1.本实用新型属于新能源综合利用领域，特别涉及一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统。
背景技术：2.化石能源的枯竭及环境污染问题是世界范围内亟待解决的两大难题，以生物质为原料的可再生能源应运而生。生物质主要包含水生植物、农业废弃物、工业有机废物、生活垃圾、污水污泥、粪便等，是能够满足人类能源需求的最有价值最环保的原料之一。生物质资源丰富、环境友好且可持续、可再生性强，作为21世纪最具潜力的绿色能源物质，已经引起了国内外的广泛关注和利用。生物质气化是在部分缺氧且高温的条件下，将生物质转化为气态产物的过程，气化产生的合成气主要以h2、co、ch4以及部分co2和低碳烯烃类以及微量的含硫气体。其中氢气所占比例为20.2％～46.5％,一氧化碳所占比例为9.3％～36.8％，甲烷所占比例为6.8％～16.3％，二氧化碳比例为0.9％～16％，低碳烯烃所占比例为0％～6.3％。合成气中的氢气和甲烷是可以利用的可燃气体。合成气经过净化和脱碳后就可以通入固体燃料电池发电。固体燃料电池发电后废气中的余热可以利用。
3.为了实现能量的梯级利用，降低供热供电能耗，热电联产已经成为一种普遍的运行方式。目前,吸收式热泵多采用中压缸排汽作为吸收式热泵的高温热源,汽轮机的部分乏汽作为吸收式热泵的低温热源。现在,固体燃料电池发电产生的废气同样具有较高的余热,所以我们利用废气的余热,去驱动吸收式热泵工作。
4.本实用新型使用生物质气化炉产生合成气,利用合成气净化和脱碳系统,将合成气转化为氢气和甲烷,然后再通入固体燃料电池发电。由于固体燃料电池尾气有较高的余热,可以通入吸收式热泵进行余热利用,实现了能量的高效利用，符合能量梯级利用的原则。此外,本实用专利的另一个创新点在于通过固体燃料电池将合成气中的甲烷和氢气的化学能转化为电能。实现了热电联产的高效协同。
技术实现要素：5.本实用新型的目的是针对目前生物质燃料利用率较低的问题，电力供需不平衡问题和供热缺口较大的问题。通过燃烧生物质燃料产生的合成气,经过净化和脱碳后通入固体燃料电池发电。可以随时满足电网的调峰需求，增加了调峰的灵活性。由于固体燃料电池的废气具有较高的温度，可以采用此废气作为吸收式热泵的高温驱动热源，而热网回水在吸收式热泵中吸收热量供给用户热量。此系统有效的利用了丰富的生物质燃料，实现了热电的协调供应，提高了能量的利用率。
6.为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统主要包括生物质气化炉、净化器、脱碳器、固体燃料电池、储气罐、吸收式热泵等；其主要特征在于，生物质燃料经过气化炉燃烧后产生合成气，合成气经过冷凝器冷却后通入除尘器，再进入净化器进行净化。净化后的
气体进入压缩机压缩后通入过滤器，脱碳器除去合成气中的co2等气体。在用电高峰期，经过净化，脱碳的合成气通入固体燃料电池发电。在用电低估期，可以将多余的气体存入储气罐中。氢气和甲烷在固体燃料电池发电后产生的废气具有较高的温度。将废气的一部分用于维持脱碳的反应温度，另一部分进入吸收式热泵加热热网回水，为热用户供热。
8.本实用新型具有以下优点及有益效果：
9.通过合理利用生物质燃料在气化炉中产生的合成气减少了化石能源的使用，减少了温室气体的排放。经过净化和脱碳的合成气在固体燃料电池燃烧产生电力，能够有效的参与电网调峰。其次，固体燃料电池产生的废气具有较高的温度。废气余热可以加热热网回水为热用户供热。整个多联产系统，更加符合能量梯级利用的原则，更加协同高效。
附图说明
10.图1为一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统。
11.1-生物质气化炉、2-冷凝器、3-除尘器、4-净化器、5-压缩机、6
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过滤器、7-脱碳器、8-储气罐、9-固体氧化物燃料电池、10-阀门、11
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吸收式热泵。
具体实施方式
12.本实用新型提供了一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统，下面结合附图和具体实施方式对本系统工作原理做进一步说明。
13.图1为一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统。其特征在于，生物质气化炉1产生的合成气进入到冷凝器2冷却，然后进入除尘器3除去合成气中的固体颗粒，之后通入净化器4；合成气经过净化后进入压缩机5压缩后通入过滤器6再进入脱碳器7中脱碳；在用电高峰期将脱碳后气体通入固体燃料电池9发电。在用电低谷期将脱碳后气体通入储气罐8中储存，并通过阀门10控制气体的进入和排放。固体燃料带电池所排出的废气有较高的温度。把废气中的一部分通入脱碳器7中维持反应温度。另一部分通入吸收式热泵11加热热网回水，给热用户供热。放热后废气可以直接排放。
14.所述的生物质气化炉1产生的合成气的主要成分是甲烷、一氧化碳、氢气及二氧化碳，同时也含有一些氯化氢、硫化氢、二氧化硫等污染环境的气体，因此合成气需要冷却净化才能作为燃料使用。
15.所述的生物质气化炉1中垃圾从侧面投下，生物质中的可燃物质与气化剂(氧气、空气等)发生一系列氧化还原反应产生合成气。
16.所述的合成气净化系统主要是为了去除生物质气化炉1中产生的合成气中的粉尘和酸性物质，大量半径过大的颗粒的存在会使其他装置损坏，而酸性污染物会腐蚀压缩机5等机械，缩短整个系统的使用寿命。
17.所述的合成气净化系统主要包括除尘器3和净化器4。除尘器可以采用袋式除尘器、旋风除尘器以及电除尘器等，净化器中合成气脱酸可以采用干法、半干法和湿法脱酸。
18.所述的合成气脱碳系统主要包括压缩机5、过滤器6和脱碳器7。脱碳主要采用的方法是活化热碳酸钾法。它主要是利用碳酸钾溶液来二氧化碳发生反应变成碳酸氢钾实现对二氧化碳的吸收。反应的温度维持在100℃以下。
19.在用电高峰期，净化脱碳后产生的气体通入固体燃料电池直接发电，在用电低谷
期，将产生的气体通入储气罐8中储存。达到调峰的效果。
20.固体燃料电池的废气具有较高的温度。可以利用废气中的余热加热热网回水和维持脱碳反应的温度。实现了能量的梯级利用。
21.上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。
技术特征：1.一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统,其特征在于，生物质气化炉(1)出口的合成气与冷凝器(2)入口相连,经过冷却后冷凝器(2)出口与除尘器(3)入口相连，经过除尘处理后除尘器(3)出口与净化器(4)入口相连，经过净化处理后净化器(4)出口与压缩机(5)入口相连，经过加压处理后压缩机(5)出口与过滤器(6)入口相连，经过过滤处理后过滤器(6)出口与脱碳器(7)入口相连，经过脱碳处理后脱碳器(7)出口与阀门(10)入口相连，阀门(10)出口与储气罐(8)入口相连，储气罐(8)出口与阀门(10)入口相连，阀门(10)出口与固体燃料电池(9)入口相连，固体燃料电池(9)出口与吸收式热泵(11)入口相连，固体燃料电池(9)出口与脱碳器(7)入口相连。2.根据权利要求1所述的一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统，其特征在于冷凝器(2)出口与除尘器(3)入口相连，除尘器(3)出口与净化器(4)入口相连。3.根据权利要求1所述的一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统，其特征在于，净化器(4)出口与压缩机(5)入口相连，压缩机(5)出口与过滤器(6)入口相连，过滤器(6)出口与脱碳器(7)入口相连。4.根据权利要求1所述的一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统，其特征在于，脱碳器(7)出口与阀门(10)入口相连。5.根据权利要求1所述的一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统，其特征在于，吸收式热泵(11)尾气直接排放。
技术总结本实用新型公开了一种基于生物质气化的负碳排放热电联产系统。该系统主要包括生物质气化炉、冷凝器、过滤器、脱碳器、固体燃料电池、吸收式热泵等。该系统利用生物质气化炉焚烧生物质燃料产生的合成气，经过净化和脱碳两个步骤后通入固体燃料电池产生电能。由于固体氧化物燃料电池排气温度较高，可以再次利用。排气一部分可以为脱碳时提供一部分热量，剩余排气可以通入吸收式热泵作为高温热源，热网回水在热泵中吸收热量供给热网用户。本实用新型通过利用生物质合成气中的氢气甲烷实现了固体氧化物燃料电池发电，并且利用燃料电池尾气余热加热热网回水。实现了能量的梯级利用。实现了能量的梯级利用。实现了能量的梯级利用。
技术研发人员：张钟 李镓睿 陈衡
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2022/7/5
