一种园区生物质热电联供能源系统的制作方法

本发明涉及能源利用，特别是一种园区生物质热电联供能源系统。

背景技术：

1、现有的生物质能源利用存在着效率低、只侧重发电的特点，对地域范围限定的园区，单一发电无法满足园区综合的能源需求，所述综合能源需求同时包括电力和热水，当前生物质能源利用诸如麦秸秆一类生成生物质气体，然后用该生物质气体发电来辅助火电机组供电，并可以将发电并入电网帮助应对调峰。生物质原料制备生物质气体需要较为复杂工艺和较高的场地需求。不适宜制备可燃气体的生物质原料只能焚烧处理，不仅污染大而且浪费也很可惜。由于生物质原料本身存在的能量流密度低、分散性强特性，如采用统一运输集中一地使用生成气体用来发电或供热，设备技术复杂，使用成本高。因此需要有一种能就地消纳收集和利用生物质原料的供能系统，并纳入热电联供，减少污染同时提高生物质原料能源的利用率，满足包括园区家庭和工业用户在内的不同终端用户对电热能源的需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是针对园区生物质原料分散，不适宜统一运输集中发电和供热，以及生物质原料生成气体后发电技术复杂、成本高等技术问题，本发明提供一种园区生物质热电联供能源系统，所述能源系统可将分散的生物质原料进行就地消纳收集与使用，并将发电和供热相结合，给园区的家庭用户和工业用户灵活提供热电，进一步的还能在热电富裕的时候参与电网调峰，满足调峰期供热与发电需求。

2、本发明解决技术问题采用的技术方案：一种园区生物质热电联供能源系统，包括具有高压缸和中低压缸的汽机锅炉和燃烧生物质原料的生物质锅炉，高压缸和中低压缸上分别接有排蒸汽用的高压缸排汽管和汽轮机抽汽管，生物质锅炉接锅炉给水管并通过汽轮机蒸汽管输出蒸汽至高压缸，其特征是所述高压缸排汽管通过分支管连接给工业水系统供热水的热交换装置供热源蒸汽，生物质锅炉通过管路连接热交换装置供热源蒸汽，所述汽轮机抽汽管输出连接给家庭水系统供热水的换热器，热交换装置和换热器的热源出口通过管路连接同一凝汽器，工业水系统和家庭水系统的热水出口各自通过管路连接同一水罐，水罐通过管路输出给热交换装置和换热器供水。本发明在原有生物质锅炉提供蒸汽给汽机锅炉帮助发电基础上，通过管路分出部分蒸汽来做暖水供热，具体是将生物质锅炉和中低压缸的蒸汽各自用管路输出连接热交换装置和换热器，用换热方式给工业水系统和家庭水系统提供所需热水，热水用过后送回同一个水罐回收，循环供给热交换装置和换热器。

3、作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：所述生物质锅炉连接热交换装置的管路上设有蒸汽联箱，蒸汽联箱通过蒸汽联箱进汽管接高压缸排汽管。蒸汽联箱能够有效地提高蒸汽系统的效率和安全性，避免了不同蒸汽设备之间的互相干扰造成故障和事故，工作时蒸汽联箱输入来自生物质锅炉和/或高压缸的蒸汽，通过扩展对接多个不同蒸汽源给热交换装置提供热源，蒸汽联箱还能有效降低蒸汽系统维护和管理成本，提升运行效率及稳定性。

4、所述热交换装置包括沿蒸汽输送方向依序设置的蒸汽换热器和水式换热器，所述水罐接热交换装置的送水管路沿送水方向依序通过水式换热器和蒸汽换热器，蒸汽换热器的热水出口通过管路送往工业水系统。热交换装置由蒸汽换热和水式换热两道工序共同完成，蒸汽率先进入蒸汽换热器做第一次热交换，降温冷凝后进入水式换热器做第二次热交换，以充分利用蒸汽热量；相应的待升温供水先过水式换热器首次加热升温，然后过蒸汽换热器二次加热升温，再送往工业水系统。

5、所述水罐供水的管路沿输水方向依序设置过滤器和换热水泵，且换热水泵后的管路分成两个支路分别通往换热器和热交换装置。由于水罐内的水来自工业水系统和家庭水系统循环回来的供热水，水罐送出水先经滤器过滤，除去杂质后送往换热水泵升压后泵出，不仅利于输水管路畅通送水，还能减少循环热水中的杂质对换热水泵的损害。

6、所述过滤器的输出水路先分成多个并联的分支管后再汇合成一个集中管路，集中管路后段分成两个支路分别接换热器和热交换装置，所述换热水泵有多个且与并联的分支管数量相同，各换热水泵分设在并联的分支管上。换热水泵有多个，并且逐一安设在过滤器输出的并联支路上，提供更大流量的加压水，全部并联支路的水路加压后汇合到一个集中管路送往换热器和热交换装置，并联加压较串联加压，压力上升的慢且更平稳。

7、所述水罐输入连接一路来自补水箱的供水，所述补水箱输往水罐的水路上设有补水泵。水罐可以通过补水箱进行补水，应对在供热水循环过程中的水损耗，补水泵用于将补水箱的水泵入水罐。

8、所述热交换装置给工业水系统供热水的管路上设有一集中水箱，集中水箱连接一给水旁路支管补水，给水旁路支管上设有给水泵，给水旁路支管和锅炉给水管对接除盐给水管输入除盐水。集中水箱位于热交换装置与工业水系统之间的供水管路上，其可以贮存供热水，同时利用给水旁路支管补充水量和降低给工业水系统的供热水温。

9、所述集中水箱采用安装高度为3～5米的高位布置，且集中水箱与工业水系统之间的管路上设置供水泵。高位布置的集中水箱可以有效贮水，同时具备调节水量与稳定水压的效果；供水泵还能进一步对集中水箱输往工业水系统的供热水做增压处理，确保工业水系统有稳定的供热水输入。

10、所述高压缸排汽管通过连接再热器蒸汽管将蒸汽输往再热器。高压缸排汽管利用连接的再热器蒸汽管将蒸汽输送到再热器，再热器对做过功的蒸汽再次加热升温，使其能送回汽轮器的汽缸继续做功，提高蒸汽利用率。

11、所述再热器连接再热蒸汽管输出蒸汽，再热蒸汽管后段分成两路分别接中低压缸与供热源给热交换装置的分支管。经过再热器加热升温的蒸汽可以有两个用途，一路送去中低压缸继续做功用于发电，另一路作为热源送去给热交换装置加热水供给给工业水系统。

12、发明所述的园区生物质热电联供能源系统，改变了原来生物质锅炉通过生产沼气参与发电的低效利用，利用生物质锅炉将分散的生物质原料作就地消纳收集与使用，以燃烧方式加热水输出蒸汽，蒸汽可以根据需要直接送往发电的汽机锅炉帮助发电和/或利用换热设备生成热水，实现有选择的单一供热与热电联供，满足不同终端用户的能源需求，提供能源利用效率；实际使用中可以根据发电情况参与电网调峰，参与电网调峰，满足调峰时供热及发电需求，功能多、利用率高、调节性强。

技术特征：

1.一种园区生物质热电联供能源系统，包括具有高压缸(5)和中低压缸(6)的汽机锅炉和燃烧生物质原料的生物质锅炉(2)，高压缸(5)和中低压缸(6)上分别接有排蒸汽用的高压缸排汽管(5-1)和汽轮机抽汽管(6-1)，生物质锅炉(2)接锅炉给水管(1-1)并通过汽轮机蒸汽管(4)输出蒸汽至高压缸(5)，其特征是所述高压缸排汽管(5-1)通过分支管连接给工业水系统(16)供热水的热交换装置供热源蒸汽，生物质锅炉(2)通过管路连接热交换装置供热源蒸汽，所述汽轮机抽汽管(6-1)输出连接给家庭水系统(11)供热水的换热器(7)，热交换装置和换热器(7)的热源出口通过管路连接同一凝汽器(15)，工业水系统(16)和家庭水系统(11)的热水出口各自通过管路连接同一水罐(17)，水罐(17)通过管路输出给热交换装置和换热器(7)供水。

2.根据权利要求1所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述生物质锅炉(2)连接热交换装置的管路上设有蒸汽联箱(9)，蒸汽联箱(9)通过蒸汽联箱进汽管(5-3)接高压缸排汽管(5-1)。

3.根据权利要求1所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述热交换装置包括沿蒸汽输送方向依序设置的蒸汽换热器(13)和水式换热器(14)，所述水罐(17)接热交换装置的送水管路沿送水方向依序通过水式换热器(14)和蒸汽换热器(13)，蒸汽换热器(13)的热水出口通过管路送往工业水系统(16)。

4.根据权利要求1所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述水罐(17)供水的管路沿输水方向依序设置过滤器(19)和换热水泵(18)，且换热水泵(18)后的管路分成两个支路分别通往换热器(7)和热交换装置。

5.根据权利要求4所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述过滤器的输出水路先分成多个并联的分支管后再汇合成一个集中管路(22)，集中管路(22)后段分成两个支路分别接换热器(7)和热交换装置，所述换热水泵(18)有多个且与并联的分支管数量相同，各换热水泵(18)分设在并联的分支管上。

6.根据权利要求1所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述水罐(17)输入连接一路来自补水箱(20)的供水，所述补水箱(20)输往水罐(17)的水路上设有补水泵(20-1)。

7.根据权利要求1所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述热交换装置给工业水系统(16)供热水的管路上设有一集中水箱(10)，集中水箱(10)连接一给水旁路支管(1-2)补水，给水旁路支管(1-2)上设有给水泵(1-3)，给水旁路支管(1-2)和锅炉给水管(1-1)对接除盐给水管(1)输入除盐水。

8.根据权利要求7所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述集中水箱(10)采用安装高度为3～5米的高位布置，且集中水箱(10)与工业水系统(16)之间的管路上设置供水泵(12)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述高压缸排汽管(5-1)通过连接再热器蒸汽管(5-2)将蒸汽输往再热器。

10.根据权利要求9所述的园区生物质热电联供能源系统，其特征是所述再热器连接再热蒸汽管(21)输出蒸汽，再热蒸汽管(21)后段分成两路分别接中低压缸(6)与供热源给热交换装置的分支管。

技术总结
本发明涉及能源领域，特别是一种园区生物质热电联供能源系统。现有生物质燃料发电复杂、利用率低，分布的燃料集中利用成本高。为此本发明提供了一种园区生物质热电联供能源系统，以就地消纳收集和利用生物质原料，纳入热电联供，减少污染同时提高能源利用率，满足不同终端用户对电热能源的多样需求。本发明包括带高压缸和中低压缸及生物质锅炉，两个缸分别接高压缸排汽管和汽轮机抽汽管，生物质锅炉输蒸汽至高压缸，高压缸排汽管供蒸汽给工业水系统配套的热交换装置，生物质锅炉供蒸汽给热交换装置，汽轮机抽汽管接换热器给家庭水系统供热水，热交换装置和换热器接同一凝汽器，工业及家庭两水系统热水回一个水罐，水罐给热交换装置、换热器供水。

技术研发人员：王在华,王异成,蔡文方,楼可炜,叶琪超
受保护的技术使用者：杭州意能电力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21