CN107975787A - 一种多耦合发电系统及发电方法 - Google Patents

一种多耦合发电系统及发电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多耦合发电系统及发电方法，其包括：加热装置；除氧器；高压加热器；锅炉；发电组件；供热组件；以及冷凝组件。本发明使用光热技术对除盐水进行预加热，再送入除氧器加热除氧后提供给锅炉，解决了太阳能高温工业热利用的技术难题，实现太阳能热利用领域与工业热能领域的完美结合，可减少传统能源，如煤的消耗，发电效率高，经济效益可观，同时可极大减少发电过程中的污染物排放量。

Description

一种多耦合发电系统及发电方法
技术领域
本发明涉及能源利用领域，具体涉及一种多耦合发电系统及发电方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，传统能源供给，如通过煤的燃烧产生电力的方式已不能满足环境保护的需要，并且我国幅员辽阔，其存在数量巨大的可以用资源，如生物质、污泥等，这些材料均可用于提供电力。
但现有技术中，尚没有出现将太阳能与上述生物质、污泥等材料一起联用发电，且发电效率高、经济效益可观的发电模式。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种多耦合发电系统及发电方法，其使用光热技术对除盐水进行预加热，再送入除氧器加热除氧后提供给锅炉，解决了太阳能高温工业热利用的技术难题，实现太阳能热利用领域与工业热能领域的完美结合，其发电效率高，经济效益可观，同时可极大减少发电过程中的污染物排放量。
本发明解决上述技术问题所提供的方案如下：
一方面，提供一种多耦合发电系统，其包括：
加热装置，其用于对水体进行预加热；
除氧器，其连接所述加热装置，用于对经过预加热的水体进行进一步加热和除氧处理；
高压加热器，其连接所述的除氧器，用于对经过除氧器加热和除氧的水体进行进一步加热；
锅炉，其连接所述高压加热器，用于接收经高压加热器加热后的水体以及燃料，通过所述燃料的燃烧来对所述水体进行加热，产生蒸汽；
发电组件，其连接所述锅炉，用于接收所述蒸汽，并通过所述蒸汽发电；
供热组件，其连接所述发电组件，用于将经过所述发电组件做功后的部分乏汽输送至需热单位；
以及冷凝组件，其连接所述发电组件，用于将经过所述发电组件做功后的部分乏汽进行冷凝，产生冷凝水，且将所述冷凝水加热后重新输送至所述除氧器。
优选的，所述加热装置为太阳能加热器；所述水体为除盐水。
优选的，所述除氧器为内置式除氧器、旋膜式除氧器、喷雾填料式除氧器、大气式除氧器、热力式除氧器、水膜式除氧器以及真空除氧器中的一种或几种。
优选的，所述燃料包括生物质燃料、污泥以及燃煤中的一种或几种。
优选的，所述高压加热器还用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽，并利用该乏汽对经过除氧器加热和除氧的水体进行进一步加热。
优选的，所述除氧器还用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽，并利用该乏汽对经过预加热的水体进行进一步加热。
优选的，所述多耦合发电系统还包括：低压加热器；所述冷凝组件包括：冷凝器，以及汽封冷却器；
所述冷凝器用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽，并对该部分乏汽进行冷凝，并产生冷凝水；
所述汽封冷却器连接所述冷凝器以及发电组件，用于接收所述发电组件漏出的部分蒸汽以及所述冷凝水，并利用所述漏出的部分蒸汽对所述冷凝水进行加热；
所述低压加热器连接所述汽封冷却器以及发电组件，用于接收被所述汽封冷却器加热后的冷凝水以及经过所述发电组件做功后的部分乏汽，并利用该部分乏汽对所述冷凝水进行再次加热，并将再次加热后的冷凝水重新输送至所述除氧器。
优选的，所述发电组件包括汽轮机以及发电机。
另一方面，还提供一种利用上述多耦合发电系统进行发电的方法，其包括如下步骤：
S1、通过加热装置对水体进行预加热；
S2、将经过预加热的水体输送至除氧器，通过除氧器对经过预加热的水体进行进一步加热和除氧处理；
S3、将经除氧器加热和除氧处理后的水体以及燃料输送至锅炉，通过所述燃料的燃烧来对水体进行加热，产生蒸汽；
以及S4、将发电组件连接所述锅炉，使得所述发电组件接收所述蒸汽，并通过所述蒸汽发电。
优选的，还包括：
S5、利用供热组件将经过所述发电组件做功后的部分乏汽输送至需热单位；
S6、将经过所述发电组件做功后的部分乏汽分别输送回所述高压加热器、除氧器、低压加热器以及汽封冷却器；
以及S7、利用冷凝组件将经过所述发电组件做功后的部分乏汽进行冷凝，产生冷凝水，且将所述冷凝水依次经所述汽封冷却器以及低压加热器加热后重新输送至所述除氧器。
本发明技术方案所带来的效果：
本发明使用光热技术对除盐水进行预加热，再送入除氧器加热除氧后提供给锅炉，解决了太阳能高温工业热利用的技术难题，实现太阳能热利用领域与工业热能领域的完美结合，可减少传统能源，如煤的消耗，发电效率高，经济效益可观，同时可极大减少发电过程中的污染物排放量。
附图说明
图1是实施例一中多耦合发电系统的结构示意图；
图2是实施例二中利用实施例一中的多耦合发电系统进行发电的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
如图1所示，本实施例中的多耦合发电系统，其包括：
加热装置1，其用于对水体进行预加热；所述加热装置1可优选为太阳能加热器，更特别优选为具有超导集热模块的太阳能加热器，其加热效果更佳，同时，所述水体为除盐水；
除氧器2，其连接所述加热装置1，用于对经过预加热的水体进行进一步加热和除氧处理，避免水体中的氧对设备造成腐蚀和破坏，产生经济损失；本实施例中，所述除氧器1为内置式除氧器、旋膜式除氧器、喷雾填料式除氧器、大气式除氧器、热力式除氧器、水膜式除氧器以及真空除氧器中的一种或几种；
高压加热器3，其连接所述的除氧器2，用于对经过除氧器2加热和除氧的水体进行进一步加热；同时，所述除氧器2与高压加热器3之间设有第一泵体100，其用于将经过所述除氧器2的水体输送至所述锅炉4，且所述第一泵体100还可用于调节流量、流速等参数；
锅炉4，其连接所述高压加热器3，用于接收经高压加热器3加热后的水体以及燃料，通过所述燃料的燃烧来对所述水体进行加热，产生蒸汽；所述燃料包括生物质燃料、污泥以及燃煤中的一种或几种；生物质燃料主要指农林废弃物(树枝、稻秆、麦秆等)和废旧木质料(建筑废旧模板、废旧木质家俱、装饰废旧木质料等)，其低位热值在2500大卡/公斤～3500大卡/公斤，本实施例中，每小时可燃用生物质燃料5吨，按年运行6000小时计算，则年消耗所述生物质燃料30000吨，可替代、节约标煤12000吨，多供电4000万度，同时年减排CO2约5280吨，年减排SO2约240吨，年减排NOX约80吨，年减排烟尘约180吨，在对所述生物质燃料进行充分利用、创造巨大经济效益的同时，能极大的提高节能减排的效率和效果，有利于改善环境质量；同时，全国污水处理厂(站)目前每年产生污泥(含水率80％)1亿吨以上，本实施例中由于将污泥作为燃烧原料，采用电厂污泥掺烧的方式，可实现污泥“减量化、无害化、稳定化、资源化”处置目标，减少因污泥堆放造成的二次污染，并有效节约土地资源，进一步的，污泥经高温焚烧后产生的灰、渣还可作为建材原料资源化利用，其对于建设良好的生态环境具有重要作用；
发电组件，其连接所述锅炉4，用于接收所述蒸汽，并通过所述蒸汽发电；具体的，所述发电组件包括汽轮机5以及发电机10，其中，汽轮机5被所述蒸汽驱动，带动所述发电机10运转，进而产生电力，且产生的电力后续并网输送；
供热组件6，其连接所述发电组件(如连接到汽轮机5)，用于将经过所述发电组件做功后的部分乏汽(即乏汽一)输送至需热单位；
以及冷凝组件，其连接所述发电组件，用于将经过所述发电组件做功后的部分乏汽进行冷凝，产生冷凝水，且将所述冷凝水加热后重新输送至所述除氧器。
进一步的，为增加对于蒸汽的利用效率，争取达到最佳的节能减排效果，所述高压加热器3还用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽(即乏汽二)，并利用该乏汽对经过除氧器2加热和除氧的水体进行进一步加热；同时，所述除氧器2还用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽(即乏汽三)，并利用该乏汽对经过预加热的水体进行进一步加热。
更进一步的，所述多耦合发电系统还包括：低压加热器7；所述冷凝组件包括：冷凝器8，以及汽封冷却器9；
所述冷凝器8用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽(即乏汽四)，并对该部分乏汽进行冷凝，并产生冷凝水；
所述汽封冷却器9则连接所述冷凝器8以及发电组件(如连接到汽轮机5)，用于接收所述发电组件漏出的部分蒸汽(如因汽轮机5轴封漏汽产生的部分蒸汽)以及所述冷凝水，并利用所述漏出的部分蒸汽对所述冷凝水进行加热；类似的，所述汽封冷却器9与所述冷凝器8之间设有第二泵体101，其用于将所述冷凝器8产生的冷凝水输送至所述汽封冷却器9，且所述第二泵体101还可用于调节流量、流速等参数；
此外，所述低压加热器7则连接所述汽封冷却器9以及发电组件(如连接到汽轮机5)，用于接收被所述汽封冷却器9加热后的冷凝水以及经过所述发电组件做功后的部分乏汽(即乏汽五)，并利用该部分乏汽对所述冷凝水进行再次加热，并将再次加热后的冷凝水重新输送至所述除氧器2。
由此可见，本实施例中，所述发电组件中，经过汽轮机5做功的乏汽可以被充分利用，具体的，其可以被分为五路，分别进入除氧器2，高压加热器3，供热组件6、低压加热器7以及冷凝器8中被再次利用，同时，漏出的部分蒸汽如因汽轮机5轴封漏汽产生的部分蒸汽也可被回收至所述汽封冷却器9中被再次利用，通过该方式，可极大提高蒸汽利用效率。
例如，本实施例中，一台220t/h锅炉配套一台25MW背压式汽轮发电机组，补水量约为165t/h，利用太阳能加热装置可将补水温度平均提高8℃，按年运行6000小时计算，则年节约标煤约1250吨，多供电400万度以上，年减排CO2约550吨，年减排SO2约25吨，年减排NOX约10吨，年减排烟尘约18吨，节能效果显著。
实施例二：
如图2所示，本实施例还提供了一种利用上述多耦合发电系统进行发电的方法，其包括如下步骤：
S1、通过加热装置对水体进行预加热；
S2、将经过预加热的水体输送至除氧器，通过除氧器对经过预加热的水体进行进一步加热和除氧处理；
S3、将经除氧器加热和除氧处理后的水体以及燃料输送至锅炉，通过所述燃料的燃烧来对水体进行加热，产生蒸汽；
以及S4、将发电组件连接所述锅炉，使得所述发电组件接收所述蒸汽，并通过所述蒸汽发电。
进一步的，为增加蒸汽利用效率，上述发电方法还包括：
S5、利用供热组件将经过所述发电组件做功后的部分乏汽输送至需热单位；
S6、将经过所述发电组件做功后的部分乏汽分别输送回所述高压加热器、除氧器、低压加热器以及汽封冷却器；
以及S7、利用冷凝组件将经过所述发电组件做功后的部分乏汽进行冷凝，产生冷凝水，且将所述冷凝水依次经所述汽封冷却器以及低压加热器加热后重新输送至所述除氧器。
需要说明的是，且上述实施例一、二中的技术特征可进行随意组合，且组合而成的技术方案均属于本发明的保护范围。
综上所述，本发明使用光热技术对除盐水进行预加热，再送入除氧器加热除氧后提供给锅炉，解决了太阳能高温工业热利用的技术难题，实现太阳能热利用领域与工业热能领域的完美结合，把新能源直接应用于热力发电领域，实现新能源对传统能源的替代，可减少传统能源，如煤的消耗，发电效率高，经济效益可观，同时可极大减少发电过程中的污染物排放量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多耦合发电系统，其特征在于，包括：
加热装置，其用于对水体进行预加热；
除氧器，其连接所述加热装置，用于对经过预加热的水体进行进一步加热和除氧处理；
高压加热器，其连接所述的除氧器，用于对经过除氧器加热和除氧的水体进行进一步加热；
锅炉，其连接所述高压加热器，用于接收经高压加热器加热后的水体以及燃料，通过所述燃料的燃烧来对所述水体进行加热，产生蒸汽；
发电组件，其连接所述锅炉，用于接收所述蒸汽，并通过所述蒸汽发电；
供热组件，其连接所述发电组件，用于将经过所述发电组件做功后的部分乏汽输送至需热单位；
以及冷凝组件，其连接所述发电组件，用于将经过所述发电组件做功后的部分乏汽进行冷凝，产生冷凝水，且将所述冷凝水加热后重新输送至所述除氧器。
2.如权利要求1所述的多耦合发电系统，其特征在于，所述加热装置为太阳能加热器；所述水体为除盐水。
3.如权利要求1所述的多耦合发电系统，其特征在于，所述除氧器为内置式除氧器、旋膜式除氧器、喷雾填料式除氧器、大气式除氧器、热力式除氧器、水膜式除氧器以及真空除氧器中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的多耦合发电系统，其特征在于，所述燃料包括生物质燃料、污泥以及燃煤中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的多耦合发电系统，其特征在于，所述高压加热器还用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽，并利用该乏汽对经过除氧器加热和除氧的水体进行进一步加热。
6.如权利要求1所述的多耦合发电系统，其特征在于，所述除氧器还用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽，并利用该乏汽对经过预加热的水体进行进一步加热。
7.如权利要求1所述的多耦合发电系统，其特征在于，所述多耦合发电系统还包括：低压加热器；所述冷凝组件包括：冷凝器，以及汽封冷却器；
所述冷凝器用于接收经过所述发电组件做功后的部分乏汽，并对该部分乏汽进行冷凝，并产生冷凝水；
所述汽封冷却器连接所述冷凝器以及发电组件，用于接收所述发电组件漏出的部分蒸汽以及所述冷凝水，并利用所述漏出的部分蒸汽对所述冷凝水进行加热；
所述低压加热器连接所述汽封冷却器以及发电组件，用于接收被所述汽封冷却器加热后的冷凝水以及经过所述发电组件做功后的部分乏汽，并利用该部分乏汽对所述冷凝水进行再次加热，并将再次加热后的冷凝水重新输送至所述除氧器。
8.如权利要求1-7任一项所述的多耦合发电系统，其特征在于，所述发电组件包括汽轮机以及发电机。
9.一种利用权利要求7所述的多耦合发电系统进行发电的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过加热装置对水体进行预加热；
S2、将经过预加热的水体输送至除氧器，通过除氧器对经过预加热的水体进行进一步加热和除氧处理；
S3、将经除氧器加热和除氧处理后的水体以及燃料输送至锅炉，通过所述燃料的燃烧来对水体进行加热，产生蒸汽；
以及S4、将发电组件连接所述锅炉，使得所述发电组件接收所述蒸汽，并通过所述蒸汽发电。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
S5、利用供热组件将经过所述发电组件做功后的部分乏汽输送至需热单位；
S6、将经过所述发电组件做功后的部分乏汽分别输送回所述高压加热器、除氧器、低压加热器以及汽封冷却器；
以及S7、利用冷凝组件将经过所述发电组件做功后的部分乏汽进行冷凝，产生冷凝水，且将所述冷凝水依次经所述汽封冷却器以及低压加热器加热后重新输送至所述除氧器。
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