1.本實用新型屬于多能互補技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.由于我國能源結(jié)構(gòu)長期以煤為主，油氣對外依存度高，能源清潔低碳轉(zhuǎn)型要求緊迫。當(dāng)前，國家對能源節(jié)約利用愈加重視，總書記在第75屆聯(lián)合國大會上提出“碳達峰、碳中和”目標(biāo)，可再生能源系統(tǒng)應(yīng)多元發(fā)展，使區(qū)域綜合能源更高效、更綠色、更經(jīng)濟、更智能。

3.隨著生物質(zhì)發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、沼氣發(fā)電等技術(shù)的發(fā)展，固體廢棄物無害化、減量化、資源化處置前景廣闊。經(jīng)過幾十年的研發(fā)應(yīng)用，我國目前已有大中型沼氣工程2000多座，沼氣發(fā)酵不僅可將農(nóng)林生物質(zhì)、有機生活垃圾、畜禽糞便等固體廢棄物回收利用，還可以產(chǎn)生發(fā)電和供熱收益，促進節(jié)能減排的發(fā)展。

4.此外，太陽能和地?zé)崮芤蚯鍧嵉土?、能量巨大等特點愈發(fā)受到青睞，用于發(fā)電與供熱的利用技術(shù)也日益成熟，但因能量來源的特殊性而使其具有時間、空間的間歇性與不均勻性。為應(yīng)對這一缺點，儲熱技術(shù)應(yīng)運而生，以解決熱能供求在時間上不匹配的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本實用新型針對可再生能源多能互補耦合利用問題，提供了一種集成生物質(zhì)能、太陽能和地?zé)崮艿臒犭娐?lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)，通過將生物質(zhì)沼氣、太陽能與地?zé)崮艿鸟詈霞?，實現(xiàn)對中溫太陽能和中淺層地?zé)崮艿母咝Ю?，并對沼氣?nèi)燃機排出的煙氣余熱進行合理回收，促進可再生能源的消納和有機固廢的資源化利用。

6.為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提供一種熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括蓄熱水罐、沼氣發(fā)電系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)、地?zé)崂孟到y(tǒng)、供熱系統(tǒng)；所述的沼氣發(fā)電系統(tǒng)包括順次連接的發(fā)酵罐、沼氣預(yù)處理裝置、內(nèi)燃機和發(fā)電機，還包括連接內(nèi)燃機的煙氣換熱器，蓄熱水罐中的冷水管路連接內(nèi)燃機缸套冷卻水管路、煙氣換熱器換熱管路，最后回到蓄熱水罐，蓄熱水罐中的熱水管路連接發(fā)酵罐保溫?zé)嵩垂苈泛蠡氐叫顭崴?；所述的太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器和其連接的導(dǎo)熱油管路，導(dǎo)熱油管路連接蓄熱水罐內(nèi)的對應(yīng)的換熱管路?。凰龅?zé)崂孟到y(tǒng)包括通過管路依次連接的地?zé)峋?、地?zé)嵫h(huán)水泵、蓄熱水罐的換熱管路ⅱ和回灌井；所述供熱系統(tǒng)包括熱網(wǎng)加熱器，蓄熱水罐的換熱管路ⅲ連接熱網(wǎng)加熱器，熱網(wǎng)加熱器通過熱網(wǎng)回水管路連接熱用戶。

7.進一步地，所述沼氣預(yù)處理裝置和內(nèi)燃機之間設(shè)置支路連接火炬燃燒器。

8.進一步地，所述煙氣換熱器依次連接煙氣處理裝置、煙囪。

9.本實用新型具有以下優(yōu)點和效果：

10.(1)通過蓄熱水罐將地?zé)嵫b置與太陽能集熱器收集到的能量進行存儲，增加了對清潔能源地?zé)崮?、太陽能的利用，促進節(jié)能減排；

11.(2)通過發(fā)酵罐對農(nóng)林生物質(zhì)、有機生活垃圾、畜禽糞便、廚余垃圾等固體廢棄物回收利用，對改善環(huán)境起積極作用；

12.(3)蓄熱水罐存儲的熱量可在太陽能與地?zé)崮懿桓辉５臅r間段使用，解決了能量利用間歇性的問題；

13.(4)沼氣發(fā)電與蓄熱水罐存儲的熱量分別可用于為廠區(qū)及周邊居民供電與供暖，帶來可觀的經(jīng)濟效益。

附圖說明

14.圖1為本實用新型熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)示意圖。

15.圖中：1、蓄熱水罐；2、熱水泵?。?、發(fā)酵罐；4、沼氣預(yù)處理裝置；5、內(nèi)燃機；6、火炬燃燒器；7、發(fā)電機；8、煙氣換熱器；9、煙氣處理裝置；10、煙囪；11、冷水泵；12、地?zé)峋?3、地?zé)嵫h(huán)水泵；14、回灌井；15、導(dǎo)熱油泵；16、太陽能集熱器；17、熱水泵ⅱ；18、熱網(wǎng)加熱器；19、導(dǎo)熱油管路；20、熱網(wǎng)供水管路；21、熱網(wǎng)回水管路；

16.101、換熱管路?。?02、換熱管路ⅱ；103、換熱管路ⅲ。

17.圖中：____水管路；.................煙氣管路；-·-·-·-沼氣管路；

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導(dǎo)熱油管路。

具體實施方式

18.本實用新型提出了一種熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)，本實施例熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)集成沼氣、太陽能和地?zé)崮?，多種可再生能源互補耦合利用，下面結(jié)合附圖1和實例給予說明。

19.如圖1所示的一種熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括蓄熱水罐1、沼氣發(fā)電系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)、地?zé)崂孟到y(tǒng)、供熱系統(tǒng)；沼氣發(fā)電系統(tǒng)包括熱水泵ⅰ2、發(fā)酵罐3、沼氣預(yù)處理裝置4、內(nèi)燃機5、火炬燃燒器6、發(fā)電機7、煙氣換熱器8、煙氣處理裝置9、煙囪10、冷水泵11；太陽能集熱部分包括導(dǎo)熱油泵15和太陽能集熱器16；地?zé)崂貌糠职ǖ責(zé)峋?2、地?zé)嵫h(huán)水泵13、回灌井14；所述的供熱部分包括熱水泵ⅱ17和熱網(wǎng)加熱器18。

20.沼氣發(fā)電系統(tǒng)包括順次連接的發(fā)酵罐3、沼氣預(yù)處理裝置4、內(nèi)燃機5和發(fā)電機，有機生物質(zhì)在發(fā)酵罐3中厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)沼氣預(yù)處理裝置4過濾后進入內(nèi)燃機5，內(nèi)燃機5與發(fā)電機7相接；內(nèi)燃機5尾部煙氣依次經(jīng)過煙氣換熱器8、煙氣處理裝置9后經(jīng)煙囪10達標(biāo)排放；另有一條支路從沼氣預(yù)處理裝置4連接至火炬燃燒器6；蓄熱水罐1中的熱水管路連接發(fā)酵罐3保溫?zé)嵩垂苈泛蠡氐叫顭崴?，熱水通過熱水管路上的熱水泵ⅰ2，進入發(fā)酵罐3作為保溫?zé)嵩?；蓄熱水?中的冷水管路連接內(nèi)燃機5缸套冷卻水管路、煙氣換熱器8換熱管路，最后回到蓄熱水罐1，冷水通過冷水管路上的冷水泵，進入內(nèi)燃機5作為缸套冷卻水，然后進入煙氣換熱器8中與內(nèi)燃機5的尾部煙氣換熱，升溫后返回蓄熱水罐1。

21.太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器16和其連接的導(dǎo)熱油管路19，太陽能集熱器16的導(dǎo)熱油管路連接蓄熱水罐內(nèi)的對應(yīng)的換熱管路ⅰ101，導(dǎo)熱油管路將太陽能集熱器16的熱量傳遞到蓄熱水罐1內(nèi)。

22.所述地?zé)崂孟到y(tǒng)包括通過管路依次連接的地?zé)峋?2、地?zé)嵫h(huán)水泵13、蓄熱水罐1的換熱管路ⅱ102和回灌井14；所述供熱系統(tǒng)包括熱網(wǎng)加熱器18，蓄熱水罐1的換熱管路ⅲ103連接熱網(wǎng)加熱器18，熱網(wǎng)加熱器18通過熱網(wǎng)供水管路20、熱網(wǎng)回水管路21連接熱用戶。

23.地?zé)崂孟到y(tǒng)包括通過管路依次連接的地?zé)峋?2、地?zé)嵫h(huán)水泵13、蓄熱水罐1的

換熱管路ⅱ102和回灌井14，地?zé)嵫h(huán)水在中淺層地?zé)嵩次鼰嵘郎睾笠来谓?jīng)過地?zé)峋?2、地?zé)嵫h(huán)水泵13進入蓄熱水罐1，將熱量儲存于蓄熱水罐1后再經(jīng)回灌井14回到地下。

24.供熱系統(tǒng)包括熱網(wǎng)加熱器18，蓄熱水罐1的換熱管路ⅲ103連接熱網(wǎng)加熱器18，熱網(wǎng)加熱器通過熱網(wǎng)回水管路連接熱用戶，蓄熱水罐1中的熱水經(jīng)熱水泵ⅱ17進入熱網(wǎng)加熱器18中加熱熱網(wǎng)進水，換熱完成后返回蓄熱水罐1，熱網(wǎng)回水在熱網(wǎng)加熱器18中升溫后供給熱用戶。

25.發(fā)酵罐3中發(fā)酵的有機生物質(zhì)可以采用農(nóng)林生物質(zhì)、有機生活垃圾、畜禽糞便等，根據(jù)情況可以采用其中的一種或至少兩種的組合。

26.蓄熱水罐1共有兩個熱源、兩個熱水出口和一個冷水出口；兩個熱源用于蓄熱水罐1中水的加熱；蓄熱水罐1中的熱水用于發(fā)酵罐3的保溫和熱網(wǎng)水的加熱；蓄熱水罐1中的冷水用于內(nèi)燃機5缸套的冷卻。

27.下面結(jié)合實施例對具體控制過程進行舉例說明：

28.農(nóng)林生物質(zhì)、有機生活垃圾、畜禽糞便等有機生物質(zhì)含量較高的固體廢棄物中的一種或者至少兩種的組合在發(fā)酵罐3中厭氧發(fā)酵，一般采取產(chǎn)氣速率較大、效率較高的中溫發(fā)酵，發(fā)酵溫度保持在40～50℃，蓄熱水罐1中的熱水可用作發(fā)酵罐3的保溫?zé)嵩?。發(fā)酵罐3產(chǎn)生的沼氣經(jīng)沼氣預(yù)處理裝置4過濾提純并暫時儲存，在監(jiān)測裝置實時控制下保證定量的沼氣供入內(nèi)燃機5，多余的沼氣在火炬燃燒器6中燃燒消耗。沼氣在內(nèi)燃機5中燃燒釋放能量，一部分轉(zhuǎn)化為機械能帶動發(fā)電機7發(fā)電，還有很大部分能量以熱的形式隨尾部煙氣排出內(nèi)燃機5，通過加熱冷水而得到回收。換熱后的煙氣在煙氣處理裝置9中處理后經(jīng)煙囪10排放。

29.太陽能集熱器16吸收太陽輻照的熱量給內(nèi)部傳熱工質(zhì)導(dǎo)熱油加熱，導(dǎo)熱油流入蓄熱水罐1中貯存熱量，再通過導(dǎo)熱油泵15加壓后流回太陽能集熱器16中繼續(xù)吸熱。

30.地?zé)嵫h(huán)水在地?zé)峋?2中吸收中淺層地?zé)嵩吹臒崃慷郎兀诘責(zé)嵫h(huán)水泵13的驅(qū)動下前往蓄熱水罐1中貯存熱量，放熱后的循環(huán)水再沿回灌井14回到地下完成循環(huán)。

31.蓄熱水罐1中的冷水前往內(nèi)燃機5冷卻缸套，被導(dǎo)熱油和地?zé)嵫h(huán)水加熱的熱水被用于發(fā)酵罐3的保溫和熱網(wǎng)加熱器18中熱網(wǎng)水的加熱。

32.此外，需要說明的是，本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。技術(shù)特征：

1.一種熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括蓄熱水罐(1)、沼氣發(fā)電系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)、地?zé)崂孟到y(tǒng)、供熱系統(tǒng)；所述的沼氣發(fā)電系統(tǒng)包括順次連接的發(fā)酵罐(3)、沼氣預(yù)處理裝置(4)、內(nèi)燃機(5)和發(fā)電機，還包括連接內(nèi)燃機的煙氣換熱器，蓄熱水罐(1)中的冷水管路連接內(nèi)燃機(5)缸套冷卻水管路、煙氣換熱器(8)換熱管路，最后回到蓄熱水罐(1)，蓄熱水罐(1)中的熱水管路連接發(fā)酵罐(3)保溫?zé)嵩垂苈泛蠡氐叫顭崴?1)；所述的太陽能集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器(16)和其連接的導(dǎo)熱油管路，導(dǎo)熱油管路連接蓄熱水罐內(nèi)的對應(yīng)的換熱管路ⅰ(101)；所述地?zé)崂孟到y(tǒng)包括通過管路依次連接的地?zé)峋?12)、地?zé)嵫h(huán)水泵(13)、蓄熱水罐(1)的換熱管路ⅱ(102)和回灌井(14)；所述供熱系統(tǒng)包括熱網(wǎng)加熱器，蓄熱水罐(1)的換熱管路ⅲ(103)連接熱網(wǎng)加熱器(18)，熱網(wǎng)加熱器通過熱網(wǎng)回水管路連接熱用戶。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，所述沼氣預(yù)處理裝置(4)和內(nèi)燃機(5)之間設(shè)置支路連接火炬燃燒器(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣換熱器依次連接煙氣處理裝置(9)、煙囪(10)。

技術(shù)總結(jié)

本實用新型提供一種熱電聯(lián)產(chǎn)及蓄熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括蓄熱水罐、沼氣發(fā)電系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)、地?zé)崂孟到y(tǒng)、供熱系統(tǒng)；所述的沼氣發(fā)電系統(tǒng)，太陽能集熱系統(tǒng)、地?zé)崂孟到y(tǒng)、供熱系統(tǒng)都與蓄熱水罐連接，綜合利用多種能源，通過蓄熱水罐將地?zé)嵫b置與太陽能集熱器收集到的能量進行存儲，增加了對清潔能源地?zé)崮?、太陽能的利用，促進節(jié)能減排；蓄熱水罐存儲的熱量可在太陽能與地?zé)崮懿桓辉５臅r間段使用，解決了能量利用間歇性的問題。了能量利用間歇性的問題。了能量利用間歇性的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王澤鵬 郭旭 張磊

受保護的技術(shù)使用者：中國電力工程顧問集團東北電力設(shè)計院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.07

技術(shù)公布日：2022/1/28