CN101270675A - 太阳能和燃煤机组混合的热发电系统 - Google Patents

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侯宏娟
杨志平
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本发明涉及发电系统,特别涉及采用太阳能热量代替燃煤机组锅炉部分燃煤热量的一种太阳能集热器场和燃煤机组混合的热发电系统。凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、并联在一起的太阳能集热器场和燃煤锅炉、汽轮机依次串联,汽轮机驱动发电机且排汽排往所述凝汽器。凝结水自凝汽器流出后进入加热器进行升温、升压,除氧器除氧,而后通过太阳能集热器场加热到饱和汽状态后进入燃煤锅炉或者直接进入燃煤锅炉,成为高温、高压的蒸汽,进入汽轮机做功,驱动发电机发电,汽轮机上有抽汽进入各个加热器,完成热力循环。提高了太阳能热发电的热效率,减少了单纯抛物面槽式太阳能热发电的投资,减少了燃煤机组的耗煤。

Description

太阳能和燃煤机组混合的热发电系统技术领域本发明属于发电设备范围,特别涉及采用太阳能热量代替燃煤机组一部分燃煤热量的一 种太阳能和燃煤机组混合的热发电系统 背景技术由于传统能源的减少,且传统能源对环境造成的危害日益突出,因此可再生能源的开发 和利用已经成为各国能源发展战略的主题。其中,太阳能发电具有安全可靠、使用寿命长、 运行费用少、维护简单、无噪声、不需要燃料、无污染等优点,已受到越来越多的重视。抛物面槽式太阳能集热器属于一种中温集热器,可利用太阳能热量将工质加热至40(TC 参见Hank Price, Eckhard Lttpfert所著"Advances in Parabolic Trough Solar Power Technology" Journal of Solar Energy Engineering, Vol.124, No.5,R109-125,2002。利用这种集热器收集太阳 能热量进行发电是目前唯一实现商业化运营的太阳能热发电方式。这种热发电方式的原理采 用了朗肯循环,循环过程中吸收的热量来源于集热器收集的太阳能热量。这种热发电方式由 于蒸汽参数相对较低,且存在每日的启停,热效率只能达到百分之十几,而且太阳能辐射的 不稳定性使其需要配备庞大、昂贵的蓄能装置,在一定程度上限制了这种热发电技术的进一 步发展。燃煤机组发电技术成熟,调节方便,热效率在40%左右。这种发电技术中,做功工质的吸 热主要分为给水在回热系统的预热吸热、锅炉中的汽化和过热吸热三部分,其中在锅炉中的 饱和吸热过程具有吸热量大、吸热温度不高的特点,其最高吸热温度不高于374"C,造成了燃 料的浪费。另外,煤矿资源的减少以及对环境的严重污染也是这种发电技术最大的弊端。 发明内容本发明的目的是提供一种太阳能和燃煤机组混合的热发电系统,所述热发电系统由燃煤 锅炉、汽轮机、发电机、加热器、太阳能集热器场、给水泵、除氧器、疏水泵、凝结水泵、 凝汽器组成,其中太阳能集热器场由抛物面槽式太阳能集热器经过串并联方式连接组合而成。其特征在于:凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、并联在一起 的太阳能集热器场和燃煤锅炉及汽轮机依次串联,然后发电机由汽轮机驱动,汽轮机的排汽 排往凝汽器。并且汽轮机还与四级低压加热器、除氧器和三级高压加热器连接。所述汽轮机由高压缸、中压缸和低压缸串联构成。所述汽轮机与高压加热器、低压加热器间设有连接管道。所述第三级高压加热器、第二级高压加热器、第一级高压加热器和除氧器间设有疏水管 路,第四级低压加热器、第三级低压加热器、第二级低压加热器间设有疏水管路,第三级低 压加热器和第二级低压加热器间连接疏水泵,第一级低压加热器和凝汽器间设有疏水管路, 以回收这些加热器的疏水及其热量。本发明的有益效果是:能够采用太阳能和燃煤两种能源形式发电,提高了太阳能热发电 的热效率,减少了单纯抛物面槽式太阳能热发电的投资,减少了燃煤机组的耗煤。该系统凝 结水自凝汽器流出后进入加热器进行升温、升压,除氧器除氧,而后通过太阳能集热器场加 热到饱和汽状态后进入燃煤锅炉或者直接进入燃煤锅炉,成为高温、高压的蒸汽,进入汽轮 机做功,做完功后流入凝汽器,完成热力循环。该系统采用太阳能和燃煤两种能源形式发电, 提高了太阳能热发电的热效率,减少了单纯抛物面槽式太阳能热发电的投资,减少了燃煤机 组的耗煤。当太阳能辐射强度满足设计辐射强度要求时,系统按设计方式运行;当实际辐射 强度低于设计值时,流经太阳能集热器的水减少,而进入常规锅炉中省煤器和水冷壁的水量 增加,调整燃煤量,满足锅炉中水量增加而需增加的吸热量。在夜间太阳能辐射为零时,高 压加热器出口的水全部进入锅炉,继续增大燃煤量,满足水吸热量增加的要求。这样利用燃 煤锅炉的可调整性,弥补了单纯太阳能热发电由于太阳能资源的不稳定而带来的不足,不仅 避免了庞大、巨额的蓄能装置,而且避免了每日的启停;将太阳能热量用于热效率较高的燃 煤机组,提高了太阳能热发电的热经济性;对于燃煤机组而言,减少了耗煤。 附图说明图l是本发明的流程连接系统示意图。 图中标号:l-燃煤锅炉;2-汽轮机高压缸;3-汽轮机中压缸;4-汽轮机低压缸;5_发电机; 6-第三级高压加热器;7-第二级高压加热器;8-第一级高压加热器;9-太阳能集热器场; 10-给水泵;ll-除氧器;12-第四级低压加热器;13-第三级低压加热器;15-第二级低压加热器;16-第一低压加热器;14-疏水泵;17-凝结水泵;18-凝汽器;具体实施方式本发明提供一种太阳能和燃煤机组混合的热发电系统,下面结合附图和实施例对本发明 做进一步的说明。图l所示为本发明系统连接示意图。所述热发电系统由燃煤锅炉、汽轮机、发电机、加 热器、太阳能集热器场、给水泵、除氧器、疏水泵、凝结水泵、凝汽器组成,其中太阳能集 热器场由抛物面槽式太阳能集热器经过串并联方式连接组合而成。该系统流程为:从凝汽器18流出的凝结水经过凝结水泵17,以及串联的第一级低压加热器16、第二级低压加热器15、第三级低压加热器13、第四级低压加热器12进行初步的升温、升压后,进入除氧器ll除氧, 之后经过给水泵10升压,再经过串联的第一级高压加热器8、第二级高压加热器7、第三级高 压加热器6继续提高温度,至一定的给水温度和压力(温度为200-30(TC,压力约为10-20MPa) 后, 一部分经由原来在燃煤机组锅炉l中设置的省煤器、水冷壁后加热到饱和汽的状态,另一 部分经由太阳能集热器场9,利用太阳能加热达到锅炉汽包出口的饱和蒸汽参数(温度小于 400°C,压力约为20MPa)后,引回燃煤锅炉l与前一部分汽体混合后进入锅炉的过热器,继 续吸热达到锅炉出口主蒸汽参数状态后(3()0MW容量燃煤机组参数为:16.67MPa, 537°C), 进入汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4做功,驱动发电机5发电,做完功的蒸 汽排往凝汽器,完成热力循环,其中汽轮机的高压缸、中压缸和低压缸均有抽汽分别被引入 高压加热器、除氧器和低压加热器,在这些设备中释放出热量后又返回热力循环;第三级高 压加热器6和第二级高压加热器7、第二级高压加热器7和第一级高压加热器8、第一级高压加 热器8与除氧器11间分别设有疏水管路(图l中虚线箭头所示),第四级低压加热器12和第三级 低压加热器13、第三级低压加热器13和第二级低压加热器15、第一级低压加热器16和凝汽器 18间设有疏水管路,第二级低压加热器15和第三级低压加热器13间设置疏水泵14,以回收这 些疏水和热量。当太阳能辐射强度能达到设计要求时,系统按照所述流程工作;当太阳能辐 射强度降低时,通过调节高压加热器出口水流量,减少流经太阳能集热场的流量,增加进入 燃煤锅炉的流量,同时调节燃煤量,保证汽轮机进口的蒸汽参数;当太阳能辐射强度为零时, 太阳能集热器场退出运行,混合热电机组在单纯燃煤方式下运行,即相当于常规燃煤机组运 行。在这种混合发电方式中,通过太阳能场的流量份额需要根据燃煤锅炉的调节能力及太阳 能场的铺设面积而定。

Claims (4)

1. 一种太阳能和燃煤机组混合的热发电系统,所述热发电系统由燃煤锅炉、汽轮机、发电机、加热器、太阳能集热器场、给水泵、除氧器、疏水泵、凝结水泵、凝汽器组成,其中太阳能集热器场由抛物面槽式太阳能集热器经过串并联方式连接组合而成。其特征在于:凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、并联在一起的太阳能集热器场和燃煤锅炉及汽轮机依次串联,然后发电机由汽轮机驱动,汽轮机的排汽排往凝汽器。并且汽轮机还与四级低压加热器、除氧器和三级高压加热器连接。
2. 根据权利要求1所述的太阳能和燃煤机组混合的热发电系统,其特征在于:所述汽轮 机由高压缸、中压缸和低压缸串联构成。
3. 根据权利要求1所述的太阳能和燃煤机组混合的热发电系统,其特征在于:所述汽轮 机与高压加热器、低压加热器间设有连接管道。
4. 根据权利要求1所述的太阳能和燃煤机组混合的热发电系统,其特征在于:所述第三 级高压加热器、第二级高压加热器、第一级高压加热器和除氧器间设有疏水管路,第四级低 压加热器、第三级低压加热器、第二级低压加热器间设有疏水管路,第三级低压加热器和第 二级低压加热器间连接疏水泵,第一级低压加热器和凝汽器间设有疏水管路,以回收这些加 热器的疏水及其热量。
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Open date: 20080924