WO2015154600A1 - 一种两回路式太阳能热发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种两回路式太阳能热发电系统，包括利用太阳能加热低温工质得到高温工质并储存的一回路太阳能集热子系统；以及利用所述高温工质加热水和蒸汽，产生多种不同压力和温度的蒸汽驱动汽轮发电机组发电的二回路蒸汽动力发电子系统，加热后的高温工质降温为低温工质回送至一回路太阳能集热子系统继续加热；太阳能集热子系统和蒸汽动力发电子系统各自独立运行，互不影响；可消除太阳辐射强度变化、云遮挡等不可控因素造成的系统波动，并且可以实现汽轮发电机组发电功率可调和连续稳定发电，提高了太阳能热发电系统的发电效率。

Description

一种两回路式太阳能热发电系统 技术领域
本发明属于太阳能热发电技术领域，特别涉及一种两回路式太阳能热发电系统。
背景技术
太阳能分布广泛、储量巨大，是一种清洁的可再生能源，具有广阔的应用前景。目前太阳能发电技术主要有光伏发电和太阳能热发电两种形式。光伏发电是利用半导体器件的光伏效应将太阳能直接转化为电能，具有可靠性高、安装维护方便等优点，但是光伏发电的成本高昂，光电转换的效率不高。太阳能热发电是利用聚光器聚集太阳能，经吸收器吸收后转化成热能，产生高温蒸汽或气体进入汽轮发电机组产生电能。与光伏发电相比，太阳能热发电系统电能质量好，运行可靠。
目前太阳能热发电技术主要有槽式、菲涅尔式、塔式和碟式，其中槽式、菲涅尔式和塔式均实现了商业化运行，碟式处在试验示范阶段。
现有太阳能热发电系统普遍采用一种参数的蒸汽进入汽轮机发电，集热平均吸热温度高，增加了热损失；工质出入口温差小，增加了泵的流量和功耗，最终影响了太阳能热发电系统的发电效率，增加了运行成本。
太阳辐射强度受环境影响较大，昼夜交替、天气和云遮挡等因素均会影响收集到的太阳能，造成太阳能热发电系统在运行过程中发电功率的不可控，影响系统运行的稳定性和可靠性。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种两回路式太阳能热发电系统，解决了太阳能热发电系统运行过程中发电功率不可控的问题，提高了太阳能热发电系统的发电效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种两回路式太阳能热发电系统，包括：
利用太阳能加热低温工质得到高温工质并储存的一回路太阳能集热子系统；以及
利用所述高温工质加热水和蒸汽，产生多种不同压力和温度的蒸汽驱动汽轮发电机组发电的二回路蒸汽动力发电子系统，加热后的高温工质降温为低温工质回送至一回路太阳能集热子系统继续加热。其中蒸汽为水蒸气，高温工质在二回路蒸汽动力发电子系统中放热变成低温工质。
所述一回路太阳能集热子系统包括低温储罐1、高温储罐4和连接于二者之间的太阳能集热场3。
所述低温储罐1与太阳能集热场3之间设置有泵2，用以将低温工质泵入太阳能集热场3加热。
所述二回路蒸汽动力发电子系统包括汽轮机15、凝汽器14、凝结水加热器9、除氧器10、低压给水泵11、高压给水泵12、低压蒸汽发生器8、预热器7和高压蒸汽发生器6，一回路高温工质由高温储罐4进入高压蒸汽发生器6，再进入并联的低压蒸汽发生器8和预热器7，再进入凝结水加热器9，最终变为低温工质回流至低温储罐1；高压给水泵12将除氧器10中的水送至预热器7，出预热器7的高压给水进入高压蒸汽发生器6，产生高温高压的过热蒸汽，引入汽轮机15的主蒸汽口驱动发电；低压给水泵11将除氧器10中的水送至低压蒸汽发生器8，产生低压过热蒸汽，引入汽轮机15的低压补汽口驱动发电；出汽轮机15的乏汽进入凝汽器14，在其中凝结成水送至凝结水加热器9，在凝结水加热器9中加热后送入除氧器10。
所述高压蒸汽发生器6与高温储罐4之间设置一回路工质泵5，一回路工质泵5将高温储罐4中储存的高温一回路工质泵入高压蒸汽发生器6；所述凝汽器14与凝结水加热器9之间设置凝结水泵13。
所述一回路太阳能集热子系统的工质为导热油或熔盐。
所述太阳能集热场3为槽式太阳能集热场、菲涅尔式太阳能集热场或塔 式太阳能集热场。
所述凝结水加热器9和预热器7均为管壳式换热器。
所述低压蒸汽发生器8为直流螺旋管式、卧式U型管自然循环式或立式U型管自然循环式；所述高压蒸汽发生器6为直流螺旋管式、卧式U型管自然循环式或立式U型管自然循环式。
所述不同压力和温度的蒸汽，为2种或2种以上。
与现有技术相比，本发明将太阳能热发电系统分为两个回路，一回路太阳能集热子系统和二回路蒸汽动力发电子系统，这两个子系统各自独立运行，互不影响，太阳辐射强度的变化只影响一回路太阳能集热子系统，二回路蒸汽动力发电子系统的发电功率完全可控，不受一回路的影响。通过在一回路设置不同容量的太阳能场和高温储罐，可实现不同时间的储热，延长系统的发电时间，提高利用率；二回路产生多种不同压力和温度的蒸汽并入汽轮机，提高了热电效率，降低了运行成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明两回路式太阳能热发电系统，该系统包括一回路太阳能集热子系统和二回路蒸汽动力发电子系统。太阳能集热子系统通过太阳能集热场3聚焦太阳光加热一回路的工质，得到的高温工质储存在高温储罐4内，供二回路使用；二回路蒸汽动力发电子系统使用高温储罐4内的一回路工质加热水和蒸汽，产生多种不同压力和温度的蒸汽，并入汽轮机15，驱动汽轮机发电机组发电，降温后的一回路工质储存在低温储罐1内。一回路太阳能集热子系统和二回路蒸汽动力发电子系统各自独立运行，互不影响。
一回路太阳能集热子系统包括低温储罐1、高温储罐4、太阳能集热场3、泵2和一回路工质。其工作流程为泵2将低温储罐1中储存的一回路工质泵入太阳能集热场3，太阳能集热场3聚焦太阳光加热其中的工质，加热后的 高温工质储存在高温储罐4中。
二回路蒸汽动力发电子系统包括汽轮机15、凝汽器14、凝结水泵13、凝结水加热器9、除氧器10、低压给水泵11、高压给水泵12、低压蒸汽发生器8、预热器7、高压蒸汽发生器6和一回路工质泵5。其工作流程为一回路工质泵5将高温储罐4中储存的高温一回路工质泵入高压蒸汽发生器6，高温一回路工质经高压蒸汽发生器6降温后分为两部分，一部分进入低压蒸汽发生器8，另一部分进入预热器7，预热高压给水，高压给水预热后进入高压蒸汽发生器6，从低压蒸汽发生器8和预热器7降温后的两部分一回路工质进入凝结水加热器9，加热凝结水，降温后的一回路工质回到低温储罐1内，完成一回路工质的循环；凝结水泵13将凝结水泵入凝结水加热器9，加热后的凝结水进入除氧器10，低压给水泵11将给水泵入低压蒸汽发生器8，产生低压的过热蒸汽，引入汽轮机15的低压补汽口，驱动汽轮发电机组发电，高压给水泵12将给水泵入预热器7，预热后的给水进入高压蒸汽发生器6，产生高温高压的过热蒸汽，引入汽轮机15的主蒸汽口，驱动汽轮发电机组发电，蒸汽在汽轮机15中做功后的乏汽进入凝汽器14，在凝汽器14中凝结成水，完成二回路工质的循环。
实施例中一回路工质可以为导热油或熔盐。太阳能集热场3可以为槽式太阳能集热场、菲涅尔式太阳能集热场或塔式太阳能集热场。凝结水加热器和预热器为管壳式换热器。低压蒸汽发生器8和高压蒸汽发生器6均可以为直流螺旋管式、卧式U型管自然循环式或立式U型管自然循环式。
上述具体实施例中，蒸汽动力发电子系统产生2种不同压力和温度的蒸汽，但本发明不限于2种，根据一回路工质的参数，可产生2种、3种、4种或更多种不同压力和温度的蒸汽。

Claims (10)

  1. 一种两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，包括：
    利用太阳能加热低温工质得到高温工质并储存的一回路太阳能集热子系统；以及
    利用所述高温工质加热水和蒸汽，产生多种不同压力和温度的蒸汽驱动汽轮发电机组发电的二回路蒸汽动力发电子系统，加热后的高温工质降温为低温工质回送至一回路太阳能集热子系统继续加热。
  2. 根据权利要求1所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述一回路太阳能集热子系统包括低温储罐(1)、高温储罐(4)和连接于二者之间的太阳能集热场(3)。
  3. 根据权利要求2所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述低温储罐(1)与太阳能集热场(3)之间设置有泵(2)，用以将低温工质泵入太阳能集热场(3)加热。
  4. 根据权利要求2所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述二回路蒸汽动力发电子系统包括汽轮机(15)、凝汽器(14)、凝结水加热器(9)、除氧器(10)、低压给水泵(11)、高压给水泵(12)、低压蒸汽发生器(8)、预热器(7)和高压蒸汽发生器(6)，一回路高温工质由高温储罐(4)进入高压蒸汽发生器(6)，再进入并联的低压蒸汽发生器(8)和预热器(7)，再进入凝结水加热器(9)，最终变为低温工质回流至低温储罐(1)；高压给水泵(12)将除氧器(10)中的水送至预热器(7)，出预热器(7)的高压给水进入高压蒸汽发生器(6)，产生高温高压的过热蒸汽，引入汽轮机(15)的主蒸汽口驱动发电；低压给水泵(11)将除氧器(10)中的水送至低压蒸汽发生器(8)，产生低压过热蒸汽，引入汽轮机(15)的低压补汽口驱动发电；出汽轮机(15)的乏汽进入凝汽器(14)，在其中凝结成水送至凝结水加热器(9)，在凝结水加热器(9)中加热后送入除氧器(10)。
  5. 根据权利要求4所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述高压蒸汽发生器(6)与高温储罐(4)之间设置一回路工质泵(5)，一回路工质泵(5)将高温储罐(4)中储存的高温一回路工质泵入高压蒸汽发生器(6)；所述凝汽器(14)与凝结水加热器(9)之间设置凝结水泵(13)。
  6. 根据权利要求1-5任一权利要求所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述一回路太阳能集热子系统的工质为导热油或熔盐。
  7. 根据权利要求2-5任一权利要求所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述太阳能集热场(3)为槽式太阳能集热场、菲涅尔式太阳能集热场或塔式太阳能集热场。
  8. 根据权利要求4或5所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述凝结水加热器(9)和预热器(7)均为管壳式换热器。
  9. 根据权利要求4或5所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述低压蒸汽发生器(8)为直流螺旋管式、卧式U型管自然循环式或立式U型管自然循环式；所述高压蒸汽发生器(6)为直流螺旋管式、卧式U型管自然循环式或立式U型管自然循环式。
  10. 根据权利要求4或5所述的两回路式太阳能热发电系统，其特征在于，所述不同压力和温度的蒸汽，为2种或2种以上。
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