，驱动燃气透平做功发电；燃气透平，利用燃烧室出口的高温高压烟气做功发电，满足用户及三联供系统运行的电需求；第二空气压缩机，用于加压常温、常压空气，提高进入回热器的空气压力；回热器，利用燃气透平出口高温烟气热能预热第二空气压缩机出口高压空气，提高进入燃烧室的空气温度。烟气余热利用子系统，包括烟气吸收式制冷机和第四换热器，其中烟气吸收式制冷机，利用回热器出口烟气热能驱动制冷机运行，生产冷冻水，满足用户冷量需求；第四换热器，利用烟气吸收式制冷机出口烟气热能预热冷凝器出口35-50℃左右的中温水，生产55℃热水，满足用户热需求。地源热泵子系统，包括第二水泵、地下换热器、蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀，其中，第二水泵，用于对蒸发器出口的水进加压处理，并通入到地下换热器中；地下换热器，用于第二水泵出口的水与地下介质进行换热，提高地下换热器出口水的温度；蒸发器，利用地下换热器出口水的热能加热节流阀出口制冷剂，使得制冷剂达到饱和蒸汽状态；压缩机，利用燃气透平提供的功对蒸发器出口制冷剂进行加压处理，使得制冷剂达到过热状态；冷凝器，利用压缩机出口的制冷剂热能预热常温常压水至35-50℃左右的中温水，使得制冷剂达到饱和液体状态；节流阀，用于对冷凝器出口的制冷剂进行节流降温降压处理，使得制冷剂达到湿蒸汽状态。2.根据权利要求1所述的生物质、天然气和地源热泵耦合的冷热电三联供系统，其特征在于，该三联供系统采用天然气、生物质和浅层地热能作为输入燃料，属于多能源互补集成利用。3.根据权利要求1所述的生物质、天然气和地源热泵耦合的冷热电三联供系统，其特征在于，根据用户需求区域生物质与天然气储量，实现三联供系统输入生物质与天然气配比的灵活调节。4.根据权利要求1所述的生物质、天然气和地源热泵耦合的冷热电三联供系统，其特征在于，所述第三换热器中