CN102878036A - 太阳能-燃机联合循环热电联产系统 - Google Patents

太阳能-燃机联合循环热电联产系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102878036A
CN102878036A CN2012103313225A CN201210331322A CN102878036A CN 102878036 A CN102878036 A CN 102878036A CN 2012103313225 A CN2012103313225 A CN 2012103313225A CN 201210331322 A CN201210331322 A CN 201210331322A CN 102878036 A CN102878036 A CN 102878036A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar
solar energy
heat
feedwater
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012103313225A
Other languages
English (en)
Inventor
汪禹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2012103313225A priority Critical patent/CN102878036A/zh
Publication of CN102878036A publication Critical patent/CN102878036A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Abstract

本发明描述了太阳能-燃机联合循环热电联产系统，属于新能源或可再生能源领域中的太阳能光热利用技术。当前太阳能热发电技术主要是要解决储热及热交换装置的投资过高和热电转换效率过低的问题。本发明彻底抛弃了储热油系统，采用太阳能与燃机联合循环的紧密结合，解决了全天候运行问题，同时提高了太阳能利用效率，节省了投资。太阳能集热装置直接将高压或中压给水加热成相应压力的饱和或欠饱和水送入余热锅炉，参与联合循环发电供热。为了确保全天候运行，系统设置了补热加热器，在太阳能集热装置非正常工作时用中低参数蒸汽加热高压或中压给水，以弥补余热锅炉的热量缺失，同时提高了循环效率。

Description

太阳能-燃机联合循环热电联产系统
技术领域
本发明属于新能源或可再生能源领域中的太阳能光热利用技术，或者属于能源领域中的火力发电技术，主要用于太阳能发电供热、分布式能源，建立太阳能与其它能源互补的能源供应站，实现热、电、冷全天候联产联供。
背景技术
目前太阳能光热发电技术因考虑全天候运行需要，一般都配置储热装置，由太阳能集热装置加热储热油，被加热的储热油存放在储油罐中，再通过热交换器将热量传至工质水，产生过热蒸汽推动汽轮机做功发电。现有技术的主要问题是热发电系统中增加了储热及热交换装置，大大增加了设备投资，并且由于传热温差的存在，也降低了热能至机械能的转换效率。
技术背景参考资料：
1、《中国槽式太阳能热发电产业化发展之我见》(东莞市康达电机工程有限公司，周福云，2010.9.28)。
2、专利：一种槽式太阳能集热装置，ZL201120049309.1。
3、现有燃机联合循环热电联产机组资料。
发明内容
当前太阳能热发电技术主要是要解决储热及热交换装置的投资过高和热电转换效率过低的问题。
本发明彻底抛弃了储热油系统，采用太阳能与燃机联合循环的紧密结合，解决了全天候运行问题，同时提高了太阳能利用效率，节省了投资。
太阳能-燃机联合循环热电联产系统，主要由太阳能集热装置、燃气轮机发电机组、余热锅炉、蒸汽轮机发电机组和补热加热器所构成。
太阳能集热装置直接将高压或中压给水加热成相应压力的饱和或欠饱和水送入余热锅炉的高压或中压锅筒，参与联合循环发电供热。这要保证太阳能集热装置的出口给水压力和温度与余热锅炉相应锅筒内的工质参数相匹配。
为了确保全天候运行，系统设置了补热加热器，在太阳能集热装置非正常工作时用中低参数蒸汽加热高压或中压给水，当给水达到饱和或欠饱和状态后送入余热锅炉的相应锅筒(也要保证参数匹配)，以弥补余热锅炉的热量缺失。同时，由于使用了品位较低(相对于高、中参数蒸汽而言)的蒸汽去加热高压或中压给水，产生了回热效果，提高了循环效率。
太阳能集热装置的出口给水温度通过调节其给水流量来控制。当阳光强烈时，增大给水流量(至设计值为止)；当阳光较弱时，减小给水流量；当没有阳光时，给水流量到零；始终维持太阳能集热装置的出口给水温度在设定值，保证与相应锅筒内工质参数的匹配。太阳能集热装置的给水接自高压或中压给水泵。
余热锅炉的相应锅筒水位通过调节补热加热器的给水流量来控制。当来自太阳能集热装置的给水流量过小时，锅筒水位会降低(假设负荷不变)，这时要维持正常负荷运行，就必须另行补充给水，这就要增加补热加热器的给水流量；反之亦然。当太阳能集热装置的给水进入余热锅炉相应锅筒的流量达到设计值时，补热加热器的给水流量到零(即在阳光灿烂时停用补热加热器)。补热加热器的给水也接自高压或中压给水泵。
补热加热器的出口给水温度通过调节其加热蒸汽的流量来控制。给水的流量发生变化时，如果加热蒸汽不变，就会造成出口给水温度变化，这时就要对加热蒸汽流量进行调节，以维持出口给水温度恒定，保证其参数与余热锅炉相应锅筒内工质参数相匹配。加热用的中低参数蒸汽可接自汽轮机的抽汽供热母管和/或其它中低参数蒸汽。
在太阳能集热装置停用后重新启动时，其出口给水温度可能达不到要求，这时可将不合格的给水通过阀门从专门管道排向凝结水泵的出口管道，直至给水温度符合要求为止。
通过补热加热器的作用，还可实现太阳能与普通火力发电热力系统相结合。在普通火力发电热力系统中，没有燃机和余热锅炉，只有燃用化石燃料的锅炉，可将来自太阳能集热装置的高压饱和或欠饱和水直接送入锅炉的高压锅筒中，与原有工质混合后在蒸发器中吸热蒸发，再去过热器中加热成高压过热蒸汽，进入蒸汽轮机做功。其基本原理与燃机联合循环相同，不再赘述。
附图说明
附图是太阳能-燃机联合循环热电联产系统的原则性热力系统图。图中，1——太阳能集热装置，2——燃气轮机发电机组，3——余热锅炉，4——蒸汽轮机发电机组，5——补热加热器，6——给水泵，7——除氧器，8——凝汽器，9——凝结水泵；V1、V2、V3——调节阀，V4——旋转隔板调节阀，V5——关断阀及减压阀；FL——燃料，AR——空气，HG——高温烟气，FW——给水，HS--高压过热蒸汽，FH——供热，SW——疏水，CW——凝结水。
具体实施方式
如附图所示，本发明的具体实施是在国内现有的E级燃机联合循环热电联产机组热力系统(采用双压系统)的基础上增加了太阳能集热装置(1)和补热加热器(5)以及一些附属阀门和管道。系统中，燃气轮机发电机组(2)通过压气机将空气(AR)吸入并压缩后在燃烧室与燃料(FL，这里使用天然气)混合燃烧，产生的高温高压气体进入燃气透平内做功，带动发电机发电。排出的高温烟气(HG)进入余热锅炉(3)加热高压给水(FW)和低压给水以及凝结水(CW)，产生的高压过热蒸汽(HS)和低压过热蒸汽进入蒸汽轮机发电机组(4)的蒸汽透平内做功，再次带动发电机发电，同时蒸汽透平在中低压级抽汽供热(FH)。蒸汽透平选用的是抽凝式机组，可对电和热的份额进行调节分配；一部分蒸汽从高压末级(旋转隔板前)引出至供热母管，作为抽汽供热(FH)，另一部分蒸汽通过旋转隔板调节阀(V4)进入低压缸继续做功，最后进入凝汽器(8)被冷却成凝结水(CW)；通过控制旋转隔板调节阀(V4)，调节进入低压缸蒸汽的流量，来保证供热母管的蒸汽压力需求(二者是反向关系)。太阳能集热装置(1)正常运行时加热给水(FW)，其流量根据出口温度来调节，送至余热锅炉(3)的高压锅筒内，与原有工质水混合后在高压蒸发器中产生饱和蒸汽，再由高压过热器加热成高压过热蒸汽(HS)，送至蒸汽透平。太阳能集热装置(1)处于非正常运行状态时，出口给水(FW)流量降低，将造成余热锅炉(3)的热量缺失而打破热平衡，无法继续运行，这时就必须通过补热加热器(5)补入相应的热量，以维持联合循环系统正常运行。
太阳能集热装置(1)选用现有的槽式、塔式、碟式和菲涅尔式四种均可，我们这里选用专利技术ZL201120049309.1提供的“一种槽式太阳能集热装置”，工作压力能达到中压、次高压、高压以至更高的压力，工作温度能够达到300℃以上，完全能够满足太阳能-燃机联合循环热电联产系统的需要。太阳能集热装置(1)的给水(FW)来自高压给水泵(6)的出口，通过调节阀(V1)调节流量。高压给水泵(6)同时提供联合循环系统正常给水(FW)、太阳能集热装置(1)的给水(FW)和补热加热器(5)的给水(FW)。向高压给水泵提供合格工质水的是除氧器(7)，来自凝结水泵的凝结水(CW，包括补充的除盐水)被送到余热锅炉(3)的低温段加热后，进入除氧器(7)沸腾除氧，确保凝结水(CW)质量符合要求，以保护受热面不被腐蚀。太阳能集热装置(1)每次启动时均通过关断阀及减压阀(V5)将不合格的给水放至凝结水泵(9)的出口管道中，直至给水温度符合要求为止。
补热加热器(5)其实就是现有火电厂使用的一种普通高压加热器，可在电力设备市场上直接选购，只要参数匹配即可。补热加热器(5)的给水(FW)也来自高压给水泵(6)出口，通过调节阀(V2)调节流量；加热蒸汽来自蒸汽透平的抽汽供热(FH)母管，通过调节阀(V3)调节流量，即调节出口给水(FW)温度；产生的疏水(SW)被送到除氧器(7)。相对于原有燃机联合循环热电联产系统而言，补热加热器(5)的投用，要消耗抽汽供热(FH)，导致蒸汽透平多抽出蒸汽，这就要关小旋转隔板调节阀(V4)，结果是减少了蒸汽透平低压级的做功，但由于增加了高压过热蒸汽(HS)的流量，即增加了蒸汽透平高压级的做功，因此，总的效果是增加了蒸汽轮机发电机组(4)的发电量，提高了热循环效率。
本发明提供的技术需要对现有余热锅炉作一些改进。由于高压饱和或欠饱和水流量的增加，饱和蒸汽流量必然增加，要维持高压过热蒸汽(HS)参数不变，就需要适当增加高压蒸发器和高压过热器的受热面积，且由于其后烟气温度的降低，将可能导致需要增加高压省煤器的受热面积；同时要适当减少后部低压过热器、蒸发器、省煤器的吸热量，即适当减少其受热面积和工质流量，以确保最后面凝结水(CW)加热器和除氧加热器的吸热量，使去除氧器(7)的工质参数满足要求。这些都可通过炉内热力计算和传热计算加以确定。
余热锅炉(3)出口高压过热蒸汽(HS)流量的增加多做的功，扣除低压蒸汽流量的减少少做的功后，就是太阳能的贡献。

Claims (3)

1.太阳能-燃机联合循环热电联产系统，主要由太阳能集热装置(1)、燃气轮机发电机组(2)、余热锅炉(3)和蒸汽轮机发电机组(4)等设备构成，其特征是，太阳能集热装置(1)直接将高压或中压给水加热成相应压力的饱和或欠饱和水送入余热锅炉(3)的高压或中压锅筒，系统设置有补热加热器(5)，在太阳能集热装置(1)非正常工作时用中低参数蒸汽加热高压或中压给水，达到饱和或欠饱和状态后送入余热锅炉(3)的相应锅筒，弥补余热锅炉(3)的热量缺失。
2.根据权利要求1所述的太阳能-燃机联合循环热电联产系统，其特征是，太阳能集热装置(1)的出口给水温度通过调节其给水流量来控制，余热锅炉(3)的相应锅筒水位通过调节补热加热器(5)的给水流量来控制，补热加热器(5)的出口给水温度通过调节其加热蒸汽的流量来控制。
3.根据权利要求1所述的太阳能-燃机联合循环热电联产系统，其特征是，通过补热加热器(5)的作用，可实现太阳能与普通火力发电热力系统相结合。
CN2012103313225A 2012-09-10 2012-09-10 太阳能-燃机联合循环热电联产系统 Pending CN102878036A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012103313225A CN102878036A (zh) 2012-09-10 2012-09-10 太阳能-燃机联合循环热电联产系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012103313225A CN102878036A (zh) 2012-09-10 2012-09-10 太阳能-燃机联合循环热电联产系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102878036A true CN102878036A (zh) 2013-01-16

Family

ID=47479500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012103313225A Pending CN102878036A (zh) 2012-09-10 2012-09-10 太阳能-燃机联合循环热电联产系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102878036A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104912607A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 中国华电工程(集团)有限公司 塔式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN104912757A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 中国华电工程(集团)有限公司 槽式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN104912755A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 中国华电工程(集团)有限公司 菲涅尔式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN104912666A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 中国华电工程(集团)有限公司 碟式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN104153953B (zh) * 2013-05-16 2016-10-12 张建城 多模式槽式太阳能布雷顿热发电装置
CN108953083A (zh) * 2018-06-26 2018-12-07 华北电力大学 一种基于槽式太阳能燃气联合循环分布式发电系统及方法
CN110284973A (zh) * 2019-07-11 2019-09-27 王树成 一种分布式冷热电联供系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1072764A (zh) * 1991-11-25 1993-06-02 沈钧昌 中小型电厂(或机组)的“联合循环”节能改造技术
CN2615346Y (zh) * 2002-11-28 2004-05-12 江苏双良空调设备股份有限公司 蒸汽型溴冷机、热泵为冷、热源的热、电、冷三联供系统
CN101261001A (zh) * 2008-04-17 2008-09-10 华北电力大学 太阳能辅助燃煤火电厂一体化回热装置
CN201318808Y (zh) * 2008-10-08 2009-09-30 中国华电工程(集团)有限公司 一种与燃气-蒸汽联合循环结合的太阳能热利用的装置
CN102200103A (zh) * 2010-03-26 2011-09-28 阿尔斯通技术有限公司 集成式太阳能联合循环发电站及其运作方法
CN102562504A (zh) * 2011-12-12 2012-07-11 西安交通大学 一种风能太阳能联合蓄能发电系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1072764A (zh) * 1991-11-25 1993-06-02 沈钧昌 中小型电厂(或机组)的“联合循环”节能改造技术
CN2615346Y (zh) * 2002-11-28 2004-05-12 江苏双良空调设备股份有限公司 蒸汽型溴冷机、热泵为冷、热源的热、电、冷三联供系统
CN101261001A (zh) * 2008-04-17 2008-09-10 华北电力大学 太阳能辅助燃煤火电厂一体化回热装置
CN201318808Y (zh) * 2008-10-08 2009-09-30 中国华电工程(集团)有限公司 一种与燃气-蒸汽联合循环结合的太阳能热利用的装置
CN102200103A (zh) * 2010-03-26 2011-09-28 阿尔斯通技术有限公司 集成式太阳能联合循环发电站及其运作方法
CN102562504A (zh) * 2011-12-12 2012-07-11 西安交通大学 一种风能太阳能联合蓄能发电系统

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104153953B (zh) * 2013-05-16 2016-10-12 张建城 多模式槽式太阳能布雷顿热发电装置
CN104912607A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 中国华电工程(集团)有限公司 塔式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN104912757A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 中国华电工程(集团)有限公司 槽式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN104912755A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 中国华电工程(集团)有限公司 菲涅尔式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN104912666A (zh) * 2015-06-10 2015-09-16 中国华电工程(集团)有限公司 碟式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN104912666B (zh) * 2015-06-10 2017-11-14 华电分布式能源工程技术有限公司 碟式太阳能光热与天然气联合发电系统
CN108953083A (zh) * 2018-06-26 2018-12-07 华北电力大学 一种基于槽式太阳能燃气联合循环分布式发电系统及方法
CN110284973A (zh) * 2019-07-11 2019-09-27 王树成 一种分布式冷热电联供系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10072530B2 (en) Hybrid power generation system using solar energy and bioenergy
CN102878036A (zh) 太阳能-燃机联合循环热电联产系统
AU2010326107B2 (en) Utilizing steam and/or hot water generated using solar energy
KR100975276B1 (ko) 흡수식 히트펌프를 이용한 지역난방수 공급 시스템
CN104963776B (zh) 一种太阳能热互补联合循环发电系统
WO2020181677A1 (zh) 一种太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法
CN103089555A (zh) 一种太阳能集热技术与燃气-蒸汽联合循环装置耦合发电技术
CN101270675A (zh) 太阳能和燃煤机组混合的热发电系统
CN102080582A (zh) 一种水泥窑自备电站燃煤发电与余热发电耦合系统
CN103912464A (zh) 太阳能光热与bigcc集成的联合发电系统
CN106523053B (zh) 太阳能热与热电厂耦合发电和热储能组合系统及实现方法
CN103477150A (zh) 用于产生供在工业过程中使用的蒸汽的方法和装置
CN101846044A (zh) 应用于火力发电机组的太阳能集热储能回热加热系统
CN114322619A (zh) 一种基于能量梯级利用的多罐熔盐储能系统
CN201637131U (zh) 一种应用于火力发电机组的太阳能集热储能回热加热装置
CN103089556A (zh) 紧凑型的太阳能集热技术与燃气-蒸汽联合循环装置耦合发电技术
CN203867640U (zh) 一种太阳能与生物质能联合发电的优化集成系统
CN108708835A (zh) 一种冷却燃机进口空气的新型太阳能热互补联合循环发电系统
KR20120037224A (ko) 하이브리드형 태양열 화력발전 시스템
CN114909193B (zh) 一种基于熔盐储热的火电机组灵活运行系统
CN209195495U (zh) 一种光热嵌入式火电调峰系统
CN109812789B (zh) 一种槽式太阳能光热发电蒸汽发生系统
CN204830511U (zh) 一种太阳能聚光集热与常规能源耦合发电系统
CN208967879U (zh) 对间歇性用汽用户长距离工业供汽的余热综合利用系统
CN115405383A (zh) 一种基于储热的火电厂灵活调峰系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130116