CN105065217A - 一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统及方法 - Google Patents

一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统及方法，利用太阳能聚光集热器聚集太阳热能，并将传热工质加热，传热工质依次经过过热器、蒸汽发生器和预热器，将热量传递给工质给水和吸收式制冷机，然后返回太阳能聚光集热器；被空冷器冷凝后的给水，经过第一给水泵升压后，在低压加热器中被回热抽汽余热，进入除氧器，然后在第二给水泵中升压，进入高压加热器，分别经过预热器、蒸汽发生器、过热器被传热工质加热成过热蒸汽，进入汽轮机中推动叶片做功，带动发电机发电；做功后的蒸汽从汽轮机排出，在空冷器内被经吸收式制冷机降温后的空气冷却，重新凝结成水，完成一个循环；本发明既解决了太阳能热发电背压过高的问题，又能实现系统节水。

Description

一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统及方法
技术领域
本发明属于太阳能热发电技术领域，具体涉及一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统及方法。
背景技术
随着环境问题的日益严重和化石燃料的日益枯竭，可再生能源的利用备受瞩目。太阳能以其独具的储量“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性以及逐渐显露的经济性等优势，终将在世界能源结构转移中担纲重任。
聚光类太阳能热发电(以下称太阳能热发电)，即利用聚光集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环持续发电的技术。太阳能热发电是指利用不同形式的聚光集热装置实现对太阳入射光的聚集，然后将太阳热传递给做功工质，做功工质再通过不同形式的热机做功发电的技术。从聚光集热方式的不同，可分为槽式、塔式、碟式、菲涅尔式四种。
槽式太阳能热发电系统是目前技术发展最成熟的太阳能热发电技术，目前绝大部分商业化运行的太阳能热电站是槽式电站。槽式太阳能热发电系统通常采用单轴跟踪，以集热管为跟踪轴，聚光镜可以围绕集热管旋转，从而对太阳光进行跟踪。线性菲涅耳太阳能热发电系统是槽式太阳能热发电系统的改进与简化。与槽式太阳能热发电系统一样，线性菲涅尔反射镜也是线聚焦，采用一维跟踪。与槽式系统不同的是，线性菲涅尔发电系统的吸热器固定。塔式太阳能热发电系统采用点聚焦形式，吸热器固定在高塔上，定日镜采用双轴跟踪。碟式太阳能热发电系统是另外一种点聚焦式的太阳能热发电系统，与塔式太阳能热发电系统一样，也采用二维跟踪方式。
由于太阳能资源的丰富程度直接影响着太阳能热发电系统的性能，因此太阳能热发电系统通常建设在太阳能资源丰富的沙漠干旱地区。传统的太阳能热发电系统汽轮机排气以水作为冷却介质，会耗费大量的冷却水，不适用于沙漠干旱地区，空冷系统以空气为冷却介质，而太阳能资源丰富地区环境温度较高，使汽轮机背压较高，发电性能受到较大影响。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统及方法，利用太阳能聚光集热器的集热驱动吸收式制冷机为汽轮机冷却空气降温，从而降低汽轮机背压。既解决了太阳能热发电背压过高的问题，又能实现系统节水。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统，包括太阳能聚光集热器1，依次连接在太阳能聚光集热器1传热工质出口的过热器10、蒸汽发生器9、预热器8和吸收式制冷机，吸收式制冷机的传热工质出口与太阳能聚光集热器1传热工质入口连通；
还包括空冷器4，空冷器4的给水出口依次连接第一给水泵11、低压加热器5、除氧器7、第二给水泵12、高压加热器6、预热器8、蒸汽发生器9、过热器10和汽轮机2，汽轮机2连接发电机3；所述汽轮机2的排汽口连接空冷器4的排汽入口，汽轮机2的第二抽汽口连接除氧器7的抽汽入口，汽轮机2的第三抽汽口连接低压加热器5的抽汽入口，汽轮机2的第一抽汽口连接述高压加热器6的抽汽入口；所述低压加热器5的疏水出口连接空冷器4的疏水入口；所述高压加热器6的疏水出口连接除氧器7的疏水入口；
所述吸收式制冷机包括发生器13，发生器13的制冷剂出口连接冷凝器14的制冷剂入口，冷凝器14的制冷剂出口通过节流阀17连接蒸发器15的制冷剂入口，蒸发器15的制冷剂出口连接吸收器16的制冷剂入口，吸收器16的稀溶液出口通过循环泵18连接发生器13的稀溶液入口，发生器13的浓溶液出口连接吸收器16的浓溶液入口；所述发生器13的传热工质入口与预热器8的传热工质出口连接，发生器13的传热工质出口与太阳能聚光集热器1的传热工质入口连接。
上述所述适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统的发电方法，利用太阳能聚光集热器1聚集太阳热能，并将传热工质加热，传热工质依次经过过热器10、蒸汽发生器9和预热器8，将热量传递给工质给水和吸收式制冷机，然后返回太阳能聚光集热器1；被空冷器4冷凝后的给水，经过第一给水泵11升压后，在低压加热器5中被回热抽汽余热，然后进入除氧器7，余回热抽汽、疏水汇集，然后在第二给水泵12中升压，进入高压加热器6，然后分别经过预热器8、蒸汽发生器9、过热器10被传热工质加热成过热蒸汽，进入汽轮机2中推动叶片做功，然后带动发电机3发电；做功后的蒸汽从汽轮机2下部的排汽口排出，在空冷器4内被经吸收式制冷机降温后的空气冷却，重新凝结成水，完成一个循环；
吸收式制冷机内工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂溶液，二者组成工质对；利用传热工质在发生器13中加热由循环泵18从吸收器16输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来；制冷剂蒸汽进入冷凝器14中，又被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流阀17降压到蒸发压力；制冷剂经节流进入蒸发器15中，吸收被冷却系统中的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸气；在发生器13中经发生过程剩余的浓溶液经节流阀17降到蒸发压力进入吸收器16中，与从蒸发器15出来的低压制冷剂蒸气相混合，吸收低压制冷剂蒸气并恢复到原来的浓度；吸收过程是放热过程，故需在吸收器中用冷却水来冷却混合溶液；在吸收器16中恢复了浓度的溶液又经循环泵18升压后送入发生器13中继续循环。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、由于太阳能集热器的传热工质加热给水之后，进一步加热吸收式制冷机的发生器，因此降低了太阳能集热器的入口温度，从而降低平均集热温度，提高聚光集热效率。
2、利用太阳能聚光集热制冷，冷却空冷系统的空气介质，降低汽轮机背压，提高汽轮机出功和机组发电效率。
3、由于空冷系统的采用，减少了太阳能热发电系统的耗水量，使太阳能热发电系统适用于炎热干旱地区。
4、吸收式制冷机广泛适用于目前流行的氨吸收式制冷和溴化锂吸收式制冷方式。
5、本发明广泛适用于各种太阳能热发电系统，例如槽式、塔式、碟式、线性菲涅尔式太阳能热发电系统。
附图说明
附图为本发明系统流程图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
本实施例以槽式太阳能热发电系统和氨吸收式制冷机为例进行说明。
如附图所示，本实施例一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统，包括太阳能聚光集热器1，依次连接在太阳能聚光集热器1传热工质出口的过热器10、蒸汽发生器9、预热器8和氨吸收式制冷机，氨吸收式制冷机的传热工质出口与太阳能聚光集热器1传热工质入口连通；本实施例太阳能聚光集热器1为槽式太阳能聚光镜。
还包括空冷器4，空冷器4的给水出口依次连接第一给水泵11、低压加热器5、除氧器7、第二给水泵12、高压加热器6、预热器8、蒸汽发生器9、过热器10和汽轮机2，汽轮机2连接发电机3；所述汽轮机2的排汽口连接空冷器4的排汽入口，汽轮机2的第二抽汽口连接除氧器7的抽汽入口，汽轮机2的第三抽汽口连接低压加热器5的抽汽入口，汽轮机2的第一抽汽口连接述高压加热器6的抽汽入口；所述低压加热器5的疏水出口连接空冷器4的疏水入口；所述高压加热器6的疏水出口连接除氧器7的疏水入口；
所述吸收式制冷机包括发生器13，发生器13的制冷剂出口连接冷凝器14的制冷剂入口，冷凝器14的制冷剂出口通过节流阀17连接蒸发器15的制冷剂入口，蒸发器15的制冷剂出口连接吸收器16的制冷剂入口，吸收器16的稀溶液出口通过循环泵18连接发生器13的稀溶液入口，发生器13的浓溶液出口连接吸收器16的浓溶液入口；所述发生器13的传热工质入口与预热器8的传热工质出口连接，发生器13的传热工质出口与太阳能聚光集热器1的传热工质入口连接。
如附图所示，本实施例适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统的发电方法，利用太阳能聚光集热器1(槽式太阳能聚光镜)聚集太阳热能，并将传热工质加热，传热工质依次经过过热器10、蒸汽发生器9和预热器8，将热量传递给工质给水和吸收式制冷机，然后返回太阳能聚光集热器1(槽式太阳能聚光镜)；被空冷器4冷凝后的给水，经过第一给水泵11升压后，在低压加热器5中被回热抽汽余热，然后进入除氧器7，余回热抽汽、疏水汇集，然后在第二给水泵12中升压，进入高压加热器6，然后分别经过预热器8、蒸汽发生器9、过热器10被传热工质加热成过热蒸汽，进入汽轮机2中推动叶片做功，然后带动发电机3发电；做功后的蒸汽从汽轮机2下部的排汽口排出，在空冷器4内被经吸收式制冷机降温后的空气冷却，重新凝结成水，完成一个循环；
氨吸收式制冷机内工作介质包括制取冷量的制冷剂氨和吸收、解吸制冷剂的吸收剂水，二者组成工质对；利用传热工质在发生器13中加热由循环泵18从吸收器16输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来；制冷剂蒸汽进入冷凝器14中，又被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流阀17降压到蒸发压力；制冷剂经节流进入蒸发器15中，吸收被冷却系统中的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸气；在发生器13中经发生过程剩余的浓溶液经节流阀17降到蒸发压力进入吸收器16中，与从蒸发器15出来的低压制冷剂蒸气相混合，吸收低压制冷剂蒸气并恢复到原来的浓度；吸收过程是放热过程，故需在吸收器中用冷却水来冷却混合溶液；在吸收器16中恢复了浓度的溶液又经循环泵18升压后送入发生器13中继续循环。

Claims (2)

1.一种适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统，其特征在于：包括太阳能聚光集热器(1)，依次连接在太阳能聚光集热器(1)传热工质出口的过热器(10)、蒸汽发生器(9)、预热器(8)和吸收式制冷机，吸收式制冷机的传热工质出口与太阳能聚光集热器(1)传热工质入口连通；
还包括空冷器(4)，空冷器(4)的给水出口依次连接第一给水泵(11)、低压加热器(5)、除氧器(7)、第二给水泵(12)、高压加热器(6)、预热器(8)、蒸汽发生器(9)、过热器(10)和汽轮机(2)，汽轮机(2)连接发电机(3)；所述汽轮机(2)的排汽口连接空冷器(4)的排汽入口，汽轮机(2)的第二抽汽口连接除氧器(7)的抽汽入口，汽轮机(2)的第三抽汽口连接低压加热器(5)的抽汽入口，汽轮机(2)的第一抽汽口连接述高压加热器(6)的抽汽入口；所述低压加热器(5)的疏水出口连接空冷器(4)的疏水入口；所述高压加热器(6)的疏水出口连接除氧器(7)的疏水入口；
所述吸收式制冷机包括发生器(13)，发生器(13)的制冷剂出口连接冷凝器(14)的制冷剂入口，冷凝器(14)的制冷剂出口通过节流阀(17)连接蒸发器(15)的制冷剂入口，蒸发器(15)的制冷剂出口连接吸收器(16)的制冷剂入口，吸收器(16)的稀溶液出口通过循环泵(18)连接发生器(13)的稀溶液入口，发生器(13)的浓溶液出口连接吸收器(16)的浓溶液入口；所述发生器(13)的传热工质入口与预热器(8)的传热工质出口连接，发生器(13)的传热工质出口与太阳能聚光集热器(1)的传热工质入口连接。
2.权利要求1所述适用于炎热干旱地区的太阳能热发电系统的发电方法，其特征在于：利用太阳能聚光集热器(1)聚集太阳热能，并将传热工质加热，传热工质依次经过过热器(10)、蒸汽发生器(9)和预热器(8)，将热量传递给工质给水和吸收式制冷机，然后返回太阳能聚光集热器(1)；被空冷器(4)冷凝后的给水，经过第一给水泵(11)升压后，在低压加热器(5)中被回热抽汽余热，然后进入除氧器(7)，余回热抽汽、疏水汇集，然后在第二给水泵(12)中升压，进入高压加热器(6)，然后分别经过预热器(8)、蒸汽发生器(9)、过热器(10)被传热工质加热成过热蒸汽，进入汽轮机(2)中推动叶片做功，然后带动发电机(3)发电；做功后的蒸汽从汽轮机(2)下部的排汽口排出，在空冷器(4)内被经吸收式制冷机降温后的空气冷却，重新凝结成水，完成一个循环；
吸收式制冷机内工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂溶液，二者组成工质对；利用传热工质在发生器(13)中加热由循环泵(18)从吸收器(16)输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来；制冷剂蒸汽进入冷凝器(14)中，又被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流阀(17)降压到蒸发压力；制冷剂经节流进入蒸发器(15)中，吸收被冷却系统中的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸气；在发生器(13)中经发生过程剩余的浓溶液经节流阀(17)降到蒸发压力进入吸收器(16)中，与从蒸发器(15)出来的低压制冷剂蒸气相混合，吸收低压制冷剂蒸气并恢复到原来的浓度；吸收过程是放热过程，故需在吸收器中用冷却水来冷却混合溶液；在吸收器(16)中恢复了浓度的溶液又经循环泵(18)升压后送入发生器(13)中继续循环。
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