申请/专利权人：哈尔滨锅炉厂有限责任公司

申请日：2018-10-31

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN109057903B

主分类号：F01K27/00

分类号：F01K27/00;F01K17/04;F03D9/25;F03G4/00;H02S10/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要：本发明提供一种新型能源岛系统，属于绿色能源应用技术领域。本发明包括可再生能源、动力系统、供热系统、制冷系统、污染物净化废弃物集中处理系统；地热能经过热泵后进入供热系统；动力系统将可再生能源转化为电能和热能；转化的电能一部分用于区域内供电，剩余部分的电能进入能量分级装置；能量分级装置分级后的能量用于为制冷系统和供热系统提供能量；区域内污泥和废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统进行净化，污染物净化废弃物集中处理系统在净化过程中产生电能和热能；净化过程中产生的电能和余热进入能量分级装置。本发明解决了现有城市能源利用率低，废弃物难于处理的问题。本发明可用于大型工业园区和城市能源利用。

主权项：1.一种新型能源岛系统，其特征在于，所述系统包括：可再生能源、动力系统、供热系统、制冷系统、污染物净化废弃物集中处理系统；所述可再生能源包括风能、太阳能、生物质能以及地热能；所述地热能经过热泵后进入供热系统，为供热系统提供能量；地热能采集过程中产生的污染物输送至污染物净化废弃物集中处理系统；所述动力系统用于将可再生能源中的风能、太阳能、生物质能转化为电能和热能；转化的电能一部分用于区域内供电，转化的热能与剩余部分的电能进入能量分级装置；能量转化后形成的废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统；所述能量分级装置用于实现将动力系统、污染物净化废弃物集中处理系统传递的电能、热能的储存与分级，能量分级装置分级后的能量用于为制冷系统和供热系统提供能量；所述制冷系统用于区域内制冷，所述供热系统用于区域内供热；区域内污泥和废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统进行净化，污染物净化废弃物集中处理系统在净化过程中产生电能和热能；净化过程中产生的电能和余热进入能量分级装置。

全文数据：一种新型能源岛系统技术领域本发明涉及一种能源岛系统。背景技术据预测和规划，为满足电力消费的增长，我国的火力发电装机容量将从2002年底的2.6420×108kW增加到2010年的4.9×108kW，到2020年将达约6.05×108kW。按照我国能源的资源条件，85％的一次能源来源于煤炭。如此大量的煤炭燃烧将会带来3个方面的影响：a.排放出大量的SO2、NOx、CO2及烟尘等，造成严重的环境污染；b.需要有巨大的煤炭运输能力，或占用目前有限的铁路资源，或加大公路运输基础投资；c.加大了电网调配能力，以及机组对峰谷负荷变化适应能力的技术要求。因此，单纯地建设新电厂，提高0能源利用率，不是整个地区能源系统发展并解决电力短缺的最佳经济方式，也不符合可持续发展的要求。在这样的形势和要求下，发展“火电厂循环经济”就成了电力企业提高效率和效益、安全、清洁、低碳和可持续发展的重要途径。发展火电厂循环经济是时代要求和现实选择，是电力行业自身发展的要求，同时也是建设生态环境的客观要求。火电厂发展循环经济的方向和技术很多，需要因地制宜，主要包括：热电联产，发电与其他产业融合构成循环经济，火电厂内“广义回热”的利用，耦合燃烧生物质、城市垃圾、污泥、工业固废等，电厂废弃物、排放物的综合利用，煤炭多级利用，发展循环经济，以及储能技术运用等。随着我国城市化的进程迅速推进，城市的电力、热力来源，废弃物处理问题日益引起重视，如何利用清洁能源，减少化石燃料的使用，以及城市垃圾、污泥等废弃物的处理，也是广大科研人员研究的重点。针对于为城市供能以及城市废弃物综合治理的系统，目前尚未有一个可以稳定、灵活供能并且把城市污染物综合治理的系统方案。现有的较为成熟的新能源发电技术包括风力发电、太阳能发电和生物质发电等，将多种功能方式综合，形成多能互补，既提高了功能系统的稳定性，又可以将余热利用进行制冷以及制热，构成“三联供系统”，符合“温度对口，能量梯级利用”原则。而城市产生的生活垃圾可以通过垃圾焚烧炉进行减量化、无害化、资源化和低成本化处理，使垃圾变废为宝；污泥可以干化处理，作为燃料进行焚烧发电供热。国内目前“能源岛”的概念主要局限于现场燃料的转换，致力于制冷、采暖、发电三者合而为一，忽略了多种可再生能源互补结合的绿色能源供应体系结构。“能源岛”是国际上近几年发展起来的一种新的能源供应概念和方式，它是一种将风能、太阳能、生物质污泥、垃圾能等多种可再生能源互补结合的绿色能源供应体系，初步建成以清洁能源为主、能源高效利用、污染物集中排放治理的“循环新区”。“能源岛”不依赖于外来热源、冷源甚至电源，以光热发电、风力发电为主导，燃机发电或燃煤发电作为补充，可全面消化城市或经济开发区的废弃物，形成能源补充与替代发电相结合，是一种能够实现城市建设零排放的独立系统。这一概念的实现，可大幅度提高能源利用效率，减少碳排放及有害气体的产生，形成自我净化的生态系统，是未来能源的发展趋势。发明内容本发明为解决现有城市能源利用率低，废弃物难于处理的问题，提供了一种新型能源岛系统。本发明所述一种新型能源岛系统，包括：可再生能源、动力系统、供热系统、制冷系统、污染物净化废弃物集中处理系统；所述可再生能源包括风能、太阳能、生物质能以及地热能；所述地热能经过热泵后进入供热系统，为供热系统提供能量；地热能采集过程中产生的污染物输送至污染物净化废弃物集中处理系统；所述动力系统用于将可再生能源中的风能、太阳能、生物质能转化为电能和热能；转化的电能一部分用于区域内供电，转化的热能与剩余部分的电能进入能量分级装置；能量转化后形成的废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统；所述能量分级装置用于实现将动力系统、污染物净化废弃物集中处理系统传递的电能、热能的储存与分级，能量分级装置分级后的能量用于为制冷系统和供热系统提供能量；所述制冷系统用于区域内制冷，所述供热系统用于区域内供热；区域内污泥和废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统进行净化，污染物净化废弃物集中处理系统在净化过程中产生电能和热能；净化过程中产生的电能和余热进入能量分级装置。本发明最为突出的特点和显著的有益效果是：本发明所涉及的一种新型能源岛系统，在原有“能源岛”的基础上增加了能源结构合理性、能源自给自足的理念。结合了生物质与燃煤耦合发电技术、垃圾与燃煤耦合发电技术、污泥干化与煤电耦合技术和太阳能光热发电与煤电耦合技术等可再生能源项目，各种可再生能源综合利用进行多能互补，整体提高了能源的利用率，实现了区域内能源的100％自给自足；同时，废弃物集中处理、利用，实现了零排放污染物。可以运用于大型工业园区和重点城市周边。附图说明图1为本发明结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种新型能源岛系统，具体包括：可再生能源、动力系统、供热系统、制冷系统、污染物净化废弃物集中处理系统；所述可再生能源包括风能、太阳能、生物质能以及地热能；所述地热能经过热泵后进入供热系统，为供热系统提供能量；地热能采集过程中产生的污染物输送至污染物净化废弃物集中处理系统；热泵是利用高品位的能源电能、机械能和高温热能作为驱动力把热量从低温向高温输送的设备，这样就可以把乏汽的低品位余热变为直接可利用的中温热源。本实施方式中采用土壤耦合热泵。所述动力系统用于将可再生能源中的风能、太阳能、生物质能转化为电能和热能；转化的电能一部分用于能源岛区域能源岛一般是运用于大型工业园区或城市周边内供电，转化的热能与剩余部分的电能进入能量分级装置；能量转化后形成的废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统；所述能量分级装置用于实现将动力系统、污染物净化废弃物集中处理系统传递的电能、热能的储存与分级，能量分级装置分级后的能量用于为制冷系统和供热系统提供能量；所述制冷系统用于区域内制冷，所述供热系统用于区域内供热；区域内污泥和废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统进行净化，污染物净化废弃物集中处理系统在净化过程中产生电能和热能；净化过程中产生的电能和余热进入能量分级装置。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述动力系统包括生物质发电装置、风能发电装置以及太阳能发电装置。本实施例中可以采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司在常山生物质气化与燃煤耦合发电技术为依托制作的生物质发电装置。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述污染物净化废弃物集中处理系统包括垃圾污泥处理装置和污染物净化装置；所述垃圾污泥处理装置用于对区域内的污泥和废弃物进行综合处理，同时，并产生电能、热能以及废气比如将焚烧能够发电发热，其中，综合处理产生的电能和热能输送至能量分级装置，综合处理产生的废气输送至污染物净化装置；所述污染物净化装置用于对垃圾污泥处理装置产生的废气进行净化；整体实现了对外“零排放”。由于区域内污染物和排放物都是在能源岛区域内处理，因此可以降低运输成本，同时污染物处理的过程，消耗的能量都来源于岛内能量系统，不需要额外的成本投入。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是，所述能量分级装置采用冷热电三联供。冷热电三联供包括储能及制冷装置具体包括三部分储热罐、吸收式制冷机、飞轮储能装置。储能和制冷装置利用电能和功能系统的余热进行储能和制冷，其中储热罐可以在热用户需求较低的情况下进行储热，热负荷大时，余热直接为热用户供热；吸收式制冷机可以利用余热进行制冷；飞轮储能装置可以在电负荷需求较低的情况下储存电能，当电需求较大时，分布式供能系统和垃圾、污泥处理系统发出的电直接供给用户，设置储能装置可以提高系统供能的灵活性和稳定性。电能和余热经过储能和制冷装置后为城市及经济开发区等用户提供了冷热电。其他步骤及参数与具体实施方式三相同。本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

权利要求：1.一种新型能源岛系统，其特征在于，所述系统包括：可再生能源、动力系统、供热系统、制冷系统、污染物净化废弃物集中处理系统；所述可再生能源包括风能、太阳能、生物质能以及地热能；所述地热能经过热泵后进入供热系统，为供热系统提供能量；地热能采集过程中产生的污染物输送至污染物净化废弃物集中处理系统；所述动力系统用于将可再生能源中的风能、太阳能、生物质能转化为电能和热能；转化的电能一部分用于区域内供电，转化的热能与剩余部分的电能进入能量分级装置；能量转化后形成的废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统；所述能量分级装置用于实现将动力系统、污染物净化废弃物集中处理系统传递的电能、热能的储存与分级，能量分级装置分级后的能量用于为制冷系统和供热系统提供能量；所述制冷系统用于区域内制冷，所述供热系统用于区域内供热；区域内污泥和废弃物输送至污染物净化废弃物集中处理系统进行净化，污染物净化废弃物集中处理系统在净化过程中产生电能和热能；净化过程中产生的电能和余热进入能量分级装置。2.根据权利要求1所述一种新型能源岛系统，其特征在于，所述动力系统包括生物质发电装置、风能发电装置以及太阳能发电装置。3.根据权利要求1或2所述一种新型能源岛系统，其特征在于，所述污染物净化废弃物集中处理系统包括垃圾污泥处理装置和污染物净化装置；所述垃圾污泥处理装置用于对区域内的污泥和废弃物进行综合处理，并产生电能、热能以及废气，其中，综合处理产生的电能和热能输送至能量分级装置，综合处理产生的废气输送至污染物净化装置；所述污染物净化装置用于对垃圾污泥处理装置产生的废气进行净化。4.根据权利要求3所述一种新型能源岛系统，其特征在于，所述能量分级装置采用冷热电三联供。

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