CN108843406B - 一种烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统 - Google Patents

一种烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于热电技术领域，尤其涉及一种烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统，包括通过管道依次连接的：第一压气机、燃烧室、第一透平、第一余热锅炉、第二压气机、太阳能接收器、第二透平、第二余热锅炉；所述第一压气机、第一透平与第一发电机同轴串联排列，所述第二压气机、第二透平与第二发电机同轴串联排列；第一余热锅炉、第二余热锅炉分别与汽轮机连接，汽轮机与第三发电机同轴串联排列。将第一透平排出的烟气经过第一余热锅炉换热后，在第二压气机中压至一定压力，利用高聚光比聚光系统加热至900～1200℃高温，进入第二透平膨胀做功，排出的烟气进入第二余热锅炉放热后排出，两个余热锅炉产生的蒸汽同时带动汽轮机做功。

Description

一种烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统
技术领域
本发明属于热电技术领域，尤其涉及一种烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统。
背景技术
目前我国一次能源结构仍以燃煤发电为主，由此导致的一系列环保问题越来越受到人们的重视。燃气轮机发电系统具有效率高，运行灵活，占地面积小，环境污染小等众多优点，燃气蒸汽联合循环成为缓解环境问题，提供高效清洁能源的重要途径。我国化石燃料资源处于富煤贫油少气的现状，天然气资源的供应问题是燃气轮机发展的一个限制因素。燃气轮机由于材料方面难以突破，发电效率与规模受到限制，同时燃机透平的运行受环境温度影响较大，也限制了燃气蒸汽联合循环发电系统的运行与出力。
太阳能是一种取之不尽的清洁可再生能源，在各种光热聚光方式中碟式太阳能聚光系统具有最高的聚光比，可达到3000，将介质温度加热到900～1200℃的高温，具有其他聚光系统难以达到的优势。将太阳能与燃气蒸汽联合循环系统集成可以有效提高系统出功，或减小相应的天然气燃料需求，同时提高碟式光热发电系统的光电转换效率，实现发电系统的清洁高效运行。
发明内容
为了提高燃气蒸汽联合循环发电系统效率，降低燃料消耗，本发明提出了一种烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统，包括通过管道依次连接的：第一压气机、燃烧室、第一透平、第一余热锅炉、第二压气机、太阳能接收器、第二透平、第二余热锅炉；所述第一压气机、第一透平与第一发电机同轴串联排列，所述第二压气机、第二透平与第二发电机同轴串联排列；第一余热锅炉、第二余热锅炉分别与汽轮机连接，汽轮机与第三发电机同轴串联排列。
所述汽轮机包括：高压缸、中压缸、低压缸，其中高压缸的入口、出口与第一余热锅炉构成循环连接，中压缸的入口分别与第一余热锅炉和第二余热锅炉连接，中压缸的出口与第二余热锅炉的出口和第二余热锅炉的出口相连后接入低压缸的入口，低压缸的出口与凝汽器相连后通过给水泵分别连接到第一余热锅炉和第二余热锅炉。
所述碟式太阳能聚光系统为太阳能接收器提供热量。
所述第一压气机将空气压至给定压力，和燃料天然气一起进入燃烧室燃烧，燃烧后的烟气进入第一透平膨胀做功，带动发电机发电；做功后的烟气进入第一余热锅炉放热，第一余热锅炉排出的低温烟气一部分排出，另一部分进入第二压气机压至给定压力后进入太阳能接收器吸热，将烟气加热至一定温度后进入第二透平膨胀做功，带动第二发电机发电；第二透平中的烟气做功后进入第二余热锅炉放热后排出。
所述给水泵给循环水加压后进入第一、第二余热锅炉，第一余热锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功，高压缸排汽返回第一余热再热后与第二余热锅炉产生的过热蒸汽一同进入汽轮机中压缸做功，中压缸排汽与第一、第二余热锅炉低压过热器加热的蒸汽一同进入汽轮机低压缸做功，带动第三发电机发电；低压缸排汽进入凝汽器冷却后，继续循环。
本发明的有益效果：
本发明将高聚光比产生的高温太阳能热与燃气蒸汽联合循环高效集成，可有效的提高系统功率，扩大发电系统容量，减少燃料消耗，同时烟气再热布林顿循环使第二压气机和透平的布林顿循环摆脱环境温度的影响，保持高效运行。
附图说明
图1为本发明的烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
如图1所示。本发明提出了一种烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统，包括第一压气机1，燃烧室2，第一透平3，第一发电机4，第一余热锅炉5，第二压气机6，碟式太阳能聚光系统8，太阳能接收器7，第二透平9，第二发电机10，第二余热锅炉11，汽轮机高、中、低压缸12,13,14，凝汽器15，给水泵16及第三发电机17。
空气进入第一压气机被压至给定压力，和燃料天然气一起进入燃烧室燃烧，燃烧后的烟气(1600℃左右)进入第一透平膨胀做功，带动发电机发电。做功后的烟气(600℃左右)进入第一余热锅炉放热，放热后的烟气(80～100℃)排出第一余热锅炉。
第一余热锅炉排出的低温烟气部分排出，剩余部分进入第二压气机压至给定压力后进入太阳能接收器吸热。太阳能接收器与碟式聚光装置相连，吸收太阳能光热将烟气加热至一定温度(900～1200℃)后进入第二透平膨胀做功，带动第二发电机发电。第二透平中的烟气做功后进入第二余热锅炉放热后排出(500℃左右)。
底循环给水经过给水泵加压后进入第一、第二余热锅炉，第一余热锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功，高压缸排汽返回第一余热再热后与第二余热锅炉产生的过热蒸汽一同进入汽轮机中压缸做功，
中压缸排汽与第一、第二余热锅炉低压过热器加热的蒸汽一同进入汽轮机低压缸做功，带动第三发电机发电。低压缸排汽进入凝汽器冷却后，继续循环。汽轮机高、中、低压缸与第三发电机同轴串联排列。
第二余热锅炉可以与第二余热锅炉共同驱动同一汽轮机，也可单独驱动一组小汽轮机。
下表为某二拖一燃气蒸汽联合循环机组主要参数，燃气轮机发电功率为278MW×2，汽轮机发电功率为327MW。
Figure BDA0001674829900000041
将其中一台燃气轮机排烟进行压缩再热后，模拟结果如下
Figure BDA0001674829900000042
本模拟只计算了第二压气机和第二透平部分发电量，作为定性说明，在系统中相比于集成前初始系统可显著提高系统容量。
此实施例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 (4)

1.一种烟气再热式碟式光热与燃气蒸汽联合循环发电系统，其特征在于，包括通过管道依次连接的：第一压气机、燃烧室、第一透平、第一余热锅炉、第二压气机、太阳能接收器、第二透平、第二余热锅炉；所述第一压气机、第一透平与第一发电机同轴串联排列，所述第二压气机、第二透平与第二发电机同轴串联排列；第一余热锅炉、第二余热锅炉分别与汽轮机连接，汽轮机与第三发电机同轴串联排列；所述汽轮机包括：高压缸、中压缸、低压缸，其中高压缸的入口、出口与第一余热锅炉构成循环连接，中压缸的入口分别与第一余热锅炉和第二余热锅炉连接，中压缸的出口与第二余热锅炉的出口和第二余热锅炉的出口相连后接入低压缸的入口，低压缸的出口与凝汽器相连后通过给水泵分别连接到第一余热锅炉和第二余热锅炉。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述碟式太阳能聚光系统为太阳能接收器提供热量。
3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述第一压气机将空气压至给定压力，和燃料天然气一起进入燃烧室燃烧，燃烧后的烟气进入第一透平膨胀做功，带动发电机发电；做功后的烟气进入第一余热锅炉放热，第一余热锅炉排出的低温烟气一部分排出，另一部分进入第二压气机压至给定压力后进入太阳能接收器吸热，将烟气加热至一定温度后进入第二透平膨胀做功，带动第二发电机发电；第二透平中的烟气做功后进入第二余热锅炉放热后排出。
4.根据权利要求2或3所述系统，其特征在于，所述给水泵给循环水加压后进入第一、第二余热锅炉，第一余热锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机高压缸做功，高压缸排汽返回第一余热再热后与第二余热锅炉产生的过热蒸汽一同进入汽轮机中压缸做功，中压缸排汽与第一、第二余热锅炉低压过热器加热的蒸汽一同进入汽轮机低压缸做功，带动第三发电机发电；低压缸排汽进入凝汽器冷却后，继续循环。
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