CN203272032U - 碟式太阳能辅助燃煤发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种碟式太阳能辅助燃煤发电系统。碟式太阳能辅助燃煤发电系统包括：燃煤发电系统，碟式太阳能系统，用于接收太阳辐射能将工作介质加热；热交换系统，通过管道与碟式太阳能系统连接，用于将来自于凝结泵的一部分凝结水与碟式太阳能系统产生的加热后的工作介质换热，产生过热蒸汽；来自凝结泵的另一部分凝结水通过高、低压加热器加热后被输送到锅炉；热交换系统的输出口与主蒸汽管道连接，经由热交换系统产生的过热蒸汽在主蒸汽管道内与来自锅炉的过热蒸汽混合后输送到高压缸。本实用新型能节约能源，减少环境污染。
Description
技术领域
本实用新型属于发电领域，特别涉及一种碟式太阳能辅助燃煤发电系统。
背景技术
当今世界由于能源短缺、环境污染等问题，各国竞相开展太阳能等可再生能源的研究利用。太阳能热发电因其节能、环保而被广泛重视，但是单纯太阳能热发电系统因其高额的初投资和较低的热力性能一直阻碍着它进一步的商业化进程。为了解决上述问题，欧美等国提出通过提高太阳能热发电系统的热力性能，以减少太阳能热发电成本。为此，太阳能与化石能源相结合的复合热发电系统得到了广泛关注。
现有技术中的槽式太阳能热发电系统采用向一个方向弯曲的槽型抛物面反射镜将太阳光线聚焦到接收管上，对管内的传热工质（油或水）加热，然后经热交换器产生蒸汽驱动汽轮发电机组发电。因其成本较低、技术成熟，成为了太阳能辅助燃煤发电系统的常规选择。但因其采用线聚焦，聚光比不高，一般仅在50左右，运行温度一般不超过400℃，从而所产生蒸汽品质较低。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种碟式太阳能辅助燃煤发电系统。该碟式太阳能辅助燃煤发电系统包括：燃煤发电系统，该燃煤发电系统具有锅炉、汽轮机、发电机和辅助设备，所述汽轮机包括依次相连的高压缸、中压缸和低压缸，所述辅助设备包括依次连接的凝汽器、凝结泵、低压加热器、除氧器、给水泵和高压加热器，所述凝汽器与所述低压缸连接，所述高压加热器与所述锅炉连接，所述锅炉通过主蒸汽管道与所述汽轮机的高压缸连接；碟式太阳能系统，用于接收太阳辐射能将工作介质加热；和热交换系统，通过管道与所述碟式太阳能系统连接，用于将来自所述凝结泵的一部分凝结水与所述碟式太阳能系统产生的加热后的工作介质换热，产生过热蒸汽；来自所述凝结泵的另一部分凝结水通过所述低压加热器、所述除氧器、所述给水泵和所述高压加热器后被输送到所述锅炉；所述热交换系统的输出口与所述主蒸汽管道连接，经由所述热交换系统产生的过热蒸汽在所述主蒸汽管道内与来自所述锅炉的过热蒸汽混合后输送到所述高压缸。
在如上所述的碟式太阳能辅助燃煤发电系统中，优选，所述热交换系统包括：热交换腔室，该热交换腔室的两端分别具有一工作介质输入口和一工作介质输出口；预热器，用于将来自于所述燃煤发电系统的凝结泵的一部分凝结水与所述加热后的工作介质换热，产生临界蒸发温度的水；与所述预热器连接的蒸汽发生器，用于将所述临界蒸发温度的水与所述加热后的工作介质换热，产生饱和蒸汽；和与所述蒸汽发生器连接的过热器，用于将所述饱和蒸汽与所述加热后的工作介质换热，产生过热蒸汽，在所述热交换腔室内，在从所述工作介质输入口到所述工作介质输出口的工作介质流动路径中，顺序设置有所述过热器、所述蒸汽发生器和所述预热器，所述过热器的输出口与所述主蒸汽管道连接；所述加热后的工作介质在所述热交换腔室内依次流经所述过热器、所述蒸汽发生器和所述预热器各自的周围，所述一部分凝结水通过管道依次流经所述预热器、所述蒸汽发生器和所述过热器各自的内部。
在如上所述的碟式太阳能辅助燃煤发电系统中，优选，所述热交换系统还包括再热器，所述再热器在所述热交换腔室内设置于所述工作介质输入口与所述过热器之间，用于将在所述再热器内流动的、来自于所述高压缸的排汽与所述加热后的工作介质换热，产生满足中压缸入口参数要求的蒸汽后通过管道输送往所述中压缸。
在如上所述的碟式太阳能辅助燃煤发电系统中，优选，所述碟式太阳能系统包括多个单碟；任一个所述单碟包括：聚光器，用于将太阳光的辐射能汇聚；跟踪控制系统，用于实时对太阳进行跟踪；集热器，用于根据接收的所述聚光器汇聚的太阳光辐射能，将工作介质加热。
在如上所述的碟式太阳能辅助燃煤发电系统中，优选，所述辅助设备还包括在所述凝结泵和所述低压加热器之间设置的凝结水精处理装置，所述一部分凝结水和所述另一部分凝结水均来自于所述凝结水精处理装置。
本实用新型通过上述碟式太阳能辅助燃煤发电系统，将经由热交换系统产生的过热蒸汽在主蒸汽管道内与来自锅炉的过热蒸汽混合后输送到高压缸进行做功以发电。从而提高了蒸汽品质，节约了能源，减少了环境污染。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种碟式太阳能辅助燃煤发电系统的结构示意图；
其中，图中符号说明如下：
1碟式太阳能系统、 2热交换系统、 3主蒸汽管道、
21预热器、 22蒸汽发生器、 23过热器、 24再热器、
4锅炉、 51高压缸、 52中压缸、 53低压缸、 6发电机、
71凝汽器、 72凝结泵、 73凝结水精处理装置、
81低压加热器、 82除氧器、 83高压加热器、 84给水泵、
90阀门、 91泵。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，本实用新型实施例提供了一种碟式太阳能辅助燃煤发电系统，该碟式太阳能辅助燃煤发电系统包括：燃煤发电系统，碟式太阳能系统和热交换系统，下面一一进行说明。
该燃煤发电系统具有锅炉4、汽轮机、发电机6和辅助设备。汽轮机包括依次连接的高压缸51、中压缸52和低压缸53，发电机6与低压缸53连接。辅助设备包括凝汽器71、高压加热器83、低压加热器81、除氧器82、给水泵84和凝结泵72，锅炉通过主蒸汽管道3与汽轮机的高压缸51连接，在实际中，该燃煤发电系统还包括：凝结水精处理装置73，该凝结水精处理装置73一般设置在凝结泵72和低压加热器81之间；从低压缸53出来的蒸汽进入凝汽器71形成凝结水后，依次经过凝结泵72、凝结水处理装置73的处理，然后分成两路，一部分凝结水经过低压加热器81、除氧器82、给水泵84、高压加热器83进入锅炉4，另一部分凝结水进入下述的热交换系统2进行换热处理。
在实际中，可以把凝汽器71、或者凝汽器71与凝结泵72、或者凝汽器71与凝结泵72以及凝结水精处理装置73称为凝结水处理单元。
碟式太阳能系统1，接收太阳辐射能将工作介质比如空气或者氢气等加热后作为高温工作介质输送到下述热交换系统2进行换热处理。
热交换系统2，通过管道与碟式太阳能系统1连接，用于将经凝结水精处理装置73处理过的另一部分凝结水与碟式太阳能产生的高温工作介质换热，产生过热蒸汽；热交换系统2的输出口与主蒸汽管道3连接，主蒸汽管道3与高压缸51连接。
热交换系统2包括热交换腔室和设置在热交换腔室内的预热器21、蒸汽发生器22和过热器23。该热交换腔室的两端分别具有一工作介质输入口和一工作介质输出口，碟式太阳能系统产生的高温工作介质在热交换腔室内流动，依次流经过热器23、蒸汽发生器22和预热器21各自的外围；来自凝结水精处理装置73的上述另一部分凝结水依次在预热器21、蒸汽发生器22和过热器23内流动，与分别在预热器21外、蒸汽发生器22外和过热器23外流动的太阳能加热得到的高温工作介质进行换热，具体如下。
预热器21，用于将在其内流动的、来自于凝结水精处理装置73处理后的上述另一部分水与碟式太阳能产生的在预热器21外流动的高温工作介质换热，产生临界蒸发温度的水；蒸汽发生器22，用于将在其内流动的、上述临界蒸发温度的水与蒸汽发生器22外流经的高温工作介质换热，产生饱和蒸汽；过热器23，用于将其内流动的上述饱和蒸汽与在过热器23外流经的高温工作介质换热，产生过热蒸汽；过热器23的输出口与主蒸汽管道3连接，由过热器23处理后得到的过热蒸汽送往主蒸汽管道3与来自锅炉4的过热蒸汽在主蒸汽管道3内混合后进入汽轮机的高压缸51做功。
为了重复循环利用资源，加热后的工作介质在流经预热器21后，通过泵91重新输入到碟式太阳能系统中。
为了进一步充分高效利用太阳能、节约燃料，减少环境污染，优选热交换系统2还包括：设置于上述过热器23与工作介质输入口之间的再热器24，再热器24的输出口通过管道与中压缸52连接。经高压缸51做功后的部分蒸汽进入再热器24内后，与在再热器24外围流动的太阳能高温工作介质换热，产生满足中压缸入口参数要求的蒸汽。在实际中，从高压缸51出来的排汽分成两部分，一部分进入锅炉4再热器重新加热，另一部分进入热交换系统2中再热器24经上述高温工作介质换热为满足中压缸入口参数要求的蒸汽后，两部分蒸汽混合送往汽机中压缸52做功。这样，在主蒸汽流量不变的情况下，直观节约了燃料，减少了环境污染，也进一步提高了太阳能利用率。
碟式太阳能系统1包括多个单碟；任一个单碟包括：聚光器，用于将太阳光的辐射能汇聚，其是单碟的基本光学单元，含有的接收面板能将低密度的太阳光辐射能汇聚；跟踪控制系统，用于使聚光器的接收面板与太阳光线垂直，在实际中，该跟踪控制系统采用双轴跟踪，能够实现在方位角360°和高度角180°范围内实时对太阳进行跟踪，以使接收面板始终与太阳光线垂直，增加了太阳辐射能的利用，光热转换效率可以高达25%。由于采用二维跟踪，聚光器的接收面板始终正对太阳，聚光比可以达到2000；集热器，用于根据接收的聚光器汇聚的太阳光辐射能，将工作介质加热，是单碟的核心部件之一，位于抛物面型聚光接收面板（反射镜）的焦点处，接收聚光器汇聚的光能，将集热器内工作介质加热至高温。为了提高太阳能的转化效率，单碟优选为抛物旋转碟。
在实际应用中，为了根据具体使用情况合理使用燃煤发电系统，在管道上设置有阀门90。
碟式太阳能辅助燃煤发电系统的工作原理如下：
碟式太阳能辅助燃煤发电系统产生的加热后的工作介质（高温工作介质）进入热交换系统，经由过热器23、蒸汽发生器22、预热器23，将经过凝结水精处理装置73处理的水加热至过热蒸汽送往主蒸汽管道3，与锅炉4产生的过热蒸汽混合进入汽轮机发电。经过换热后的低温工作介质再回到碟式太阳能辅助燃煤发电系统重新循环加热。从凝结泵72出来的凝结水，经由凝结水精处理装置73处理后，分成两部分，一部分经由原来的低压加热器81、除氧器82、高压加热器83、锅炉4中设置的省煤器、水冷壁和过热器后加热至过热蒸汽，另一部分进入热交换系统2中的预热器21加热至临界蒸发温度，进入蒸汽发生器22加热成饱和蒸汽，最后饱和蒸汽进入过热器23被加热至满足主汽参数后与前一部分混合后进入汽轮机的高压缸51做功。从高压缸51出来的蒸汽再分成两部分，一部分进入锅炉4的再热器重新加热，另一部分进入热交换系统2的再热器24与碟式太阳能辅助燃煤发电系统来的加热后的工作介质（高温工作介质）换热成满足中压缸入口参数要求的蒸汽，两部分蒸汽混合后送往汽轮机的中压缸52做功，最后通过汽轮机的高压缸51、中压缸52和低压缸53的旋转变为机械能，最后通过发电机转为所需的电能。
在实际应用中，以碟式太阳能系统辅助330MW亚临界燃煤机组为例，当碟式太阳能系统与燃煤机组连接时，碟式太阳能系统加热的高温工作介质经热交换系统2后能产生满足燃煤机组主汽参数要求的过热蒸汽，温度538℃，压力16.7MPa。据相关统计数据，当接入的碟式太阳能系统达到10MW级，年运行小时数1800小时时，每年能节约标煤6000吨以上，减排粉尘1600吨以上，减排CO25900吨以上，减排SO2180吨以上，减排NOx90吨以上。
本实用新型通过利用碟式太阳能系统的旋转抛物面反射镜（接收面板），将入射阳光聚集在镜面焦点处，在焦点处放置集热器吸收热能，利用该热能加热集热器内的工作介质至高温，再送往热交换系统产生满足主汽参数的过热蒸汽，直接并入常规燃煤发电系统主蒸汽管道，通过高压缸做功后的排汽再分别送回到热交换系统和锅炉中的再热器重新加热，最后送至汽轮机的中压缸做功。该碟式太阳能辅助燃煤发电系统利用太阳能产生的热量取代一部分燃料产生的热量，将碟式太阳能系统产生的高温高压蒸汽直接并入主蒸汽管道，以达到节约燃煤量，减少环境污染的目的。
综上所述，本实用新型的有益效果如下：
一、碟式太阳能辅助燃煤发电系统采用的碟式技术聚光比高，可模块化分散布置，节约土地，产生的蒸汽品质高。
二、碟式太阳能系统产生的蒸汽直接并入主蒸汽管道，保证了能源的高品质利用。
三、碟式太阳能系统的工作介质工作温度高，本实用新型可对蒸汽进行再热，提高主汽参数，降低排气压力，保证汽轮机安全稳定运行。
四、碟式太阳能辅助燃煤发电系统利用太阳能产生的热量来取代部分燃煤系统产生的热量，可以高效的利用太阳能，节约燃煤量，减少环境污染，具备较好的经济效益和社会效益。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种碟式太阳能辅助燃煤发电系统，包括：
燃煤发电系统，该燃煤发电系统具有锅炉、汽轮机、发电机和辅助设备，所述汽轮机包括依次相连的高压缸、中压缸和低压缸，所述辅助设备包括依次连接的凝汽器、凝结泵、低压加热器、除氧器、给水泵和高压加热器，所述凝汽器与所述低压缸连接，所述高压加热器与所述锅炉连接，所述锅炉通过主蒸汽管道与所述汽轮机的高压缸连接；
碟式太阳能系统，用于接收太阳辐射能将工作介质加热；和
热交换系统，通过管道与所述碟式太阳能系统连接，用于将来自所述凝结泵的一部分凝结水与所述碟式太阳能系统产生的加热后的工作介质换热，产生过热蒸汽；
来自所述凝结泵的另一部分凝结水通过所述低压加热器、所述除氧器、所述给水泵和所述高压加热器后被输送到所述锅炉；
所述热交换系统的输出口与所述主蒸汽管道连接，经由所述热交换系统产生的过热蒸汽在所述主蒸汽管道内与来自所述锅炉的过热蒸汽混合后输送到所述高压缸。
2.根据权利要求1所述的碟式太阳能辅助燃煤发电系统，其特征在于，所述热交换系统包括：
热交换腔室，该热交换腔室的两端分别具有一工作介质输入口和一工作介质输出口；
预热器，用于将来自于所述燃煤发电系统的凝结泵的一部分凝结水与所述加热后的工作介质换热，产生临界蒸发温度的水；
与所述预热器连接的蒸汽发生器，用于将所述临界蒸发温度的水与所述加热后的工作介质换热，产生饱和蒸汽；和
与所述蒸汽发生器连接的过热器，用于将所述饱和蒸汽与所述加热后的工作介质换热，产生过热蒸汽，
在所述热交换腔室内，在从所述工作介质输入口到所述工作介质输出口的工作介质流动路径中，顺序设置有所述过热器、所述蒸汽发生器和所述预热器，
所述过热器的输出口与所述主蒸汽管道连接；
所述加热后的工作介质在所述热交换腔室内依次流经所述过热器、所述蒸汽发生器和所述预热器各自的周围，所述一部分凝结水通过管道依次流经所述预热器、所述蒸汽发生器和所述过热器各自的内部。
3.根据权利要求2所述的碟式太阳能辅助燃煤发电系统，其特征在于，所述热交换系统还包括再热器，
所述再热器在所述热交换腔室内设置于所述工作介质输入口与所述过热器之间，用于将在所述再热器内流动的、来自于所述高压缸的排汽与所述加热后的工作介质换热，产生满足中压缸入口参数要求的蒸汽后通过管道输送往所述中压缸。
4.根据权利要求1所述的碟式太阳能辅助燃煤发电系统，其特征在于，所述碟式太阳能系统包括多个单碟；
任一个所述单碟包括：
聚光器，用于将太阳光的辐射能汇聚；
跟踪控制系统，用于实时对太阳进行跟踪；
集热器，用于根据接收的所述聚光器汇聚的太阳光辐射能，将工作介质加热。
5.根据权利要求1所述的碟式太阳能辅助燃煤发电系统，其特征在于，所述辅助设备还包括在所述凝结泵和所述低压加热器之间设置的凝结水精处理装置，所述一部分凝结水和所述另一部分凝结水均来自于所述凝结水精处理装置。
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