CN203867641U - 生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统，基于太阳能光热加热系统，包括生物质锅炉、汽轮机、发电机，将太阳能集热场连接到光热低温省煤器，光热低温省煤器的输出串联在生物质锅炉给水系统回路。所述的汽轮机作完功的乏汽进入冷凝器凝结成冷凝水，冷凝水由凝结水泵送入低加进行初步加热器，再进入除氧器进行升温并除氧，随后由锅炉给水泵打入高加热器进一步加热，然后进入光热低温省煤器，由太阳能加热。本实用新型利用光热提高生物质锅炉的给水温度，将光热复合到生物质发电系统中，组成双能源互补的发电系统，实现光热的梯级利用，提高光热利用规模和利用效率，解决光热供给间歇性和不稳定性问题，延长了光热发电时数，实现了系统高效、连续的稳定运行。

Description

生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统

技术领域

本实用新型涉及可再生新能源领域中，太阳能光热与生物质能联合发电的利用技术，具体地是指一种以太阳能光热加热系统作为生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统。 

背景技术

太阳能和生物质能是分布广泛、取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，经济、高效地利用它们是缓解甚至解决能源危机最有效的途径。 

光热发电与常规热力发电系统的工作原理相同，区别仅为热源形式不同，太阳能光热发电是利用聚光集热系统聚集太阳的辐射能，通过光热转换、热电转换从而实现发电过程。 

虽然光热发电的技术基本成熟，但由于太阳能的能量密度低、供应存在间歇性和不稳定性问题，这些特点决定了太阳能热发电投资成本较高、发电效率低、发电小时数少、设备利用率低，也严重制约了太阳能热发电的规模化应用。 

当前，国外多采用带辅助加热装置的单纯太阳能热发电方式、或与天然气集成ISCC联合循环发电模式，这类电站建设条件苛刻、投资巨大，很难大范围推广。 

降低太阳能热发电投资成本，保证机组连续、稳定、可靠运行是光热发电必须解决的技术问题，对光热发电技术来说，采用混合动力是一个很好的突破口，也是当前较合理的技术路线。 

生物质直燃发电技术已比较成熟，但因生物质体积密度和能量密度低、分布分散、储运成本高，单纯生物质电厂的容量做到30MWe已是较大规模了，追求大容量、规模化效益难有出路；而在提高系统参数、改变系统模式、提高发电效率方面才能有所作为。 

通过建立太阳能光热与生物质能联合发电的利用模式，不仅可以有效解决太阳能热发电不稳定、不连续的技术问题，还能简化光热发电系统，节省光热发电设备的投资成本，降低开发利用太阳能的技术风险和经济风险。另外，还可利用光热的有效补充，做大联合电厂的装机规模，提高复 合电厂的经济效益。 

将太阳能光热集成到常规电厂的回热系统中，是一种简单、实用的光热发电利用模式，通常的做法为：用太阳能光热取代汽机的第1段抽汽，完成对给水最后的回热，实现光热的联合发电利用。该模式容易实现，且运行稳定，但因回热程度降低而降低了系统热效率，另一方面，该模式所能集成的光热发电份额仅为总发电量的6%，光热的利用规模较小。 

发明内容

本实用新型的目的是鉴于以光热取代一段高加抽汽，进入回热系统的集成模式起点较低、光热利用效率较低、所能集成的光热发电份额小等问题，提出一种以太阳能光热加热系统作为生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统，以实现对光热回热形式生光联合发电系统的优化。 

本实用新型的技术方案是，本实用新型的以太阳能光热加热系统作为生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统包括生物质锅炉、汽轮机、发电机，还包括太阳能集热场，太阳能集热场连接到光热低温省煤器，光热低温省煤器的输出串联在生物质锅炉的给水系统回路中。 

所述的汽轮机的乏汽输出端与冷凝器的输入端连接，冷凝器的凝结水输出端通过凝结水泵与初步加热器的进口连接，初步加热器的出口与除氧器的进口连接，除氧器的出口通过锅炉给水泵与高加热器的进口连接，高加热器的出口与光热低温省煤器连接。 

本实用新型的优点：本实用新型以光热加热系统作为生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统：即利用太阳能光热提高生物质锅炉的给水温度，将光热复合到生物质发电系统中，组成双能源联合的发电系统，以实现光热的梯级利用，提高光热利用规模和利用效率，并简化光热发电系统，省去部分光热发电设备、光热换热设备、辅助加热装置等设备的配置，降低光热发电设备的投资，有效解决太阳能供给的间歇性、不稳定性对发电系统的影响；利用丰富的太阳能资源，减少联合电厂生物质燃料消耗，实现CO2等有害气体的减排；通过联合集成，在有限的资源条件下，做大联合电厂的装机规模；利用成熟的生物质发电技术，降低太阳能光热利用的技术风险和经济风险。 

附图说明

图1为本实用新型的联合发电系统的主要设备及原则性系统流程图。 

图中：1－生物质锅炉，2－汽轮机，3－发电机，4—冷凝器，5—初步加热器，6—除氧器，7—高加热器，8—光热低温省煤器，9—太阳能集热场，10—太阳能储热装置。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步的详细描述。 

如图1所示，本实用新型提供的是一种以太阳能光热加热系统作为生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统，包括生物质锅炉1、汽轮机2、发电机3，将太阳能集热场9连接到光热低温省煤器8，光热低温省煤器8的输出串联在生物质锅炉给水系统回路。 

所述的汽轮机2作完功的乏汽进入冷凝器4凝结成冷凝水，冷凝水由凝结水泵送入初步加热器5进行初步加热，再进入除氧器6进行升温并除氧，随后由锅炉给水泵打入高加热器7进一步加热，然后进入光热低温省煤器8，由太阳能加热。 

燃料在生物质锅炉1内燃烧产生高温烟气，烟气与锅炉受热面换热实现了给水的加热、蒸发、过热而产生高温超高压蒸汽，高温超高压蒸汽通过主蒸汽管道与汽轮机2的主汽门相连，主蒸汽流过汽轮机2的通流部分膨胀做功，推动发电机3完成发电过程。 

做完功的乏汽进入冷凝器4凝结成冷凝水，冷凝水由凝结水泵送入初步加热器5进行初步加热，再进入除氧器6进行升温并除氧，随后由锅炉给水泵打入高加热器7进一步加热至240℃。 

为了将光热补入发电系统，本方案选定将上述240℃的给水引入光热低温省煤器8，再加热至300℃，之后进入生物质锅炉1，进一步加热、蒸发和过热，完成汽水循环过程。 

本实用新型设置的太阳能集热场9由一定数量的抛物槽式聚光镜、集热管和导热油系统组成，太阳能集热场9实现了太阳辐射能向导热油热能的转化过程；光场发电功率按总发电功率的12%配置，其中1/3供白天8小时使用，直接供入生物质锅炉1给水系统，其余2/3作为储热供夜间使用，其余2/3当量热能进入太阳能储热装置10进行储存，待夜间再释放至光热低温省煤器8供夜间16小时使用。 

本实用新型是针对太阳能光热与高温超高压等级生物质直燃发电系统的联合，即维持电厂总发电功率、汽轮机2及其回热系统不变，把从高加 出口的锅炉给水引入光热系统再加热，这时，光热加热系统就构成为了锅炉的外置式低温省煤器，所能集成的光热发电份额受低温省煤器最高出口水温的限制。经核算，对高温超高压锅炉而言，光热加热器的出口水温控制在300℃及以下是可行的。 

该模式不同于、但优于光热取代一段高加抽汽的集成方式，具有更高的光热利用效率。将锅炉给水温度由240℃提高到300℃时，联合系统发电效率可达34.7%；所集成的光热发电份额也由取代1段抽汽模式的6%提高到12%，光热利用规模扩大一倍。 

具体技术方案要点为： 

技术方案要点1），明确了复合电厂中光热生和物质发电的形式，光热为槽式抛物面聚光集热式，生物质为配置生物质锅炉的直燃形式。槽式为得到商业化检验的太阳能热发电技术，直燃是成熟、经济的生物质发电技术，这样的技术组合，能保证复合系统整体的稳定性； 

技术方案要点2）中，明确了系统配置小容量、高参数汽机。具体指高温（540℃）、超高压（13.34MPa），这样可保证发电系统在汽机部分的高效率，从而也就间接提高了光热发电效率； 

技术方案要点3）中，明确了联合电厂光热以提高锅炉给水温度的方式补入系统，这无疑节省了光热系统单独配置汽机、发电机、蒸发器和过热器等的设备投资，简化了系统，节省占地、基建投资和安装费用；还避免了光热独立汽机时设备利用率低、昼夜频繁启停、造成设备冲击、影响使用寿命的问题； 

技术方案要点4）中，明确了选择高加出口作为光热的切入点，并且将给水温度由240℃提高到300℃，这样，扩大了光热发电的利用规模，保证了光热的梯级利用，提高了光热利用效率； 

技术方案要点5）中，明确了系统设置储热装置及使用模式，这样可保证系统不受昼夜光热变化的影响； 

技术方案要点6）中，明确了光场不设辅助加热装置，以生物质系统的蒸汽作为光热系统的辅助热源，这样也简化了系统配置，节省了辅助热源设备投资，消除了辅助燃料的储运和消耗； 

本实用新型提供的是一种以太阳能光热加热系统作为生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统，与现有其它技术相比，本系统光热与生物质联合 容易、系统简洁，汽机及回热系统不受影响，方便汽机的选配；通过生光联合，可实现节省12%的生物质燃料消耗，减少12%的CO2等有害气体的排放，光热“借壳”发电并达到占总发电量12%份额的目标； 

本实用新型通过储热和联合循环解决了光热供给间歇性和不稳定性问题，延长了太阳能热发电的小时数，实现了系统高效、连续的稳定运行，还节省了光热辅助加热装置和热机发电设备的投资费用，设备布置更紧凑、系统流程更顺畅。 

Claims (2)

1.一种以太阳能光热加热系统作为生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统，包括生物质锅炉（1）、汽轮机（2）、发电机（3），其特征在于：它还包括太阳能集热场（9），太阳能集热场（9）连接到光热低温省煤器（8），光热低温省煤器（8）的输出串联在生物质锅炉（1）的给水系统回路中。

2.根据权利要求1所述的以太阳能光热加热系统作为生物质锅炉低温省煤器的联合发电系统，其特征在于：汽轮机（2）的乏汽输出端与冷凝器（4）的输入端连接，冷凝器（4）的凝结水输出端通过凝结水泵与初步加热器（5）的进口连接，初步加热器（5）的出口与除氧器（6）的进口连接，除氧器（6）的出口通过锅炉给水泵与高加热器（7）的进口连接，高加热器（7）的出口与光热低温省煤器（8）连接。