太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統的製作方法
2023-10-22 12:28:37 2
專利名稱：太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用玻璃罩真空式槽式太陽能集熱器輔助燃煤機組的耦合發電系統，屬發電技術領域。
背景技術：
目前，火力發電在現有供電系統中仍佔據著主導地位，火力發電系統具有技術成熟，調節方便等優點，缺點是需要消耗大量的煤炭資源，且能量利用率低(熱效率在40%左右)、二氧化碳等有害氣體排放量大，對環境造成的汙染嚴重。火力發電廠的啟動鍋爐一般是新建電廠與首臺機組配套建設，其目的就是在首臺機組啟動過程中向啟動的機組供應蒸汽，而且機組由於故障停運再次啟動時，它可以提供鍋爐的啟動用蒸汽、汽輪機的軸封蒸汽、輔助蒸汽等。在電廠建成後，啟動鍋爐基本就失去 作用了。火力發電廠的輔汽聯箱是機組和全廠的公用汽的來源，向有關輔助設備和系統提供輔助蒸汽，以滿足機組啟動、正常運行、減負荷、甩負荷和停機等各種運行工況的要求。太陽能是一種資源非常豐富的可再生能源，太陽能發電系統因具有運行費用低、維護簡單、無噪聲、無汙染等優點而倍受人們的青睞。槽式太陽能熱發電系統現已實現了大規模商業化運行，這種發電系統利用許多分散布置且串聯或並聯在一起的槽型拋物面反射鏡聚焦太陽能並加熱工質，再經換熱產生相應參數的蒸汽。當系統集熱溫度高於400°C時，其集熱效率有所降低，例如當太陽輻射值為800W/m2』，溫度為500°C時的集熱效率比250°C的集熱效率降低約22. 5%。受幾何聚光比低及集熱溫度不高等條件的制約，槽式太陽能熱發電系統中動力子系統的熱功轉換效率偏低，其發電成本很難進一步降低。此外，太陽能發電系統還存在穩定性差的問題，在一定程度上限制了該發電技術的進一步發展。
發明內容
本發明的目的在於提供一種太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，它可以充分發揮兩種發電系統的優勢，有效提高系統發電的環保性和經濟性。本發明所稱問題是以下述技術方案實現的
一種太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，它包括燃煤鍋爐發電系統、太陽能集熱器場、循環泵和熱油換熱器，所述燃煤鍋爐發電系統包括發電機和依次串接的凝汽器、凝結水泵、多級低壓加熱器、除氧器、給水泵、多級高壓加熱器、燃煤鍋爐、汽輪機，所述汽輪機驅動發電機，其排汽進入凝汽器；所述太陽能集熱器場、循環泵與換熱器的油腔接成循環迴路；引自某級高壓加熱器入口端的部分給水經換熱器加熱後送至後級高壓加熱器或冷段再熱蒸汽入口或給水泵汽輪機入口。上述太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，構成中還包括輔汽聯箱，所述輔汽聯箱與換熱器的給水出口連接。上述太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，所述汽輪機由高壓缸、中壓缸和低壓缸串聯構成，所述高壓加熱器設置三級，所述低壓加熱器設置四級，高壓缸為第二級高壓加熱器和第三級高壓加熱器提供抽汽，中壓缸為除氧器和第一級高壓加熱器提供抽汽，低壓缸為四級低壓加熱器提供抽汽。上述太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，所述第一級高壓加熱器、第二級高壓加熱器、第三級高壓加熱器和除氧器間設置有疏水管道，第四級低壓加熱器、第三級低壓加熱器、第二級低壓加熱器、第一級低壓加熱器和凝汽器間設置有疏水管道。上述太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，所述太陽能集熱器場由多個槽式太陽能集熱器串聯或並聯而成。本發明所採用的拋物面槽式太陽能集熱器可選用美國Solargenix公司的SGX-I或 DS-I，Lus 公司的 LS-I、LS-2 或 LS-3。太陽能集熱場與燃煤機組新型耦合發電方式可以分為兩種即燃料節省型和功率增大型，燃料節省型即使燃煤機組在同樣發電量的情況下，利用太陽能集熱場加熱部分給水，在總發電量不變的情況下減少了燃煤機組的耗煤；功率增大型即使燃煤機組達到最大 發電量情況下，利用太陽能集熱場加熱部分給水，在達到最大發電量的情況下減少了單位發電量的能耗。該耦合發電方式採用換熱器與太陽能集熱場換熱避免了將太陽能集熱場與給水泵迴路直接相連可能產生的漏點；太陽能集熱場加熱的給水進入省煤器、再熱冷段的耦合方式減少了鍋爐的煤耗量或增大了鍋爐的出力，從而根據發電量的需求可以按照燃料節省型或功率增大型的方式運行。採用太陽能集熱場加熱的給水作為輔汽聯箱的汽源，既節省了啟動鍋爐的投資費用，減少了單純槽式太陽能熱發電的投資，又減少了原輔汽聯箱供汽源的抽汽；太陽能集熱場加熱的給水作為汽動給水泵汽輪機的汽源，減少了原汽動給水泵汽輪機汽源的抽汽量。本發明將太陽能集熱器場與傳統燃煤鍋爐發電系統有機結合在一起，充分發揮了太陽能和燃煤鍋爐發電系統的優勢，優化了能源結構，在保證供電穩定性的同時，大大降低了電廠的煤耗，減少了發電系統對環境造成的汙染，有利於國民經濟的持續性發展。
下面結合附圖對本發明作進一步詳述。圖I 圖5是太陽能集熱器與燃煤機組的五種連接示意圖。圖中各標號為1、燃煤鍋爐；2、高壓缸；3、中壓缸；4、低壓缸；5、發電機；6、輔汽聯箱；7、給水泵汽輪機；8、第三級高壓加熱器；9、第二級高壓加熱器；10、第一級高壓加熱器；11、給水泵；12、除氧器；13、第四低壓加熱器；14、第三低壓加熱器；15、第二低壓加熱器；16、第一低壓加熱器；17、軸封加熱器；18、凝結水泵；19、凝汽器；20、太陽能集熱器場
(20);21、換熱器；22、循環泵。
具體實施例方式圖I為本發明的第一種實施例，耦合發電系統由燃煤鍋爐I、汽輪機、發電機5、加熱器、太陽能集熱器場(20)、熱油換熱器21、輔汽聯箱6、給水泵11、除氧器12、凝汽器19、凝結水泵18等組成，其中太陽能集熱器場(20) 20由玻璃罩真空式槽式太陽能集熱器經過串並聯方式連接而成。該系統流程為從凝汽器19流出的凝結水經過凝結水泵18以及串聯的軸封加熱器17、第一級低壓加熱器16、第二級低壓加熱器15、第三級低壓加熱器14、第四級低壓加熱器13進行初次升溫升壓後，進入除氧器12除氧，之後經過給水泵11升壓，然後經過第一級高壓加熱器10、第二級高壓加熱器9進行升溫，抽取一部分給水進入換熱器21與太陽能集熱器場(20)進行熱交換，利用太陽能加熱到第三級高壓加熱器8的給水出口參數，支路在不同的運行方式下分別進入省煤器、再熱冷段、輔汽聯箱、給水泵汽輪機入口管路。其餘的給水經過第三級高壓加熱器8加熱後進入燃煤鍋爐I中設置的省煤器、爐膛、水冷壁和過熱器後達到鍋爐出口主蒸汽參數狀態，進入汽輪機高壓缸2、汽輪機中壓缸3、汽輪機低壓缸4做功，驅動發電機5發電，汽輪機的高壓缸、中壓缸和低壓缸設有抽汽口分別將抽汽引入高壓加熱器、除氧器和低壓加熱器，在這些設備中釋放出熱量後，通過疏水管路逐級自流分別流入上一級加熱器(圖I中虛線所示)，以便於回收疏水和熱量。當太陽能輻射強度能達到設計要求時，系統按照上述流程工作；當太陽能輻射強度降低時，通過調節換熱器21的進口流量，減少流經換熱器的流量(防止系統壓損及漏點)，增加進入各級加熱器的抽汽流量，保證高壓加熱器出口的給水參數；當輻射強度為零時，太陽能集熱器場(20)即退出運行，耦合發電系統按照純燃煤機組方式運行。在這種耦合式發電系統中，通過換熱器21的給水流量需要根據太陽能集熱器場(20)的面積而定。本耦合發電系統的第二種連接見圖2。圖2中換熱器21從第二級高壓加熱器的入 口引入，換熱器21的出口一支路接入第三級高壓加熱器的入口，換熱器另外一支路根據運行方式的不同分別進入再熱冷段、輔汽聯箱、給水泵汽輪機入口管路。其餘流程與第一種連接實施方式相同。本耦合發電系統的第三種連接見圖3。圖3中換熱器21從第一級高壓加熱器的入口引入，換熱器21的出口一支路接入第二級高壓加熱器的入口，換熱器另外一支路根據運行方式的不同分別進入再熱冷段、輔汽聯箱、給水泵汽輪機入口管路。其餘流程與第一種連接實施方式相同。本耦合發電系統的第四種連接見圖4。圖4中換熱器21從第二級高壓加熱器的入口引入，換熱器21的出口一支路接入第三級高壓加熱器的出口，換熱器另外一支路根據運行方式的不同分別進入再熱冷段、輔汽聯箱、給水泵汽輪機入口管路。其餘流程與第一種連接實施方式相同。本耦合發電系統的第五種連接見圖5。圖5中換熱器21從第一級高壓加熱器的入口引入，換熱器21的出口一支路接入第三級高壓加熱器的出口，換熱器另外一支路根據運行方式的不同分別進入再熱冷段、輔汽聯箱、給水泵汽輪機入口管路。其餘流程與第一種連接實施方式相同。
權利要求
1.一種太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，其特徵是，它包括燃煤鍋爐發電系統、太陽能集熱器場(20)、循環泵(22)和熱油換熱器(21)，所述燃煤鍋爐發電系統包括發電機(5)和依次串接的凝汽器(19)、凝結水泵(18)、多級低壓加熱器、除氧器(12)、給水泵(11)、多級高壓加熱器、燃煤鍋爐(I)、汽輪機，所述汽輪機驅動發電機(5)，其排汽進入凝汽器(19);所述太陽能集熱器場(20)、循環泵(22)與換熱器(21)的油腔接成循環迴路；弓丨自某級高壓加熱器入口端的部分給水經換熱器(21)加熱後送至後級高壓加熱器或冷段再熱蒸汽入口或給水泵汽輪機(7)入口。
2.根據權利要求I所述太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，其特徵是，它還包括輔汽聯箱(6 )，所述輔汽聯箱(6 )與換熱器(21)的給水出口連接。
3.根據權利要求I或2所述太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，其特徵是，所述汽輪機由高壓缸(2)、中壓缸(3)和低壓缸(4)串聯構成，所述高壓加熱器設置三級，所述低壓加熱器設置四級，高壓缸(2 )為第二級高壓加熱器(9 )和第三級高壓加熱器(8 )提供抽汽，中壓缸(3)為除氧器(12)和第一級高壓加熱器(10)提供抽汽，低壓缸(4)為四級低壓加熱器提供抽汽。
4.根據權利要求3所述太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，其特徵是，所述第一級高壓加熱器(10)、第二級高壓加熱器(9)、第三級高壓加熱器(8)和除氧器(12)間設置有疏水管道，第四級低壓加熱器(13)、第三級低壓加熱器(14)、第二級低壓加熱器(15)、第一級低壓加熱器(16)和凝汽器(19)間設置有疏水管道。
5.根據權利要求4所述太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，其特徵是，所述太陽能集熱器場(20 )由多個槽式太陽能集熱器串聯或並聯而成。
全文摘要
一種太陽能集熱器輔助燃煤機組耦合發電系統，它包括燃煤鍋爐發電系統、太陽能集熱器場、循環泵和熱油換熱器，所述燃煤鍋爐發電系統包括發電機和依次串接的凝汽器、凝結水泵、多級低壓加熱器、除氧器、給水泵、多級高壓加熱器、燃煤鍋爐、汽輪機，所述汽輪機驅動發電機，其排汽進入凝汽器；所述太陽能集熱器場、循環泵與換熱器的油腔接成循環迴路；引自某級高壓加熱器入口端的部分給水經換熱器加熱後送至後級高壓加熱器或冷段再熱蒸汽入口或給水泵汽輪機入口。本發明將太陽能集熱器場與傳統燃煤鍋爐發電系統有機結合在一起，在保證供電穩定性的同時，大大降低了電廠的煤耗，減少了發電系統對環境造成的汙染。
文檔編號F24J2/04GK102758746SQ201210221590
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月30日 優先權日2012年6月30日
發明者劉小貞, 李恆凡, 王繼選, 韓中合 申請人:華北電力大學(保定)