CN211777847U - 矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统，包括有槽式太阳能热发电单元、矿热炉、煤气回收储存单元、防凝锅炉、启动锅炉、采暖锅炉。本实用新型由矿热炉运行的产物荒煤气为太阳能热发电系统提供防凝、启动、采暖的热源，不仅使矿热炉煤气变废为宝，提高了资源利用率，实现了低排放、高效率、低污染的优点，而且，为太阳能热发电系统提供了运行所需的热量，不需要依赖宝贵的天然气资源，使太阳能热发电技术的推广提供更广阔的选址空间。

Description

矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统

技术领域：

本实用新型涉及一种发电系统，尤其涉及矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统。

背景技术：

未来非水可再生能源发电装机量占高比例的电力系统必须要有更多可靠、灵活的电源和储能电站提供电力保障。以风电和光伏发电为主的新能源电力已成为我国第二大电源。然而，高比例的可再生能源电力接入电网给能源转型中的电力系统带来了重大技术挑战，面临的问题包括风能、太阳能资源的波动性和随机性，以及风电、光伏发电设备的低抗扰性和弱支撑性，因此，风电、光伏发电的高效消纳和安全运行等将是我国新能源电力系统长期面临的重大挑战。而太阳能热发电是集发电和储能为一身的可再生能源发电方式，其具有电力输出稳定、可靠、调节灵活的特性，可提供可靠的电力保障，即100％参与电力平衡，不需要额外配备储能设备，能够解决目前风电和光伏发电并网面临的消纳与安全运行问题。然而，我国太阳能资源较好的青海省、甘肃省、内蒙古自治区、新疆自治区、西藏自治区冬季环境温度较低，尤其是极端低温条件下，导热油管路需要采取防冻措施，防止停运期间导热油低温凝结，目前，槽式太阳能热发电系统广泛采用天然气为导热油加热，同时，设置天然气锅炉，利用天然气燃烧产生蒸汽，主要用于机组启动过程中的除氧器、轴封用汽，以及冬季采暖换热用汽、除盐水生产系统原水加热用汽、直接空冷系统凝汽器防冻保暖用汽等。因此，槽式太阳能热发电系统运行期间需要消耗大量天然气资源，以50MW槽式太阳能热发电项目为例，每年消耗天然气约360万Nm³/年(大气压力1.013bar、温度为15摄氏度、相对湿度为60％、低位发热量为35000KJ/Nm³)，折合标煤约2780吨/年。因此，在槽式太阳能热发电项目选址时，不得不考虑拟建场址周边的天然气供应能力，导致许多太阳能资源较好地区但天然气供应能力较差的地区，不具备建设槽式太阳能热发电项目。

全封闭矿热炉在生产过程中，会产生大量的矿热炉煤气，且矿热炉煤气的热值可高达8360kJ/Nm³，目前，矿热炉企业生产中，往往将矿热炉煤气直接排空放散，由于矿热炉煤气热值高、毒性大，直接放散既造成了能源浪费，又会污染环境，不利于节能环保。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种节能环保、连续可靠的矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统。

本实用新型由如下技术方案实施：矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统，包括有槽式太阳能热发电单元(1)、矿热炉(2)、煤气回收储存单元(3)、防凝锅炉(4)、启动锅炉(5)、采暖锅炉(6)；所述槽式太阳能热发电单元(1)的预热器(1.7)导热油出口与所述防凝锅炉(4)的导热油入口通过管道连通，所述防凝锅炉(4)的导热油出口与所述槽式太阳能热发电单元(1)的槽式太阳能集热器 (1.1)导热油入口通过管道连通；当导热油温度低于设定值时，防凝锅炉(4)可对导热油进行防凝加热；所述矿热炉(2)与所述煤气回收储存单元(3)的煤气净化回收装置(3.1)的入口通过管道连通，所述煤气回收储存单元(3)的煤气储罐(3.2)分别与所述防凝锅炉 (4)、启动锅炉(5)以及采暖锅炉(6)通过管道连通；在连通煤气储罐(3.2)与防凝锅炉(4)、启动锅炉(5)和采暖锅炉(6)的管道上分别设有第一电控阀(7)，第二电控阀(8)和第三电控阀(9)；

所述启动锅炉(5)分别与槽式太阳能热发电单元(1)中的汽轮发电机组(1.8)的轴封汽供汽管路进气口、除氧器(1.11)的辅助加热管路进气口通过管道连通，启动锅炉(5)作为汽轮发电机组(1.8) 的辅助蒸汽气源，在启动初期，由启动锅炉(5)向汽轮发电机组(1.8) 的轴封及除氧器(1.11)供汽，当主蒸汽参数满足轴封供汽要求时，由主蒸汽向汽轮发电机组(1.8)的轴封及除氧器(1.11)供汽。

进一步的，所述槽式太阳能热发电单元(1)包括槽式太阳能集热器(1.1)、过热器(1.5)、蒸汽发生器(1.6)、预热器(1.7)、汽轮发电机组(1.8)、冷凝器(1.9)、低压给水预热器(1.10)、除氧器(1.11)；所述槽式太阳能集热器(1.1)的导热油出口通过导热油管路分别与所述油-盐换热器(1.2)的导热油入口和过热器(1.5) 的导热油入口连通，所述过热器(1.5)的导热油出口与所述蒸汽发生器(1.6)的导热油入口通过管道连通，所述蒸汽发生器(1.6)的导热油出口与所述预热器(1.7)的导热油入口通过管道连通，

所述过热器(1.5)的蒸汽出口与所述汽轮发电机组(1.8)的蒸汽入口通过管道连通，所述汽轮发电机组(1.8)的出口与所述冷凝器(1.9)的入口通过管道连通，所述冷凝器(1.9)的出口与所述低压给水预热器(1.10)的入口通过管道连通，所述低压给水预热器(1.10)的出口与所述除氧器(1.11)的入口通过管道连通，所述除氧器(1.11)的出口与所述预热器(1.7)的进水口通过管道连通，所述预热器(1.7)的出水口与所述蒸汽发生器(1.6)的进水口通过管道连通，所述蒸汽发生器(1.6)的蒸汽出口与所述过热器(1.5) 的蒸汽入口通过管道连通；进入汽轮发电机组(1.8)发电后进入冷凝器(1.9)凝结为液态的水，液态水经冷凝器(1.9)回到低温给水预热器(1.10)，再经过除氧器(1.11)的完成除氧作用后进入预热器(1.7)，在预热器(1.7)经过与导热油第一次换热被加热后的水进入蒸汽发生器(1.6)，在蒸汽发生器(1.6)与导热油第二次换热后生成水蒸汽，水蒸汽经过过热器(1.5)被导热油加热为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组(1.8)驱动汽轮机发电。

进一步的，所述槽式太阳能热发电单元(1)还包括油-盐换热器 (1.2)、低温熔盐罐(1.3)和高温熔盐罐(1.4)，所述低温熔盐罐 (1.3)内设有低温熔盐泵，所述高温熔盐罐(1.4)内设有高温熔盐泵，所述油-盐换热器(1.2)的导热油入口与所述槽式太阳能集热器(1.1)的导热油出口通过管道连通，所述油-盐换热器(1.2)的导热油出口与所述槽式太阳能集热器(1.1)的导热油入口通过管道连通；所述低温熔盐泵和所述高温熔盐泵分别与所述油-盐换热器(1.2) 的两个蒸汽接口通过管道连通。

当槽式太阳能集热器(1.1)收集的太阳能热量用于汽轮机发电后仍有盈余时，盈余热量需进行储存，则启动设置在低温熔盐罐(1.3) 底部低温熔盐管路上熔盐吸入口的低温熔盐泵，低温熔盐与导热油分别进入油-盐换热器(1.2)的油盐两侧管路里，在油-盐换热器(1.2) 进行换热，低温熔盐吸收热量，温度升高，进入高温熔盐罐(1.4)；需要储能系统发电时，则启动设置在高温熔盐罐(1.4)底部高温熔盐管路上熔盐吸入口的高温熔盐泵，高温熔盐被抽出后，高温熔盐与导热油分别进入油-盐换热器(1.2)的油盐两侧管路里，在油-盐换热器(1.2)进行换热，被加热后的导热油分别经过过热器(1.5)、蒸汽发生器(1.6)、预热器(1.7)，将热量传递给水和蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机进行发电，换热后的熔盐进入低温熔盐罐(1.3)进行储存。

进一步的，所述煤气回收储存单元(3)包括煤气净化回收装置 (3.1)和煤气储罐(3.2)；所述煤气净化回收装置(3.1)的出气口和所述煤气储罐(3.2)的进气口通过管道连通。

本实用新型的优点：本实用新型由矿热炉运行的产物荒煤气为太阳能热发电系统提供防凝、启动、采暖的热源，不仅使矿热炉煤气变废为宝，提高了资源利用率，实现了低排放、高效率、低污染的优点，而且，为太阳能热发电系统提供了运行所需的热量，不需要依赖宝贵的天然气资源，使太阳能热发电技术的推广提供更广阔的选址空间。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统的系统示意图。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统，包括有槽式太阳能热发电单元1、矿热炉2、煤气回收储存单元3、防凝锅炉4、启动锅炉 5、采暖锅炉6；槽式太阳能热发电单元1的预热器1.7导热油出口与防凝锅炉4的导热油入口通过管道连通，防凝锅炉4的导热油出口与槽式太阳能热发电单元1的槽式太阳能集热器1.1导热油入口通过管道连通；当导热油温度低于设定值时，防凝锅炉4可对导热油进行防凝加热；矿热炉2与煤气回收储存单元3的煤气净化回收装置3.1 的入口通过管道连通，煤气回收储存单元3的煤气储罐3.2分别与防凝锅炉4、启动锅炉5以及采暖锅炉6通过管道连通；在连通煤气储罐3.2与防凝锅炉4、启动锅炉5和采暖锅炉6的管道上分别设有第一电控阀7，第二电控阀8和第三电控阀9；

启动锅炉5的分别与槽式太阳能热发电单元1中的汽轮发电机组 1.8的轴封汽供汽管路进气口、除氧器1.11的辅助加热管路进气口通过管道连通，启动锅炉5作为汽轮发电机组1.8的辅助蒸汽气源，在启动初期，由启动锅炉5向汽轮发电机组1.8的轴封及除氧器1.11 供汽，当主蒸汽参数满足轴封供汽要求时，由主蒸汽向汽轮发电机组 1.8的轴封及除氧器1.11供汽。

槽式太阳能热发电单元1包括槽式太阳能集热器1.1、过热器 1.5、蒸汽发生器1.6、预热器1.7、汽轮发电机组1.8、冷凝器1.9、低压给水预热器1.10、除氧器1.11；槽式太阳能集热器1.1的导热油出口通过导热油管路分别与油-盐换热器1.2的导热油入口和过热器1.5的导热油入口连通，过热器1.5的导热油出口与蒸汽发生器 1.6的导热油入口通过管道连通，蒸汽发生器1.6的导热油出口与预热器1.7的导热油入口通过管道连通，

过热器1.5的蒸汽出口与汽轮发电机组1.8的蒸汽入口通过管道连通，汽轮发电机组1.8的出口与冷凝器1.9的入口通过管道连通，冷凝器1.9的出口与低压给水预热器1.10的入口通过管道连通，低压给水预热器1.10的出口与除氧器1.11的入口通过管道连通，除氧器1.11的出口预热器1.7的进水口通过管道连通，预热器1.7的出水口与蒸汽发生器1.6的进水口通过管道连通，蒸汽发生器1.6的蒸汽出口与过热器1.5的蒸汽入口通过管道连通；进入汽轮发电机组 1.8发电后进入冷凝器1.9凝结为液态的水，液态水经冷凝器1.9回到低温给水预热器1.10，再经过除氧器1.11的完成除氧作用后进入预热器1.7，在预热器1.7经过与导热油第一次换热被加热后的水进入蒸汽发生器1.6，在蒸汽发生器1.6与导热油第二次换热后生成水蒸汽，水蒸汽经过过热器1.5被导热油加热为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组1.8驱动汽轮机发电。

槽式太阳能热发电单元1还包括油-盐换热器1.2、低温熔盐罐 1.3和高温熔盐罐1.4，低温熔盐罐1.3内设有低温熔盐泵，高温熔盐罐1.4内设有高温熔盐泵，油-盐换热器1.2的导热油入口与槽式太阳能集热器1.1的导热油出口通过管道连通，油-盐换热器1.2的导热油出口与槽式太阳能集热器1.1的导热油入口通过管道连通；低温熔盐泵和高温熔盐泵分别与油-盐换热器1.2的两个蒸汽接口通过管道连通。

当槽式太阳能集热器1.1收集的太阳能热量用于汽轮机发电后仍有盈余时，盈余热量需进行储存，则启动设置在低温熔盐罐1.3底部低温熔盐管路上熔盐吸入口的低温熔盐泵，低温熔盐与导热油分别进入油-盐换热器1.2的油盐两侧管路里，在油-盐换热器1.2进行换热，低温熔盐吸收热量，温度升高，进入高温熔盐罐1.4；需要储能系统发电时，则启动设置在高温熔盐罐1.4底部高温熔盐管路上熔盐吸入口的高温熔盐泵，高温熔盐被抽出后，高温熔盐与导热油分别进入油-盐换热器1.2的油盐两侧管路里，在油-盐换热器1.2进行换热，被加热后的导热油分别经过过热器1.5、蒸汽发生器1.6、预热器1.7，将热量传递给水和蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机进行发电，换热后的熔盐进入低温熔盐罐1.3进行储存。

煤气回收储存单元3包括煤气净化回收装置3.1和煤气储罐3.2；煤气净化回收装置3.1的出气口和煤气储罐3.2的进气口通过管道连通。

本实施例中，由矿热炉2运行产物荒煤气经过煤气回收储存单元 3净化回收后，为太阳能热发电单元1的导热油防凝、汽轮机启动、场区采暖提供热源。

本实施例中，当太阳能热发电单元1运行的环境温度较低，尤其是冬季极端低温条件下，防止停运期间导热油低温凝结，需要启动防凝锅炉4，当导热油温度低于设定值下限时，第一电控阀7开启，煤气储罐3.2中的煤气进入防凝锅炉4中，防凝锅炉4燃烧煤气将热量传递给导热油，导热油被加热升温，当太阳能热发电单元1的导热油管路中的导热油温度高于设定温度上限时，关闭防凝锅炉4与第一电控阀7，导热油防凝单元4停止为导热油加热。

本实施例中，当汽轮发电机组1.8由停止状态转为启动状态时，汽轮发电机组1.8启动过程中的除氧器、轴封用汽，由启动锅炉5提供，此时，第二电控阀8开启，启动锅炉5开启，煤气储罐3.2中的煤气经第二电控阀8送至启动锅炉5，煤气在启动锅炉5中燃烧，启动锅炉5将水加热成水蒸汽，水蒸汽送至汽轮发电机组1.8，给除氧器供汽，提供轴封用汽。

本实施例中，冬季汽轮发电机组1.8不运行时段，电厂需要除盐水生产系统原水加热用汽、直接空冷系统凝汽器防冻保暖用汽等，由启动锅炉5提供，当汽轮发电机组1.8不运行时段，当除盐水生产系统原水需要加热、直接空冷系统凝汽器有防冻保暖需求时，第二电控阀8开启，启动锅炉5开启，煤气储罐3.2中的煤气经第二电控阀8 送至启动锅炉5，煤气在启动锅炉5中燃烧，启动锅炉5将水加热成水蒸汽，给除盐水生产系统原水提供蒸汽或直接空冷系统凝汽器提供防冻保暖用汽。

本实施例中，当场区需要提供采暖用热时，第三电控阀9开启，采暖锅炉6开启，煤气储罐3.2中的煤气经，第三电控阀9送至采暖炉6，煤气在采暖锅炉6中燃烧，采暖锅炉6将供热管网的回水加热，经加热的高温水经供热管网送至热用户。

本实施例中，煤气净化回收装置3.1采用干法布袋除尘器，主要由重力除尘器、荒煤气总管、布袋除尘器组成及净煤气总管组成，高炉煤气经重力除尘后，由荒煤气主管分配到布袋除尘器各箱体中，并进入荒煤气室，颗粒较大的粉尘由于重力作用自然沉降而进入灰斗，颗粒较小的粉尘随煤气上升，经过滤袋时，粉尘被阻留在滤袋的外表面，煤气得到净化，净化后的煤气进入净煤气室，由净煤气总管输入本实施例的煤气储存罐3.2中，我国多个厂家可生产干法布袋除尘器，如辽宁双林环保装备制造有限公司生产的气箱脉冲袋式除尘器、青岛安泰重工机械有限公司生产的DMC脉冲袋式除尘器等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (4)

1.矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统，其特征在于，其包括有槽式太阳能热发电单元(1)、矿热炉(2)、煤气回收储存单元(3)、防凝锅炉(4)、启动锅炉(5)、采暖锅炉(6)；槽式太阳能热发电单元(1)的预热器(1.7)导热油出口与防凝锅炉(4)的导热油入口通过管道连通，防凝锅炉(4)的导热油出口与槽式太阳能热发电单元(1)的槽式太阳能集热器(1.1)导热油入口通过管道连通；矿热炉(2)与煤气回收储存单元(3)的煤气净化回收装置(3.1)的入口通过管道连通，煤气回收储存单元(3)的煤气储罐(3.2)分别与防凝锅炉(4)、启动锅炉(5)以及采暖锅炉(6)通过管道连通；在连通煤气储罐(3.2)与防凝锅炉(4)、启动锅炉(5)和采暖锅炉(6)的管道上分别设有第一电控阀(7)，第二电控阀(8)和第三电控阀(9)；

启动锅炉(5)分别与槽式太阳能热发电单元(1)中的汽轮发电机组(1.8)的轴封汽供汽管路进气口、除氧器(1.11)的辅助加热管路进气口通过管道连通。

2.根据权利要求1所述的矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统，其特征在于，槽式太阳能热发电单元(1)包括槽式太阳能集热器(1.1)、过热器(1.5)、蒸汽发生器(1.6)、预热器(1.7)、汽轮发电机组(1.8)、冷凝器(1.9)、低压给水预热器(1.10)、除氧器(1.11)；槽式太阳能集热器(1.1)的导热油出口通过导热油管路分别与油-盐换热器(1.2)的导热油入口和过热器(1.5)的导热油入口连通，过热器(1.5)的导热油出口与蒸汽发生器(1.6)的导热油入口通过管道连通，蒸汽发生器(1.6)的导热油出口与预热器(1.7)的导热油入口通过管道连通，

过热器(1.5)的蒸汽出口与汽轮发电机组(1.8)的蒸汽入口通过管道连通，汽轮发电机组(1.8)的出口与冷凝器(1.9)的入口通过管道连通，冷凝器(1.9)的出口与低压给水预热器(1.10)的入口通过管道连通，低压给水预热器(1.10)的出口与除氧器(1.11)的入口通过管道连通，除氧器(1.11)的出口与预热器(1.7)的进水口通过管道连通，预热器(1.7)的出水口与蒸汽发生器(1.6)的进水口通过管道连通，蒸汽发生器(1.6)的蒸汽出口与过热器(1.5)的蒸汽入口通过管道连通。

3.根据权利要求2所述的矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统，其特征在于，槽式太阳能热发电单元(1)还包括油-盐换热器(1.2)、低温熔盐罐(1.3)和高温熔盐罐(1.4)，低温熔盐罐(1.3)内设有低温熔盐泵，高温熔盐罐(1.4)内设有高温熔盐泵，油-盐换热器(1.2)的导热油入口与槽式太阳能集热器(1.1)的导热油出口通过管道连通，油-盐换热器(1.2)的导热油出口与槽式太阳能集热器(1.1)的导热油入口通过管道连通；低温熔盐泵和高温熔盐泵分别与油-盐换热器(1.2)的两个蒸汽接口通过管道连通。

4.根据权利要求1所述的矿热炉煤气回收辅助太阳能热发电的系统，其特征在于，煤气回收储存单元(3)包括煤气净化回收装置(3.1)和煤气储罐(3.2)；煤气净化回收装置(3.1)的出气口和煤气储罐(3.2)的进气口通过管道连通。

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