CN1196774A - 用于产生能量的方法及实施该方法的发电站设备 - Google Patents

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Abstract

一种产生能量的方法及实施该方法的发电站设备,其中在一太阳能发电站(30)中产生的湿蒸汽输送到一燃烧矿物燃料发电站的水－汽循环回路(8)中。通过这种方法,在很大程序上利用了燃烧矿物燃料发电站的水－汽循环回路(8)的部件,从而节省了整个发电站设备的成本。

Description

用于产生能量的方法及实施 该方法的发电站设备
本发明涉及一种产生能量的方法和一种实现该方法的发电站设备。
在太阳能发电站，将落到地面上的太阳光用作能量转换的热源，这是公知的。太阳能热电站的例子有抛物面凹体、塔式和盘式电站。
在太阳热发电站中，一带有特制的太阳光线接收装置的主集热循环回路中的载热介质输送到一集热器中。竖立在地面上的一组镜子(定日镜)接收太阳光线，并将其聚集到集热器上。集热器设置在例如一塔式发电站的塔上或一盘式发电站内。接着在集热器内对载热介质进行加热。如果载热介质，例如水直接在集热器内蒸发，则称之为直接蒸发。在非直接蒸发的情况下，载热介质中的热量输送到附接于集热器的一装置中，并在那里蒸发。作为太阳能蒸汽，换句话说，作为由于太阳光线的作用而蒸发的产物，人们或者得到太阳能过热蒸汽，或者得到湿蒸汽。湿蒸汽由水和蒸汽两种成分构成。
在蒸汽发电站中，通过供热使一蒸汽发生器中的水蒸发。蒸汽在汽轮机中膨胀时产生驱动发电机的能量。从汽轮机中出来的蒸汽在处于一显著地低于大气压的压力下的冷凝器中液化，并由一供水泵重新送回到蒸汽发生器中。燃气轮机—汽轮机发电站(也称为GuD发电站)能够明显地改善效率。在这种发电站中，将从燃气轮机中排出来的高温气体输送到汽轮机中。例如由Wilhelm Engelke在Brennstoff-Warme-Kraft(燃料-热能-电力)41(1989)第335-342页上发表的文章“Dampfturbinen für GuD-Kraftwerke”(GuD发电站的汽轮机)中对燃气轮机和蒸汽轮机发电站予以公开。
太阳能发电站的主集热器循环回路与通常的燃烧矿物燃料发电站的水-蒸汽循环回路结合是公知的技术，例如M.Müller和K.Hennecke在出版物Forschungsverbund Sonnenenergie(太阳能研究协会)：″Themen93/94，第57至63页上发表的文章：Solare Farmkraftwerke und Direktverdampf inParabolrinnenkollektoren(太阳能农场发电站和在抛物面聚光镜中直接蒸发)中对此作了描述。但在现有技术中公知的只是将利用太阳能过热的蒸汽从太阳能发电站输送到燃烧矿物燃料发电站。
然而，事实表明应用太阳能过热的蒸汽是昂贵的。一方面，在太阳能发电站中产生太阳能过热的蒸汽需要相当高的费用。这种过热蒸汽的生产要求对集热器供水进行耗费地控制，这种供水成本相当高。另一方面，利用太阳能过热蒸汽使得集热器中的温度很高，这样就容易缩短集热器部件的寿命。在燃烧矿物燃料发电站中处理太阳能过热蒸汽需要安装附加的装置。这又造成相当大的追加成本。
本发明的目的在于提供一种在太阳能发电站的主集热循环回路与通常的燃烧矿物燃料发电站的水-蒸汽循环回路结合时产生能量的方法，其中在将主集热循环回路与水—蒸汽循环回路结合时应尽可能利用水—汽循环回路的部件，从而节省附加成本。此外，还提供一种用于实现本发明方法的发电站设备。
按照本发明，上述第一个目的通过一种产生能量的方法得以实现，在该方法中，将在太阳能发电装置产生的湿蒸汽送入燃烧矿物燃料发电站的水—汽循环回路中。
按照本发明，上述第二个目的通过一用于产生能量的发电站设备得以实现，在该设备中设有用于向一燃烧矿物燃料发电站的水—汽循环回路供应湿蒸汽的太阳能发电装置。
通过将太阳能发电站的主集热循环回路结合到燃烧矿物燃料发电站的水—汽循环回路中，在很大程度上利用了水  汽循环回路的部件，因此节省了另加部件的附加成本。而在太阳能发电站中产生湿蒸汽只需很小的控制技术和设备上的花费。同时，与产生太阳能过热蒸汽相比，可获得更大流量的湿蒸汽。此外，通过使用湿蒸汽还延长了集热器部件的寿命。由此可以保证包括一太阳能发电装置和一燃烧矿物燃料发电站在内的发电站设备具有高度的可用性。
优选将湿蒸汽送入GuD发电站的一台余热蒸汽发生器的水汽分离容器中。
特别是将湿蒸汽输入一蒸汽发电站的一第一溢流管，其中该第一溢流管设置在一高压汽轮机和一中压汽轮机之间。
按本发明的进一步设计，湿蒸汽在输入第一溢流管之前先流过一水汽分离容器。
优选将湿蒸汽送入一直流锅炉的一分离罐。分离罐和直流锅炉可以例如采用本生式罐(Benson-Flasche)或本生式锅炉(Benson-Kessel)。
特别是使湿蒸汽在一蒸发器和一分离器之间送入直流锅炉中。
按本发明的进一步设计，湿蒸汽送入一循环式锅炉的锅筒中。
下面参照附图所示实施例对本发明作进一步的详细说明，附图中：
图1为一GuD发电站的线路图；
图2为一蒸汽发电站的线路图；
图3为用于一直流锅炉的线路图；
图4为用于一循环锅炉的线路图；
如图1所示，GuD发电站包括一余热蒸汽发生器4。一燃气轮机6排出的高温废气流过用于产生蒸汽的余热蒸汽发生器4，其加热面连接到一汽轮机10的一水—汽循环回路8中。
从汽轮机10中排出的蒸汽在一压力比大气压力低得多的冷凝器12内液化，并由一第一供水泵14送入余热蒸汽发生器4。该余热蒸汽发生器4包括一预热器16、一蒸发器18和一过热器20。水首先流过预热器16，到达一水汽分离容器22。从水汽分离容器22中出来的水蒸汽经过过热器20重新返回汽轮机10中。这样，水汽循环回路8又重新连通。
蒸汽从两条路径送往水汽分离容器22。一方面经过蒸发循环回路24，水汽分离容器22中的一部分水被排走，由另一供水泵15送往蒸发器18。这些水在蒸发器18中蒸发，然后又送回到水汽分离容器22中。
另一方面，在太阳能发电装置30中产生的湿蒸汽也经过一管路32送入水汽分离容器22中。在一预定规模的太阳能发电站30中，生产的湿蒸汽体积流量比取替湿蒸汽采用的太阳能过热蒸汽的体积流量要大得多。因此，当采用湿蒸汽时，由太阳能发电站30输送明显更多的蒸汽给水汽分离容器22。不需要单独的装置向水汽分离容器22输送湿蒸汽，湿蒸汽直接馈入水汽分离容器内。
在相应的蒸发循环回路24的设计结构中，可将第二供水泵15从蒸发循环回路24中取消。
在管路34中，沿流动方向在燃气轮机6的前面连接一燃烧室36和一压缩机38。燃气轮机6和汽轮机10产生的能量用于发动电组40和42。
在另一未示出的实施形式中，汽轮机10包括一高压和一低压透平，或一高压、一中压和一低压透平。太阳能发电站30所产生的湿蒸汽被引导到水汽分离容器中的一个内，这些水汽分离容器配属于相应的透平机部分，例如高压、中压或低压透平。
根据图2，蒸汽发电站50的水汽循环回路8依次包括一高压透平52、一中压透平54和一低压透平56。在高压透平52和中压透平54之间平行于水汽循环回路8设置一第一溢流管58，其内设置一中间过热器60。在中压透平54与低压透平56之间平行于水汽循环回路8设置一第二溢流管62。
在预热器16和蒸发器18之间从水汽循环回路8中分出一管路64，水汽循环回路8中的一部分水被该管抽走并经一管路70输送到太阳能发电站30。在两管路64和70之间设置一水汽分离容器66。太阳能发电站30通过管道68将湿蒸汽直接送入水汽分离容器66，从湿蒸汽中分离出的水重新经管路70送回到太阳能发电站30中，同时，分离出的蒸汽经管路69输送到高压透平52与中间过热器60之间的第一溢流管58。
在一简化的实施形式中，可以省去水汽分离容器66。在这种情况下，直接将水汽循环回路8中的预热水馈入太阳能发电站30，而太阳能发电站30将其所生产的湿蒸汽送入第一溢流管58。
余热蒸汽发生器4例如通过其外部燃烧矿物燃料得到热量。
在图3中，在一直流锅炉80的水汽循环回路8中的蒸发器18与过热器20之间设置一水汽分离器82。
从一分离罐84中出来的水蒸汽经一管路86在水汽分离器82和过热器20之间送入水汽循环回路8。从分离罐84中出来的一部分水经一管路88在冷凝器12和供水泵14之间送入水汽循环回路8。一部分从水汽分离器82中出来的水经管路90输送到分离罐84。
太阳能发电站30所产生的湿蒸汽或者经一管路92直接输送到分离罐84内，或者经一管路在蒸发器18和水汽分离器82之间送入水汽循环回路8，因此，湿蒸汽直接进入水汽分离器82。如图2所示，太阳能发电站30运行所用的水从水汽循环回路8中预热器16与蒸发器18之间取出。
按照图4，循环锅炉100包括一锅筒102，其在水汽循环回路8中设置在预热器16与过热器20之间。锅筒102中的一部分水经一落水管104输送到至少一个蒸发管106中。从蒸发管106中蒸发的水又直接回到锅筒102中。然后，水蒸汽在水汽循环回路8中进入过热器20。在这种实施形式中，通过使用蒸发管106省去了蒸发器18。从太阳能发电站30中出来的湿蒸汽经一管路108输送到锅筒102中。
为了在蒸发管106中保证一预定的质量流量，在落水管104中设置一循环泵110。

Claims (13)

1.一种产生能量的方法，其中，将在一太阳能发电站(30)中产生的湿蒸汽送入燃烧矿物燃料发电站的水—汽循环回路(8)中。
2.如权利要求1所述的方法，其中将湿蒸汽送入一燃气轮机和蒸汽轮机发电站(2)的一余热蒸汽发生器的一水汽分离容器(22)中。
3.如权利要求1所述的方法，其中将湿蒸汽送入一蒸汽发电站(50)的一第一溢流管(58)中。
4.如权利要求3所述的方法，其中湿蒸汽在送入第一溢流管(58)之前先流过一水汽分离容器(66)。
5.如权利要求1所述的方法，其中湿蒸汽送入一直流锅炉(80)的一分离罐(84)中。
6.如权利要求5所述的方法，其中湿蒸汽在一蒸发器(18)与一水汽分离器(82)之间送入所述水—汽循环回路(8)中。
7.如权利要求1所述的方法，其中湿蒸汽送入一循环式锅炉(100)的锅筒(102)中。
8.一种用于产生能量的发电站设备，其中设置用于向一燃烧矿物燃料发电站的一水汽循环回路(8)供应湿蒸汽的一太阳能发电站(30)。
9.如权利要求8所述的发电站设备，其中为了输送湿蒸汽，为燃气轮机和蒸汽轮机发电站(2)的余热蒸汽发生器(4)设置一水汽分离容器(22)。
10.如权利要求8所述的发电站设备，其中为了输送湿蒸汽，在蒸汽发电站(50)的一高压汽轮机(52)和一中压汽轮机(54)之间设置一第一溢流管(58)。
11.如权利要求8所述的发电站设备，其中为输送湿蒸汽而设置一直流锅炉(80)的分离罐(84)。
12.如权利要求11所述的发电站设备，其中设置一管路(94)来输送湿蒸汽，该管路在蒸发器(18)与一水汽分离器(82)之间流入水—汽循环回路(8)中。
13.如权利要求8所述的发电站设备，其中为输送湿蒸汽，设置一循环锅炉(100)的锅筒(102)。
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