CN204099142U - 包含蒸汽蓄热器的发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种包含蒸汽蓄热器的发电系统，其包括：并联的碟式太阳能系统和燃煤发电系统，碟式太阳能系统和燃煤发电系统的热蒸汽均进入主蒸汽管道，用于推动汽轮发电机组的发电机发电；蒸汽蓄热器安装在碟式太阳能系统和主蒸汽管道之间；太阳能系统供汽充足时，太阳能供汽分为两路：一路进入主蒸汽管道，另一路进入蒸汽蓄热器；太阳能系统供气不足时，蒸汽蓄热器产生二次蒸汽，直接进入主蒸汽管道，以弥补碟式太阳能系统所供蒸汽的不足。该发电系统通过蒸汽蓄热器解决了发电系统因应对碟式太阳能系统起伏波动而频繁调节的安全性问题，提高了发电系统整体效率，节约能源，为太阳能的高效利用提供了新的选择。

Description

包含蒸汽蓄热器的发电系统

技术领域

本实用新型属于发电设备技术领域，具体而言，本实用新型特别涉及一种包含蒸汽蓄热器的发电系统。

背景技术

由于太阳能具有不稳定性和间隙性，通常将太阳能与燃煤电站结合从而实现互补发电。碟式技术因其具有较高的光热转换效率而成为太阳能辅助燃煤发电系统中的较好选择。目前，碟式太阳能辅助燃煤发电系统循环方式通常按如下方式进行：碟式太阳能系统与回热加热系统、锅炉并联，当太阳能充足时，碟式太阳能系统产生的蒸汽并入主蒸汽管道，与燃煤机组产生的蒸汽混合进入汽轮发电机组发电。当太阳能不足时，燃煤机组增加出力，以保证机组所需负荷。采用这种循环方式，通常会由于太阳能的不稳定性和间隙性等原因导致互补系统中的燃煤电站锅炉等设备因为应对碟式太阳能系统较大的波动起伏，而系统调节频繁，除了增加整个系统的不安全性之外，还会导致设备寿命降低。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型的目的在于提供了一种包含蒸汽蓄热器的发电系统。该蒸汽蓄热器布置于碟式太阳能系统的热交换器之后，储存来自于碟式太阳能系统产生的蒸汽，当太阳能不足或者瞬时变化时，由蒸汽蓄热器弥补太阳能系统的蒸汽输出不足。蒸汽蓄热器解决了发电系统因应对碟式太阳能系统起伏波动而频繁调节的安全性问题，提高了发电系统整体效率，节约能源，减少污染物排放，为太阳能的高效利用提供了新的选择。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种包含蒸汽蓄热器的发电系统，其技术方案如下：

一种包含蒸汽蓄热器的发电系统，包括碟式太阳能系统和燃煤发电系统，所述碟式太阳能系统和燃煤发电系统并联，所述碟式太阳能系统和燃煤发电系统的热蒸汽均进入主蒸汽管道，用于推动汽轮发电机组的发电机发电；所述蒸汽蓄热器安装在碟式太阳能系统和主蒸汽管道之间；当碟式太阳能系统供汽充足时，太阳能供汽分为两路：一路进入所述主蒸汽管道，用于向所述主蒸汽管道提供所述发电系统所需蒸汽，另一路进入所述蒸汽蓄热器蓄能；当碟式太阳能系统供汽不足时，则所述蒸汽蓄热器产生二次蒸汽，直接进入主蒸汽管道，以弥补所述碟式太阳能系统所供蒸汽的不足。

在如上所述的发电系统中，优选：所述蒸汽蓄热器，包括压力容器，用于储存水；蒸汽进口管，安装在所述压力容器的进口处，用于接收碟式太阳能系统产生的蒸汽；分配集箱，置于所述压力容器的内部，与所述蒸汽进口管相连通，用于聚集蒸汽；蒸汽喷射器，置于所述压力容器的内部并安装在所述分配集箱上，用于为所述压力容器内的水充汽并将全部的水达到预定的压力和温度；和蒸汽出口管，安装在所述压力容器的出口处，蒸汽出口管，安装在所述压力容器的出口处，将所述二次蒸汽输送到所述主蒸汽管道用于发电机发电。

在如上所述的发电系统中，优选：所述蒸汽喷射器为两个以上，均布安装在所述分配集箱上。

在如上所述的发电系统中，优选：在所述蒸汽进口管上设置有第一止回阀，用于防止所述压力容器内的蒸汽回流入所述蒸汽进口管内。

在如上所述的发电系统中，优选：在所述蒸汽出口管上设置有第二止回阀，用于防止进入所述蒸汽出口管内的蒸汽回流入所述压力容器内。

在如上所述的发电系统中，优选：在所述蒸汽进口管上还设置有溢流阀，用于控制所述蒸汽进口管内的热气流量。

在如上所述的发电系统中，优选：在所述压力容器上设有水位计，用于查看所述压力容器内水的液位。

在如上所述的发电系统中，优选：在所述压力容器的底部一侧设有排水阀，用于排出所述压力容器内的污水。

在如上所述的发电系统中，优选：所述蒸汽蓄热器还包括排空气阀，安装在所述压力容器的排气管道上，用于排放聚集在所述压力容器内的气体；和破真空器，安装在所述压力容器的排气管道的顶部，用于收集所述压力容器内的真空气体。

在如上所述的发电系统中，优选：所述碟式太阳能系统包括碟式太阳能集热场和热交换器，所述碟式太阳能集热场用于接收太阳辐射能以加热工作介质；所述热交换器设置在所述碟式太阳能集热场和所述蒸汽蓄热器之间，用于产生热蒸汽；所述燃煤发电系统包括回热系统和锅炉，所述回热系统用于为所述锅炉内的水提供热能；所述锅炉用于容纳水，并接收所述回热系统提供的热能，以产生热蒸汽，并使热蒸汽输进入主蒸汽管道，用于推动汽轮发电机组的发电机发电。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

一、蒸汽蓄热器作为一种调节储能系统，用来储存碟式太阳能系统产生的富裕蒸汽，起到了调节和储能的作用，由此可以更高效的利用太阳能，节约燃料量，减少环境污染，具备较好的经济效益和社会效益；

二、带蒸汽蓄热器的碟式太阳能辅助燃煤发电系统，当太阳能充足时，采用碟式太阳能系统-燃煤发电系统联合循环运行模式；当太阳能不足(如出现云遮等现象时)时，蒸汽蓄热器发挥作用，可以弥补不足的太阳能蒸汽，避免锅炉等设备作出反应，影响这个系统的工作稳定性。也就是说，本申请通过蒸汽蓄热器补充碟式太阳能系统出力，保障蒸汽输出，采用蒸汽蓄热器-燃煤发电系统循环方式，避免了燃煤发电系统因为太阳能不充足导致的频繁调节，增加了系统的安全性。

三、蒸汽蓄热器利用水的蓄热功能，将热能以饱和水的形式储存起来。可以根据负荷及成本选择最佳蓄热容积，具有较大的灵活性。目前从成本及经济的最大化考虑，蒸汽蓄热器蓄热能力通常为1～2小时满负荷蒸汽，与昂贵的储能系统相比，整个系统结构简单，成本低，具有较好的推广性和实用性。

总之，在碟式太阳能辅助燃煤发电系统中加入蒸汽蓄热器，蒸汽蓄热器利用了具有高转换效率高参数的碟式太阳能集热技术与燃煤机组联合循环发电系统集成，同时增设蒸汽蓄热器，解决了单独太阳能热发电高成本，常规碟式太阳能发电系统热力性能不稳定、效率低等问题。提高了系统整体效率，节约能源，减少污染物排放。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的带蒸汽蓄热器的碟式太阳能辅助燃煤发电系统结构示意图。

图2是蒸汽蓄热器示意图。

图中，1-蒸汽蓄热器；10-排水阀；110-水位计；11-压力容器；12-蒸汽进口管；120-高压侧自控阀；13-蒸汽出口管；130-低压侧自控阀；14-蒸汽喷射器；15-第一止回阀；16-第二止回阀；17-溢流阀；18-排空气阀；19-破真空器；21-太阳；22-碟式太阳能集热场；31-凝结泵；32-凝汽器；4-热交换器；41-预热器；42-蒸汽发生器；43-过热器；5-凝结水处理装置；61-低压加热器；62-除氧器；63-高压加热器；7-锅炉；8-发电机；9-主蒸汽管道；91-高压缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型优选实施例的蒸汽蓄热器1主要包括压力容器11、蒸汽进口管12、蒸汽出口管13、分配集装箱(未图示)、蒸汽喷射器14；本实用新型提供的蒸汽蓄热器1适用于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碟式太阳能系统和燃煤发电系统。

具体而言，蒸汽进口管12安装在压力容器11的进口处，用于接收碟式太阳能系统产生的蒸汽；分配集箱，置于压力容器11的内部，并与蒸汽进口管12相连通，用于聚集蒸汽；蒸汽喷射器14，安装在分配集箱上，用于为压力容器11内的水充汽并使全部的水达到预定的压力和温度；蒸汽出口管13，安装在压力容器11的出口处，用于将蒸汽送入主蒸汽管道9，推动汽轮发电机组的发电机8发电。在碟式太阳能系统能够提供所需蒸汽时，用于在压力容器11内储存过盈的蒸汽；在碟式太阳能系统不足以提供所需蒸汽时，用于输出压力容器11内产生的闪蒸蒸汽弥补不足部分的蒸汽。

蒸汽喷射器14为两个以上，均布安装在分配集箱上。

在蒸汽进口管12上设置有第一止回阀15，用于防止压力容器11内的蒸汽回流入蒸汽进口管12内，保证了蒸汽蓄热器1的充热效果。

在蒸汽出口管13上设置有第二止回阀16，用于防止进入蒸汽出口管13内的蒸汽回流入压力容器11内，保证了蒸汽蓄热器1的放气效果。尤其是在太阳能系统不足以提供发电系统所需蒸汽时。

在蒸汽进口管12上还设置有溢流阀17，用于控制蒸汽进口管12内的热气流量，保证从热交换器4到蒸汽蓄热器1的流量在太阳能容量范围内。

在压力容器11上开有排气孔，排气孔通过旋塞阀堵塞，当蒸汽蓄热器1从冷态启动时，蒸汽空间充满了空气。这部分空气没有热值，实际上对蒸汽设备性能还有相反的效果，而且还有覆盖蒸汽换热器1表面的作用，同时空气还会导致冷凝水系统的腐蚀。空气可用一个简单的旋塞阀排放，打开旋塞阀直到蒸汽蓄热器1升压达到一定压力时关闭。旋塞阀可用压力平衡排空气阀18代替，它不仅可以减轻操作人员人工排空气的工作，而且更准确，可以排放聚集在压力容器11内的任何气体；相反，当蒸汽蓄热器1离线，蒸汽空间的蒸汽冷凝产生真空，真空导致压力容器11外部受压，造成从查检孔泄漏空气，设置破真空器19可避免这种情况。

在压力容器11上设有水位计110，用于查看压力容器11内水的液位。通常情况下，会将水位计110设置在压力容器11的外面，通过两根管路将水位计110和压力容器11的内腔贯通，水可以通过两根管路进入水位计110，便可以查看到水在压力容器11内的液位。

在压力容器11的底部一侧设有排水阀10，用于排出压力容器11内的污水。在蒸汽蓄热器1工作完毕后，在压力容器11内会存留一些污水，在污水沉淀后，开通排水阀10将压力容器11内的污水排放出去。同时排水阀10也于作压力容器11维修和检查。

压力容器11的结构为圆筒形结构，当然能够实现容纳功能的其他结构均可。

整体而言，蒸汽蓄热器1适用于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碟式太阳能系统和燃煤发电系统，碟式太阳能系统包括碟式太阳能集热场22、热交换器4，热交换器4又包括预热器41、蒸汽发生器42和过热器43；热交换器4与碟式太阳能集热场22反应后，产生过热蒸汽并将过热蒸汽输送至蒸汽进口管12；燃煤发电系统包括回热系统、锅炉7；回热系统又包括低压加热器61、除氧器62和高压加热器63，回热系统将水加热后送至锅炉7，在锅炉7内形成热蒸汽，碟式太阳能系统和燃煤发电系统的热蒸汽均进入主蒸汽管道9，推动汽轮发电机组的发电机8发电。

预热器41，用于将来自于燃煤发电系统的凝结泵31的一部分凝结水与碟式太阳能集热场22加热后的工作介质换热，产生临界蒸发温度的水；与预热器41连接的蒸汽发生器42，用于将临界蒸发温度的水与碟式太阳能集热场22加热后的工作介质换热，产生饱和蒸汽；与蒸汽发生器42连接的过热器43，用于将饱和蒸汽与碟式太阳能集热场22加热后的工作介质换热，产生过热蒸汽。

从汽轮机出来的蒸汽进入凝汽器32形成凝结水后，依次经过凝结泵31、凝结水处理装置5的处理，然后分成两路，一部分凝结水经过低压加热器61、除氧器62、给水泵、高压加热器63进入锅炉7，另一部分凝结水进入热交换4进行换热处理。

低压加热器61是位于凝结泵31和给水泵之间的加热器，由于它们的水侧所承受的是凝结泵31出口的压力，其值较低，故称之为低压加热器61。高压加热器63是位于给水泵和锅炉7之间的加热器，水侧所承受的则是给水泵出口的压力，数值较高，故称之为高压加热器63。以回热抽汽来加热除去锅炉给水中溶解气体的混合式加热器，一般称为除氧器62，它既是回热系统6的一级，又用以汇集主凝结水、补充水、疏水、生产返回水、锅炉连排扩容蒸汽、汽轮机门杆漏汽等各项汽水流量成为锅炉给水，并要保证给水品质和给水泵的安全运行。

下面对蒸汽蓄热器1的工作过程进行具体描述。

蒸汽蓄热器1安放在碟式太阳能系统和汽轮发电机组之间，与燃煤发电系统(即锅炉7和回热系统)并联，蒸汽蓄热器1的压力容器11内的储水占总容积的50～90％之间，优选为60％、70％、80％，蒸汽蓄热器1的蒸汽进口管12与碟式太阳能系统的热交换器4的出口管道相连通，并通过高压侧自控阀120控制；蒸汽蓄热器1的蒸汽出口管13与主蒸汽管道9相连通，并通过低压侧自控阀130控制；碟式太阳能系统通过太阳21照射吸收太阳能；

当太阳能供汽充足(即富裕)时，其压力信号迅速传递给低压侧自控阀130，使其自动关小，其低压侧自控阀130的流量正好为太阳能一侧的主蒸汽管道所需流量，将过剩的高压蒸汽通过蒸汽喷射器14喷入水中，冷凝放出汽化潜热后，使压力容器11内的水温逐渐升高，压力容器11内的蒸汽压力随之提高，水位也随之上升，完成蒸汽蓄热器1的充热过程；

当太阳21辐射能突然降低，供气不足时，则由于压力信号的作用使低压侧自控阀130开度加大，过热水迅速闪急蒸发，产生二次蒸汽，以补充太阳能一侧供气量不足，此时压力容器11内的压力降低，水位下降，完成蒸汽蓄热器1的放热过程。

由此，蒸汽蓄热器1作为调节储能系统发挥了相应的作用。

下面对碟式太阳能辅助燃煤发电系统的工作原理进行具体描述。

带蒸汽蓄热器1的碟式太阳能辅助燃煤发电系统具有两种循环方式：当太阳能充足时，碟式太阳能系统产生的富裕的蒸汽送入蒸汽蓄热器1，利用蒸汽蓄热器1内的水与其进行混合式传热，吸收蒸汽潜热，将水加热并使蒸汽凝结成水，使蒸汽蓄热器1内水的焓值升高到与引入蒸汽压力相应的饱和水焓值。此时蒸汽蓄热器1中的水位也由于蒸汽的凝结而升高，这样就进行了所谓蓄热器的充热过程；其余的蒸汽进入主蒸汽管道，与燃煤发电系统产生的蒸汽混合一起进入汽轮发电机组发电。当太阳能不足时，碟式太阳能系统产生的蒸汽量不足，此时蒸汽蓄热器1开始发挥作用以提供蒸汽。蒸汽蓄热器1中的压力下降，蒸汽蓄热器1中水原有焓值比降压后相应的饱和水焓值大，因而部分水闪蒸转换为蒸汽以弥补用汽的不足，这时，蒸汽蓄热器1中水位开始降低并进行放热过程(向外供汽)。

为汽轮发电机组提供蒸汽的具体方式为：蒸汽蓄热器1连接在碟式太阳能系统和主蒸汽管道9之间，碟式太阳能系统产生的高温空气经热交换器4换热后产生的高温、高压蒸汽分为两股，一股进入蒸汽蓄热器1，利用蒸汽蓄热器1内的水与其进行混合式传热，吸收蒸汽潜热，将水加热并使蒸汽凝结成水，使蒸汽蓄热器1内水的焓值升高到与引入蒸汽压力相应的饱和水焓值。另一股进入主蒸汽管道9，与燃煤发电系统产生的蒸汽混合进入高压缸91，推动发电机8发电。

整个发电系统的循环方式分为两种，第一种循环方式是碟式太阳能系统与燃煤发电系统的联合循环，同时为蒸汽蓄热器1提供充热。当太阳能供气富裕时，其压力信号迅速传递给低压侧自控阀130，使其自动关小，其阀门流量正好为太阳能侧主蒸汽管道所需流量，而热交换器4产生的过剩的高压蒸汽通过装设于压力容器11内的蒸汽喷射器14喷入水中，冷凝放出汽化潜热后，使压力容器11内的水温逐渐升高，压力容器11内的蒸汽压力随之提高，水位也随之上升，完成蒸汽蓄热器1的充热；第二种循环方式是碟式太阳能系统、蒸汽蓄热器和燃煤发电系统的联合循环，当太阳辐射能突然降低，供气不足时，则由于压力信号的作用使低压侧自控阀130开度加大，过热水迅速闪急蒸发，产生二次蒸汽，以补充太阳能系统侧供气量的不足，压力容器11内压力降低，水位降低，完成蒸汽蓄热器1的放热。

在本优选实施例中，将蒸汽蓄热器1布置于碟式太阳能系统的热交换器4之后，当太阳能充足时，用于储存来自于碟式太阳能系统产生的蒸汽；当太阳能不足或者瞬时变化时，由蒸汽蓄能器1保证碟式太阳能系统的蒸汽输出。

一种包含蒸汽蓄热器的发电系统，包括：碟式太阳能系统和燃煤发电系统，碟式太阳能系统和燃煤发电系统并联，碟式太阳能系统和燃煤发电系统的热蒸汽均进入主蒸汽管道9，用于推动汽轮发电机组的发电机8发电；蒸汽蓄热器1安装在碟式太阳能系统和主蒸汽管道9之间；

当太阳能供汽充足时，太阳能供汽分为两路：一路进入主蒸汽管道9，用于向主蒸汽管道9提供所述发电系统所需蒸汽，另一路进入蒸汽蓄热器1蓄能；

当太阳能供汽不足时，则蒸汽蓄热器1产生二次蒸汽，以补充碟式太阳能系统所供蒸汽的不足。

具体来说，碟式太阳能系统包括碟式太阳能集热场22，用于接收太阳辐射能以加热工作介质，和热交换器4，设置在碟式太阳能集热场22和蒸汽蓄热器1之间，用于产生热蒸汽。燃煤发电系统包括回热系统，用于为锅炉7内的水提供热能；和锅炉7，用于容纳水，并接收回热系统提供的热能，以产生热蒸汽，并使热蒸汽输进入主蒸汽管道9，用于推动汽轮发电机组的发电机8发电。

综上，本实用新型可以实现如下有益效果：

一、蒸汽蓄热器1解决了碟式太阳能辅助燃煤发电系统因应对碟式太阳能系统起伏波动而频繁调节的安全性问题。

二、增设蒸汽蓄热器1之后，提高了碟式太阳能辅助燃煤发电系统整体效率。

三、增设蒸汽蓄热器1之后，能够节约能源，充分利用太阳能和蒸汽蓄热器1，起到降低煤的燃烧，从而减少污染物排放，为太阳能的高效提供了新的选择。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种包含蒸汽蓄热器的发电系统，其特征在于，包括：

碟式太阳能系统和燃煤发电系统，

所述碟式太阳能系统和燃煤发电系统并联，所述碟式太阳能系统和燃煤发电系统的热蒸汽均进入主蒸汽管道，用于推动汽轮发电机组的发电机发电；

所述蒸汽蓄热器安装在碟式太阳能系统和主蒸汽管道之间；

当碟式太阳能系统供汽充足时，太阳能供汽分为两路：一路进入所述主蒸汽管道，用于向所述主蒸汽管道提供所述发电系统所需蒸汽，另一路进入所述蒸汽蓄热器蓄能；

当碟式太阳能系统供汽不足时，则所述蒸汽蓄热器产生二次蒸汽，直接进入主蒸汽管道，以弥补所述碟式太阳能系统所供蒸汽的不足。

2.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述蒸汽蓄热器包括：

压力容器，用于储存水；

蒸汽进口管，安装在所述压力容器的进口处，用于接收碟式太阳能系统产生的蒸汽；

分配集箱，置于所述压力容器的内部，与所述蒸汽进口管相连通，用于聚集蒸汽；

蒸汽喷射器，置于所述压力容器的内部并安装在所述分配集箱上，用于为所述压力容器内的水充汽并将全部的水达到预定的压力和温度；和

蒸汽出口管，安装在所述压力容器的出口处，将所述二次蒸汽输送到所述主蒸汽管道用于发电机发电。

3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：

所述蒸汽喷射器为两个以上，均布安装在所述分配集箱上。

4.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：

在所述蒸汽进口管上设置有第一止回阀，用于防止所述压力容器内的蒸汽回流入所述蒸汽进口管内。

5.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：

在所述蒸汽出口管上设置有第二止回阀，用于防止进入所述蒸汽出口管内的蒸汽回流入所述压力容器内。

6.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：

在所述蒸汽进口管上还设置有溢流阀，用于控制所述蒸汽进口管内的热气流量。

7.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：

在所述压力容器上设有水位计，用于查看所述压力容器内水的液位。

8.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：

在所述压力容器的底部一侧设有排水阀，用于排出所述压力容器内的污水。

9.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于：所述蒸汽蓄热器还包括：

排空气阀，安装在所述压力容器的排气管道上，用于排放聚集在所述压力容器内的气体；和

破真空器，安装在所述压力容器的排气管道的顶部，用于收集所述压力容器内的真空气体。

10.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，

所述碟式太阳能系统包括碟式太阳能集热场和热交换器，所述碟式太阳能集热场用于接收太阳辐射能以加热工作介质；所述热交换器设置在所述碟式太阳能集热场和所述蒸汽蓄热器之间，用于产生热蒸汽；

所述燃煤发电系统包括回热系统和锅炉，所述回热系统用于为所述锅炉内的水提供热能；所述锅炉用于容纳水，并接收所述回热系统提供的热能，以产生热蒸汽，并使热蒸汽输进入主蒸汽管道，用于推动汽轮发电机组的发电机发电。