CN201924972U - 太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组，复合发电汽轮发电机组包括：太阳能蒸汽发电系统与火力发电系统整体结合，太阳能发电汽轮机与火电汽轮机同轴设置，共用一台发电机；通过调节火电汽轮机的进汽流量来调节复合发电汽轮发电机组的功率，从而太阳能蒸汽发电系统不再设置储能系统、辅助燃料加热器和辅助燃料锅炉，就可以满足电力系统对发电机组的调解要求；还包括：太阳能发电系统与火力发电系统共用凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器及水箱；还包括：将火电汽轮机的抽汽引入太阳能蒸汽发电系统，对蒸汽温度进行调节，从而保障太阳能发电汽轮机正常工作。

Description

太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组
技术领域
本实用新型涉及火力发电和太阳能蒸汽发电领域，尤其是一种太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组。
背景技术
火力发电技术是将燃料的化学能通过热功转换方法变为电能的技术，其过程如下：首先通过锅炉将燃料的化学能转变成蒸汽的热能，然后再通过蒸汽轮机将蒸汽热能转变为转动机械能，最后再通过发电机将转动机械能转变为电能。图1是现有的火力发电汽轮发电机组及系统的示意图，如图1所示，燃料在锅炉1中燃烧放热，将锅炉中的水变成高温、高压的蒸汽，蒸汽通过管道被送入汽轮机的高压缸2、中压缸3和低压缸4内进行膨胀做功，使汽轮机转子转动并带动发电机5转动发出电能。做完工的蒸汽从汽轮机低压缸4中排出，被凝汽器6冷却后凝结成水，通过热力系统中的凝结水泵7、低压加热器8、除氧器及水箱9后，被给水泵10连续的打入锅炉(其中途经高压加热器11)，形成了一个完整的热力循环。通过控制汽轮机的进汽流量和增减锅炉的燃料量可以方便的控制汽轮发电机的功率输出，满足电力系统的发电功率及电力品质的要求。
太阳能蒸汽发电技术是将太阳能通过热功转换方法变为电能的技术，其过程如下：首先通过集热系统将太阳的辐射能转化为工质的热能，然后通过换热将工质的热能转变为水蒸汽的热能，最后再通过蒸汽轮机和发电机将热能转变为电能，图2是现有的太阳能蒸汽发电机组及系统的示意图，如图2所示(图中仅以槽式集热器为例)，集热器13利用太阳的辐射能来加热耐高温油，再利用高温油的热量在蒸发器16中将水转化为蒸汽、在过热器15中将蒸汽过热升温，过热蒸汽进入汽轮机20中膨胀做功，使汽轮机转子转动并带动发电机5转动从而发出电能。由于太阳的辐射能是随着季节、昼夜、云量等因素的变化而时时变化的，因此，太阳能热发电系统必须要配套建设大容量的储能系统21，还需要在系统中增加辅助燃料锅炉23和辅助燃料加热器22，才能够使汽轮发电机组稳定、连续的运行，并满足汽轮发电机组输出电功率的可调节要求。由于大容量的储能系统和辅助燃料锅炉系统使太阳能热发电工程的投资大幅度增加，严重影响了太阳能热发电技术的推广应用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组，能够在没有储能系统的情况下使太阳能的汽轮发电机组稳定、连续的运行，并满足汽轮发电机组输出电功率的可调节要求，解决太阳能热发电工程的投资大、难以推广的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组，包括：
用于通过燃料获得高温蒸汽、通过蒸汽推动火电汽轮机进行发电的火力发电系统；
用于通过太阳能获得高温蒸汽、通过蒸汽推动太阳能发电汽轮机进行发电的太阳能蒸汽发电系统；
所述太阳能发电汽轮机与所述火电汽轮机同轴设置，共用一台发电机，构成了复合汽轮发电机组，所述复合汽轮发电机组的功率调节由所述火力发电系统的负荷调节系统完成。
优选地，上述的汽轮发电机组中，所述太阳能发电汽轮机排出的蒸汽进入到所述火力发电系统的凝汽器，所述火力发电系统与所述太阳能蒸汽发电系统共用所述凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器及水箱。
优选地，上述的汽轮发电机组中，还包括：当所述太阳能蒸汽发电系统产出的蒸汽温度急剧变化时，利用所述火电汽轮机的抽汽对所述太阳能蒸汽发电系统蒸汽温度进行调节的太阳能蒸汽发电系统温度调节系统。
优选地，上述的汽轮发电机组中，还包括：当太阳蒸汽发电系统停止运行时，利用火电汽轮机中压缸的排汽进入所述太阳能发电汽轮机，使所述太阳能发电汽轮机能够得到良好冷却的太阳能汽轮机冷却系统。
本实用新型实施例至少存在以下技术效果：
1)由于太阳能热发电系统的汽轮机与火力发电机组同轴，发电机的功率输出完全由火力发电机组进行调解，不需要建设大容量的储能系统和辅助燃料锅炉，既可满足电力系统对发电机组的调解要求。
2)太阳能发电汽轮机排出的蒸汽进入到所述火力发电系统的凝汽器，从而所述火力发电系统与所述太阳能蒸汽发电系统共用所述凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器及水箱。太阳能蒸汽发电系统不再需要重新建设这些蒸汽处理设备，大大节约了太阳能蒸汽发电系统的建设投资。
3)当太阳能蒸汽发电系统产出的蒸汽温度急剧变化时，将所述火电汽轮机的抽汽引入所述太阳能蒸汽发电系统，调节蒸汽温度，使太阳能汽轮机保持其正常工作。
4)当太阳能蒸汽发电系统停止运行时，可以利用火电汽轮机的中压缸排汽进入太阳能发电汽轮机，使其能够得到良好的冷却。
5)总之，采用本实用新型实施例提供的系统与单独建设太阳能蒸汽发电系统相比，可以大大降低工程投资，同时，可以灵活调节上网发电功率和品质，满足电网调度的要求。
附图说明
图1是现有的火力发电汽轮发电机组及系统的示意图；
图2是现有的太阳能蒸汽发电机组及系统的示意图；
图3是本实用新型实施例提供的太阳发电与火力发电复合的汽轮发电机组及系统的示意图。
图1、图2、图3中设备编号说明如下：
1-锅炉 2-高压缸 3-中压缸 4-低压缸 5-发电机 6-凝汽器 7-凝结水泵 8-低压加热器 9-除氧器及水箱 10-给水泵 11-高压加热器 12-太阳能发电给水泵 13-太阳能集热器 14-储热调温装置 15-过热器 16-蒸发器 17-储油罐 18-热循环油泵 19-隔断阀 20-太阳能发电汽轮机 21-储热系统 22-辅助燃料加热器 23-辅助燃料锅炉 24-太阳能发电机
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。
如图3所示，太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组，包括：
火力发电系统，用于：通过燃料获得高温蒸汽，通过蒸汽推动火电汽轮机(包括高压缸2、中压缸3和低压缸4)进行发电；
太阳能蒸汽发电系统，用于：通过太阳能获得高温蒸汽，通过蒸汽推动太阳能发电汽轮机20进行发电；
所述太阳能发电汽轮机20与所述火电汽轮机同轴设置，共用一台发电机5，所述复合汽轮发电机组的功率调节由所述火力发电系统的负荷调节系统完成。从而所述太阳能蒸汽发电系统不再设置储能系统21、辅助燃料加热器22和辅助燃料锅炉23。
可见，本实用新型是将太阳能发电汽轮机20放置于火电机组汽轮机低压缸4与发电机5之间，与火电机组汽轮机组合在一起，形成了太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组。由于太阳能发电系统的汽轮机与火力发电机组同轴，发电机的功率输出完全由火力发电机组进行调解，不需要建设大容量的储能系统和辅助燃料锅炉，既可满足电力系统对发电机组的调解要求。
其中，所述太阳能发电汽轮机20排出的蒸汽进入到所述火力发电系统的凝汽器6，从而所述火力发电系统与所述太阳能蒸汽发电系统共用所述凝汽器6、凝结水泵7、低压加热器8、除氧器及水箱9。可见，太阳能蒸汽发电系统不再需要重新建设这些蒸汽处理设备，大大节约了太阳能蒸汽发电系统的建设投资。
其中，还包括：在所述太阳能蒸汽发电系统产出的蒸汽温度急剧变化时，利用所述火电汽轮机的抽汽对所述太阳能蒸汽发电系统的蒸汽温度进行调节，从而保障所述太阳能发电汽轮机20正常工作。
其中，还包括：当太阳蒸汽发电系统停止运行时，利用火电汽轮机中压缸的排汽进入所述太阳能发电汽轮机20，使所述太阳能发电汽轮机20能够得到良好的冷却。
具体参看图3所示，太阳能蒸汽产出系统产生的蒸汽进入太阳能发电汽轮机20膨胀做功，太阳能发电与火力发电共用发电机5、凝汽器6、凝结水泵7、低压加热器8、除氧器及水箱9，同时，还可以利用中压缸3的排气或其他级抽汽对太阳能蒸汽发生系统进行温度调节。当太阳辐照较弱或完全消失时，可切除太阳能发电蒸汽发电系统，可利用火电汽轮机中压缸排气或其他级抽汽，进入太阳能汽轮机对其进行冷却。因此，采用本实用新型实施例提供的系统与单独建设太阳能发电系统相比，可以大大降低工程投资，同时，可以灵活调节上网发电功率和品质，满足电网调度的要求。
本实用新型实施例中，所述火力发电系统为再热机组或者非再热机组；所述太阳能蒸汽发电系统的集热方式采用槽式、塔式或者碟式。
在实际应用中，在太阳能资源丰富的地区建设各种初参数的火电机组时，均可以将其设计为太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组，即在火电汽轮发电机组的基础上，增设太阳能汽轮机20、太阳能发电给水泵12、太阳能集热器13、储热调温装置14、过热器15、蒸发器16、储油罐17、热循环油泵18及相关的管道和阀门。发电机5容量应根据火电机组汽轮机容量和太阳能发电系统容量以及机组所在电网的负荷特性和机组的运行模式等工程的具体情况经优化计算确定。
这种复合发电系统可以有两种设计方案：
第一种方案：原火力发电机组的设计出力不需要进行调整，当太阳能发电系统工作时，机组出力并不增加，而是减少锅炉的燃料量，即利用太阳能发电功率替代了火电机组的功率，节省了燃料。这一方案要根据热力计算情况对共用的凝汽器6、凝结水泵7、低压加热器8、除氧器及水箱的出力进行适量的调整。
第二种方案：在太阳辐照时间与电网负荷的高峰段相吻合的电网中，可以在火电机组设备出力的基础上，提高发电机5、凝汽器6、凝结水泵7、低压加热器8、除氧器及水箱9等共用设备的设计出力，即在火电机组的设计出力上叠加太阳能发电的设计出力。
为了保证进入太阳能发电汽轮机的蒸汽参数不发生急剧的变化，可根据火电汽轮机的各级抽汽参数与太阳能发电系统蒸汽参数的匹配情况，选择火电汽轮机的某一级抽汽，对太阳能发电系统中的蒸汽参数进行直接或间接的调节。
在太阳能发电系统产出的蒸汽不能满足太阳能发电汽轮发电机正常工作的条件下，可切除太阳能发电系统。根据火电汽轮机的各级抽汽参数与太阳能发电系统蒸汽参数的匹配情况，选择火电汽轮机的某一级抽汽，进入太阳能发电汽轮机，使其能够得到良好的冷却。
由上可知，本实用新型实施例具有以下优势：
1)由于太阳能热发电系统的汽轮机与火力发电机组同轴，发电机的功率输出完全由火力发电机组进行调解，不需要建设大容量的储能系统和辅助燃料锅炉，既可满足电力系统对发电机组的调解要求。
2)太阳能发电汽轮机20排出的蒸汽进入到所述火力发电系统的凝汽器6，从而所述火力发电系统与所述太阳能蒸汽发电系统共用所述凝汽器6、凝结水泵7、低压加热器8、除氧器及水箱9。太阳能蒸汽发电系统不再需要重新建设这些蒸汽处理设备。
3)当太阳能蒸汽发电系统产出的蒸汽温度急剧变化时，利用所述火电汽轮机的抽汽对所述太阳能蒸汽发电系统进行温度调节，从而保障所述太阳能发电汽轮机正常工作。
4)当太阳能蒸汽发电系统停止运行时，利用火电汽轮机的中压缸排气进入太阳能发电汽轮机，使其能够得到良好的冷却。
5)总之，采用本实用新型实施例提供的系统与单独建设太阳能发电系统相比，可以大大降低工程投资，同时，可以灵活调节上网发电功率和品质，满足电网调度的要求。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种太阳能发电与火力发电复合的汽轮发电机组，包括：
用于通过燃料获得高温蒸汽、通过蒸汽推动火电汽轮机(2、3、4)进行发电的火力发电系统；
用于通过太阳能获得高温蒸汽、通过蒸汽推动太阳能发电汽轮机(20)进行发电的太阳能蒸汽发电系统；
其特征在于，
所述太阳能发电汽轮机(20)与所述火电汽轮机(2、3、4)同轴设置，共用一台发电机(5)，构成了复合汽轮发电机组，所述复合汽轮发电机组的功率调节由所述火力发电系统的负荷调节系统完成。
2.根据权利要求1所述的汽轮发电机组，其特征在于，
所述太阳能发电汽轮机(20)排出的蒸汽进入到所述火力发电系统的凝汽器(6)，所述火力发电系统与所述太阳能蒸汽发电系统共用所述凝汽器(6)、凝结水泵(7)、低压加热器(8)、除氧器及水箱(9)。
3.根据权利要求1所述的汽轮发电机组，其特征在于，还包括：
当所述太阳能蒸汽发电系统产出的蒸汽温度急剧变化时，利用所述火电汽轮机的抽汽对所述太阳能蒸汽发电系统的蒸汽温度进行调节的太阳能蒸汽发电系统温度调节系统。
4.根据权利要求1所述的汽轮发电机组，其特征在于，还包括：
当太阳蒸汽发电系统停止运行时，利用火电汽轮机中压缸的排汽进入所述太阳能发电汽轮机(20)，使所述太阳能发电汽轮机(20)能够得到良好冷却的太阳能汽轮机冷却系统。
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