CN103410580B - 利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃煤锅炉发电设备设计与制造技术领域中的一种利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统。包括燃煤锅炉、太阳能集热场、固体余热回收器、蓄热器和油水换热器；固体余热回收器通过排渣通道与燃煤锅炉相连，蓄热器和固体余热回收器通过第一油管回路串联，油水换热器和蓄热器通过第二油管回路串联，太阳能集热场的两个流通管路并联接入第二油管回路，油水换热器设置给水管路，给水管路与燃煤锅炉的任意两个相邻的加热器之间的水管并联，形成给水回路。本发明实现了发电机组的余热回收利用，保证系统运行的稳定性，减少了电厂生产过程中的污染物排放。

Description

利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统

技术领域

本发明属于燃煤锅炉发电设备设计与制造技术领域，尤其涉及一种利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤发电的系统。

背景技术

目前我国传统火力发电机组在生产发电过程中面临着诸多问题。一次能源价格的上涨，国家节能减排政策的要求以及电价的调控等，均与传统火力发电机组的经济有效运行密切相关。而太阳能作为可再生能源，将对我国未来能源发展产生重要影响。但由于太阳能热发电投资成本高，所以相关推广只处于初步阶段。太阳能辅助燃煤发电技术，通过将太阳能热发电与传统火力发电耦合，将太阳能吸收的热量用以加热锅炉给水，同时减少汽轮机抽汽，则可以有效克服单纯的以太阳能热发电或者是火力发电自身的制约和不足，成为一种新型发电互补技术为广大学者接受。公告号为CN202483640U，名称为“一种基于锅炉的太阳能辅助燃煤热发电系统”的中国实用新型专利(申请号为201220084349.4)就提供了这样一种太阳能辅助燃煤锅炉发电的系统。公布号为CN102758746A，名称为“太阳能集热器辅助燃煤机组耦合发电系统”的中国发明专利(申请号为201210221590.1)也提供了一种类似的太阳能辅助燃煤锅炉发电的系统。然而，由于太阳能侧易受到时间、季节以及环境因素的影响，单纯的太阳能辅助燃煤发电的系统必须考虑运行稳定性的问题。在太阳能不能提供足够的热量时，发电系统需要切换高压加热器和低压加热器的抽汽。然而，频繁的切换高压加热器和低压加热器的抽汽，易造成整个耦合系统的不稳定。因此，在系统中采用蓄热装置，是解决系统运行稳定性的一种途径。同时，由于火力发电机组运行过程中的排渣是连续的，受到自然环境因素的影响相对较小，而由锅炉炉膛下落的高温热渣，在经过冷渣器处理之前，温度多在800℃左右，含有大量可开发利用的余热资源，能够有效满足太阳能辅助燃煤发电系统中温度加热需求，因此可以通过对这部分余热进行回收，将其储存至蓄热装置中，有效实现太阳能辅助燃煤发电系统运行的经济性和稳定性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统，用于解决现有的太阳能辅助燃煤热发电系统易受时间、季节以及环境因素的影响，进而频繁切换高压加热器和低压加热器的抽汽造成系统不稳定的问题。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统，所述系统包括燃煤锅炉和太阳能集热场，其特征是所述系统还包括固体余热回收器、蓄热器和油水换热器；

所述固体余热回收器通过排渣通道与燃煤锅炉相连；

所述蓄热器和固体余热回收器通过第一油管回路串联；

所述第一油管回路上设置第一油泵和第一阀门；

所述油水换热器和蓄热器通过第二油管回路串联；

所述第二油管回路设置与蓄热器并联的油管，所述油管将第二油管回路分成两段；其中，第二油管回路的第一段仅与蓄热器相连，第二油管回路的第二段仅与油水换热器相连；

所述第二油管回路的第一段上，分别在蓄热器的两端设置第二阀门和第三阀门；

所述第二油管回路的第二段上设置第二油泵和第四阀门；

所述油管设置第五阀门；

所述太阳能集热场的两个流通管路并联接入第二油管回路的第二段，且太阳能集热场的两个流通管路分别设置第六阀门和第七阀门；

所述油水换热器设置给水管路，所述给水管路与燃煤锅炉的任意两个相邻的加热器之间的水管并联，形成给水回路；

所述给水管路与所述水管的两个并联端分别设置第八阀门和第九阀门，所述水管设置第十阀门。

所述固体余热回收器与燃煤锅炉之间的排渣通道设置安全开口。

所述太阳能集热场为槽式太阳能集热场。

所述第一油泵采用汽动泵或者电动泵。

所述第二油泵采用汽动泵或者电动泵。

本发明实现了发电机组的余热回收利用，提高了发电过程的经济性；同时，本发明有效减少了时间、季节以及环境因素对太阳能辅助燃煤发电系统的影响，保证系统运行的稳定性；再次，引入的蓄热器可以减少太阳能集热场的面积，进而减少太阳能侧的初始投资，有利于太阳能辅助燃煤发电系统的成本回收；最后，固体余热回收器的加入减少了电厂生产过程中的污染物排放，有利于促进电厂的节能减排。

附图说明

图1是实施例1提供的利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统结构图；

图2是实施例2提供的利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统结构图；

图中，1-燃煤锅炉，2-安全开口，3-燃煤锅炉与1号高压加热器之间的阀门，4-1号与2号高压加热器之间的阀门(第十阀门)，5-2号与3号高压加热器之间的阀门(第十一阀门)，6-3号高压加热器与除氧器之间的阀门，7-除氧器与1号低压加热器之间的阀门，8-1号和2号低压加热器之间的阀门，9-2号和3号低压加热器之间的阀门，10-3号和4号低压加热器之间的阀门，11-4号低压加热器和凝汽器之间的阀门，12-第八阀门，13-第九阀门，14-油水换热器，15-排渣通道，16-固体余热回收器，17-第一油泵，18-第一阀门，19-蓄热器，20-第二阀门，21-第三阀门，22-第五阀门，23-第二油泵，24-太阳能集热场，25-第四阀门，26-第六阀门，27-第七阀门，28-第一油管回路，29-第二油管回路，30-油管，31-给水管路。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

图1是实施例1提供的利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统结构图。如图1所示，本发明提供的利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统是对现有的太阳能辅助燃煤锅炉发电系统的改进。现有的太阳能辅助燃煤锅炉发电系统包括燃煤锅炉1和太阳能集热场24。本发明提供的系统在现有的太阳能辅助燃煤锅炉发电系统中，增加了固体余热回收器16、蓄热器19和油水换热器14。

其中，固体余热回收器16通过排渣通道15与燃煤锅炉1相连，蓄热器19和固体余热回收器16通过第一油管回路28串联，第一油管回路28上设置第一油泵17和第一阀门18。

油水换热器14和蓄热器19通过第二油管回路29串联。第二油管回路29上设置与蓄热器19并联的油管30，油管30将第二油管回路29分成两段，第二油管回路29的第一段仅与蓄热器19相连，第二油管回路29的第二段仅与油水换热器14相连。

第二油管回路29的第一段上，分别在蓄热器19的两端设置第二阀门20和第三阀门21。第二油管回路29的第二段上设置第二油泵23和第四阀门25。油管30上设置第五阀门22。

太阳能集热场24的两个流通管路并联接入第二油管回路29的第二段，且太阳能集热场24的两个流通管路分别设置第六阀门26和第七阀门27。

油水换热器14设置给水管路31，给水管路31与燃煤锅炉的任意两个相邻的加热器之间的水管并联，形成给水回路。在本实施例中，将给水管路31与1号和2号高压加热器之间的水管并联，给水管路31的两个并联端分别设置第八阀门12和第九阀门13，并且在1号与2号高压加热器之间的水管加装第十阀门4。

基于上述结构，本发明的原理是：燃煤锅炉1的炉渣通过排渣通道15流经固体余热回收器16后排出。在此过程中，固体余热回收器16将炉渣的余热回收至第一油管回路28的导热油中。这里需要说明的是，排渣通道15可以设置安全开口2，当排出的炉渣富余时，可以将多余炉渣直接引出，保证固体余热回收器16运行的稳定和安全。

第一油管回路28上设置第一油泵17和第一阀门18。第一油泵17用于控制导热油在第一油管回路28中的流速，第一阀门18用于控制导热油是否可在第一油管回路28中循环流动。通过控制第一油泵17和第一阀门18，使导热油在第一油管回路28流动，从而将固体余热回收器16回收的热量送入蓄热器19。

接下来，蓄热器19和太阳能集热场24将会通过油水换热器14为1号和2号高压加热器之间的给水加热，其加热方式有3种，分别为：

(1)蓄热器19单独供热。

关闭第五阀门22、第六阀门26和第七阀门27，开启第二阀门20、第三阀门21、第四阀门25和第二油泵23，此时导热油在整个第二油管回路29中流动，将蓄热器19的热量提供给油水换热器14。关闭第十阀门4，开启第八阀门12和第九阀门13。此时，1号高压加热器和2号高压加热器之间的给水流经油水换热器14，油水换热器14利用获得的热量对给水的加热，从而使1号高压加热器无需从高压气缸HP中抽汽。

(2)太阳能集热场24单独供热。

关闭第二阀门20、第三阀门21和第四阀门25，打开第五阀门22、第六阀门26、第七阀门27和第二油泵23，此时导热油在第二油管回路29的第二段、太阳能集热场24和油管30组成的回路中流动。太阳能集热场24将采集的热量提供给油水换热器14。关闭第十阀门4，开启第八阀门12和第九阀门13。此时，1号高压加热器和2号高压加热器之间的给水流经油水换热器14，油水换热器14利用获得的热量对给水的加热，从而使1号高压加热器无需从高压气缸HP中抽汽。这种方式一般用于燃煤锅炉排放的灰渣热量不足或者太阳能集热场采集的热量充足的情况。

(3)蓄热器19和太阳能集热场24共同供热。

关闭第五阀门22和第四阀门25，打开阀门第二阀门20、第三阀门21、第六阀门26、第七阀门27和第二油泵23，从而使蓄热器19和太阳能集热场24串联，第二油泵23使导热油在油管回路中流动，将蓄热器19和太阳能集热场24的热量提供给油水换热器14。关闭第十阀门4，开启第八阀门12和第九阀门13。此时，1号高压加热器和2号高压加热器之间的给水流经油水换热器14，油水换热器14利用获得的热量对给水的加热，从而使1号高压加热器无需从高压气缸HP中抽汽。这种方式一般用于燃煤锅炉排放的灰渣热量和太阳能集热场采集的热量均不足的情况。

通过上述方式，可以使得油水换热器14能替代1号高压加热器的部分或者是全部的抽汽，用于加热锅炉给水，从而减少高压气缸HP中的热量损失，提高高压气缸HP的工作效率。

另外，在太阳能集热场24供热时，太阳能集热场采集的多余热量也可以送入蓄热器19存储。

在本发明中，太阳能集热场24可以采用常用的槽式太阳能集热场。第一油泵17采用汽动泵或者电动泵。第二油泵23也可采用汽动泵或者电动泵。

实施例2

图2是实施例2提供的利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统结构图。本实施例与实施例1提供的结构的区别在于，给水管路31与2号与3号高压加热器之间的水管并联，给水管路31的两个并联端分别设置第八阀门12和第九阀门13，并且在2号与3号高压加热器之间的水管加装第十一阀门5。这种结构可以使油水换热器14利用获得的热量对2号与3号高压加热器之间的给水加热，从而使2号高压加热器无需从高压气缸HP中抽汽。进而油水换热器14能替代2号高压加热器的部分或者是全部的抽汽，用于加热锅炉给水，从而减少高压气缸HP中的热量损失，提高高压气缸HP的工作效率。

当然，本发明中的给水管路可以与燃煤锅炉的任意两个相邻的加热器之间的水管并联，形成给水回路，从而使油水换热器14可以为任意两个相邻的加热器之间的给水加热，进而油水换热器14能替代相应的高压/中压/低压加热器的部分或者是全部的抽汽，从而减少高压/中压/低压气缸中的热量损失，提高高压/中压/低压气缸的工作效率。

本发明采用固体余热回收器，通过管路改造和添加蓄热器，首先，能实现对发电机组的余热回收利用，提高的发电过程的经济性；同时，由于锅炉排渣是连续且稳定的，所以提供回收的热量也将连续且稳定，将此余热引入到蓄热器中，可以有效减少环境因素对太阳能辅助燃煤发电系统的影响，保证系统运行的稳定性；再次，由于固体余热回收器的引入，能够根据蓄热器的容量减少太阳能集热场的面积，从而减少太阳能侧较昂贵的初投资，有利于太阳能辅助燃煤发电系统的成本回收。最后，由于加入了排渣余热回收的改造，必然会减少电厂生产过程中的污染物排放，有利于促进电厂的节能减排。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种利用太阳能和灰渣余热辅助燃煤锅炉发电的系统，所述系统包括燃煤锅炉和太阳能集热场，其特征是所述系统还包括固体余热回收器、蓄热器和油水换热器；

所述固体余热回收器通过排渣通道与燃煤锅炉相连；

所述蓄热器和固体余热回收器通过第一油管回路串联；

所述第一油管回路上设置第一油泵和第一阀门；

所述油水换热器和蓄热器通过第二油管回路串联；

所述第二油管回路设置与蓄热器并联的油管，所述油管将第二油管回路分成两段；其中，第二油管回路的第一段仅与蓄热器相连，第二油管回路的第二段仅与油水换热器相连；

所述第二油管回路的第一段上，分别在蓄热器的两端设置第二阀门和第三阀门；

所述第二油管回路的第二段上设置第二油泵和第四阀门；

所述油管设置第五阀门；

所述太阳能集热场的两个流通管路并联接入第二油管回路的第二段，且太阳能集热场的两个流通管路分别设置第六阀门和第七阀门；

所述油水换热器设置给水管路，所述给水管路与燃煤锅炉的任意两个相邻的加热器之间的水管并联，形成给水回路；

所述给水管路与所述水管的两个并联端分别设置第八阀门和第九阀门，所述水管设置第十阀门。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述固体余热回收器与燃煤锅炉之间的排渣通道设置安全开口。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征是所述太阳能集热场为槽式太阳能集热场。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征是所述第一油泵采用汽动泵或者电动泵。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述第二油泵采用汽动泵或者电动泵。