專利名稱：太陽能-燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源或可再生能源領(lǐng)域中的太陽能光熱利用技術(shù)，或者屬于能源領(lǐng)域中的火力發(fā)電技術(shù)，主要用于太陽能發(fā)電供熱、分布式能源，建立太陽能與其它能源互補(bǔ)的能源供應(yīng)站，實(shí)現(xiàn)熱、電、冷全天候聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供。
背景技術(shù)：
目前太陽能光熱發(fā)電技術(shù)因考慮全天候運(yùn)行需要，一般都配置儲(chǔ)熱裝置，由太陽能集熱裝置加熱儲(chǔ)熱油，被加熱的儲(chǔ)熱油存放在儲(chǔ)油罐中，再通過熱交換器將熱量傳至工質(zhì)水，產(chǎn)生過熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功發(fā)電?，F(xiàn)有技術(shù)的主要問題是熱發(fā)電系統(tǒng)中增加了儲(chǔ)熱及熱交換裝置，大大增加了設(shè)備投資，并且由于傳熱溫差的存在，也降低了熱能至機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率。
技術(shù)背景參考資料I、《中國(guó)槽式太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之我見》(東莞市康達(dá)電機(jī)工程有限公司，周福云，2010. 9. 28)。2、專利一種槽式太陽能集熱裝置，ZL201120049309. I。3、現(xiàn)有燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組資料。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)前太陽能熱發(fā)電技術(shù)主要是要解決儲(chǔ)熱及熱交換裝置的投資過高和熱電轉(zhuǎn)換效率過低的問題。本發(fā)明徹底拋棄了儲(chǔ)熱油系統(tǒng)，采用太陽能與燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)的緊密結(jié)合，解決了全天候運(yùn)行問題，同時(shí)提高了太陽能利用效率，節(jié)省了投資。太陽能-燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，主要由太陽能集熱裝置、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組和補(bǔ)熱加熱器所構(gòu)成。太陽能集熱裝置直接將高壓或中壓給水加熱成相應(yīng)壓力的飽和或欠飽和水送入余熱鍋爐的高壓或中壓鍋筒，參與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電供熱。這要保證太陽能集熱裝置的出口給水壓力和溫度與余熱鍋爐相應(yīng)鍋筒內(nèi)的工質(zhì)參數(shù)相匹配。為了確保全天候運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)置了補(bǔ)熱加熱器，在太陽能集熱裝置非正常工作時(shí)用中低參數(shù)蒸汽加熱高壓或中壓給水，當(dāng)給水達(dá)到飽和或欠飽和狀態(tài)后送入余熱鍋爐的相應(yīng)鍋筒(也要保證參數(shù)匹配)，以彌補(bǔ)余熱鍋爐的熱量缺失。同時(shí)，由于使用了品位較低(相對(duì)于高、中參數(shù)蒸汽而言)的蒸汽去加熱高壓或中壓給水，產(chǎn)生了回?zé)嵝Ч?，提高了循環(huán)效率。太陽能集熱裝置的出口給水溫度通過調(diào)節(jié)其給水流量來控制。當(dāng)陽光強(qiáng)烈時(shí)，增大給水流量(至設(shè)計(jì)值為止)；當(dāng)陽光較弱時(shí)，減小給水流量；當(dāng)沒有陽光時(shí)，給水流量到零；始終維持太陽能集熱裝置的出口給水溫度在設(shè)定值，保證與相應(yīng)鍋筒內(nèi)工質(zhì)參數(shù)的匹配。太陽能集熱裝置的給水接自高壓或中壓給水泵。
余熱鍋爐的相應(yīng)鍋筒水位通過調(diào)節(jié)補(bǔ)熱加熱器的給水流量來控制。當(dāng)來自太陽能集熱裝置的給水流量過小時(shí)，鍋筒水位會(huì)降低(假設(shè)負(fù)荷不變)，這時(shí)要維持正常負(fù)荷運(yùn)行，就必須另行補(bǔ)充給水，這就要增加補(bǔ)熱加熱器的給水流量；反之亦然。當(dāng)太陽能集熱裝置的給水進(jìn)入余熱鍋爐相應(yīng)鍋筒的流量達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，補(bǔ)熱加熱器的給水流量到零(即在陽光燦爛時(shí)停用補(bǔ)熱加熱器)。補(bǔ)熱加熱器的給水也接自高壓或中壓給水泵。補(bǔ)熱加熱器的出口給水溫度通過調(diào)節(jié)其加熱蒸汽的流量來控制。給水的流量發(fā)生變化時(shí)，如果加熱蒸汽不變，就會(huì)造成出口給水溫度變化，這時(shí)就要對(duì)加熱蒸汽流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以維持出口給水溫度恒定，保證其參數(shù)與余熱鍋爐相應(yīng)鍋筒內(nèi)工質(zhì)參數(shù)相匹配。加熱用的中低參數(shù)蒸汽可接自汽輪機(jī)的抽汽供熱母管和/或其它中低參數(shù)蒸汽。在太陽能集熱裝置停用后重新啟動(dòng)時(shí)，其出口給水溫度可能達(dá)不到要求，這時(shí)可將不合格的給水通過閥門從專門管道排向凝結(jié)水泵的出口管道，直至給水溫度符合要求為止。通過補(bǔ)熱加熱器的作用，還可實(shí)現(xiàn)太陽能與普通火力發(fā)電熱力系統(tǒng)相結(jié)合。在普 通火力發(fā)電熱力系統(tǒng)中，沒有燃機(jī)和余熱鍋爐，只有燃用化石燃料的鍋爐，可將來自太陽能集熱裝置的高壓飽和或欠飽和水直接送入鍋爐的高壓鍋筒中，與原有工質(zhì)混合后在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)，再去過熱器中加熱成高壓過熱蒸汽，進(jìn)入蒸汽輪機(jī)做功。其基本原理與燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)相同，不再贅述。


附圖是太陽能-燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的原則性熱力系統(tǒng)圖。圖中，I——太陽能集熱裝置，2——燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，3——余熱鍋爐，4——蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，5——補(bǔ)熱加熱器，6—給水泵，7—除氧器，8—凝汽器，9—凝結(jié)水泵；V1、V2、V3——調(diào)節(jié)閥，V4——旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)閥，V5——關(guān)斷閥及減壓閥；FL——燃料，AR——空氣，HG——高溫?zé)煔猓現(xiàn)ff——給水，HS—高壓過熱蒸汽，F(xiàn)H——供熱，Sff——疏水，Cff——凝結(jié)水。
具體實(shí)施例方式如附圖所示，本發(fā)明的具體實(shí)施是在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的E級(jí)燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱力系統(tǒng)(采用雙壓系統(tǒng))的基礎(chǔ)上增加了太陽能集熱裝置⑴和補(bǔ)熱加熱器(5)以及一些附屬閥門和管道。系統(tǒng)中，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組(2)通過壓氣機(jī)將空氣(AR)吸入并壓縮后在燃燒室與燃料(FL，這里使用天然氣)混合燃燒，產(chǎn)生的高溫高壓氣體進(jìn)入燃?xì)馔钙絻?nèi)做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。排出的高溫?zé)煔?HG)進(jìn)入余熱鍋爐(3)加熱高壓給水(FW)和低壓給水以及凝結(jié)水(CW)，產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽(HS)和低壓過熱蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組(4)的蒸汽透平內(nèi)做功，再次帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)蒸汽透平在中低壓級(jí)抽汽供熱(FH)。蒸汽透平選用的是抽凝式機(jī)組，可對(duì)電和熱的份額進(jìn)行調(diào)節(jié)分配；一部分蒸汽從高壓末級(jí)(旋轉(zhuǎn)隔板前)引出至供熱母管，作為抽汽供熱(FH)，另一部分蒸汽通過旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)閥(V4)進(jìn)入低壓缸繼續(xù)做功，最后進(jìn)入凝汽器(8)被冷卻成凝結(jié)水(CW);通過控制旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)閥(V4)，調(diào)節(jié)進(jìn)入低壓缸蒸汽的流量，來保證供熱母管的蒸汽壓力需求(二者是反向關(guān)系)。太陽能集熱裝置(I)正常運(yùn)行時(shí)加熱給水(FW)，其流量根據(jù)出口溫度來調(diào)節(jié)，送至余熱鍋爐(3)的高壓鍋筒內(nèi)，與原有工質(zhì)水混合后在高壓蒸發(fā)器中產(chǎn)生飽和蒸汽，再由高壓過熱器加熱成高壓過熱蒸汽(HS)，送至蒸汽透平。太陽能集熱裝置(I)處于非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，出口給水(FW)流量降低，將造成余熱鍋爐(3)的熱量缺失而打破熱平衡，無法繼續(xù)運(yùn)行，這時(shí)就必須通過補(bǔ)熱加熱器(5)補(bǔ)入相應(yīng)的熱量，以維持聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)行。太陽能集熱裝置(I)選用現(xiàn)有的槽式、塔式、碟式和菲涅爾式四種均可，我們這里選用專利技術(shù)ZL201120049309. I提供的“一種槽式太陽能集熱裝置”，工作壓力能達(dá)到中壓、次高壓、高壓以至更高的壓力，工作溫度能夠達(dá)到300°C以上，完全能夠滿足太陽能-燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的需要。太陽能集熱裝置(I)的給水(FW)來自高壓給水泵(6)的出口，通過調(diào)節(jié)閥(Vl)調(diào)節(jié)流量。高壓給水泵￠)同時(shí)提供聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)正常給水(FW)、太陽能集熱裝置(I)的給水(FW)和補(bǔ)熱加熱器(5)的給水(FW)。向高壓給水泵提供合格工質(zhì)水的是除氧器(7)，來自凝結(jié)水泵的凝結(jié)水(CW，包括補(bǔ)充的除鹽水)被送到余熱鍋爐
(3)的低溫段加熱后，進(jìn)入除氧器(7)沸騰除氧，確保凝結(jié)水(CW)質(zhì)量符合要求，以保護(hù)受熱面不被腐蝕。太陽能集熱裝置(I)每次啟動(dòng)時(shí)均通過關(guān)斷閥及減壓閥(V5)將不合格的給水放至凝結(jié)水泵(9)的出口管道中，直至給水溫度符合要求為止。 補(bǔ)熱加熱器(5)其實(shí)就是現(xiàn)有火電廠使用的一種普通高壓加熱器，可在電力設(shè)備市場(chǎng)上直接選購，只要參數(shù)匹配即可。補(bǔ)熱加熱器(5)的給水(FW)也來自高壓給水泵(6)出口，通過調(diào)節(jié)閥(V2)調(diào)節(jié)流量；加熱蒸汽來自蒸汽透平的抽汽供熱(FH)母管，通過調(diào)節(jié)閥(V3)調(diào)節(jié)流量，即調(diào)節(jié)出口給水(FW)溫度；產(chǎn)生的疏水(SW)被送到除氧器(7)。相對(duì)于原有燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)而言，補(bǔ)熱加熱器(5)的投用，要消耗抽汽供熱(FH)，導(dǎo)致蒸汽透平多抽出蒸汽，這就要關(guān)小旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)閥(V4)，結(jié)果是減少了蒸汽透平低壓級(jí)的做功，但由于增加了高壓過熱蒸汽(HS)的流量，即增加了蒸汽透平高壓級(jí)的做功，因此，總的效果是增加了蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組(4)的發(fā)電量，提高了熱循環(huán)效率。本發(fā)明提供的技術(shù)需要對(duì)現(xiàn)有余熱鍋爐作一些改進(jìn)。由于高壓飽和或欠飽和水流量的增加，飽和蒸汽流量必然增加，要維持高壓過熱蒸汽(HS)參數(shù)不變，就需要適當(dāng)增加高壓蒸發(fā)器和高壓過熱器的受熱面積，且由于其后煙氣溫度的降低，將可能導(dǎo)致需要增加高壓省煤器的受熱面積；同時(shí)要適當(dāng)減少后部低壓過熱器、蒸發(fā)器、省煤器的吸熱量，即適當(dāng)減少其受熱面積和工質(zhì)流量，以確保最后面凝結(jié)水(CW)加熱器和除氧加熱器的吸熱量，使去除氧器(7)的工質(zhì)參數(shù)滿足要求。這些都可通過爐內(nèi)熱力計(jì)算和傳熱計(jì)算加以確定。余熱鍋爐(3)出口高壓過熱蒸汽(HS)流量的增加多做的功，扣除低壓蒸汽流量的減少少做的功后，就是太陽能的貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.太陽能-燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，主要由太陽能集熱裝置(I)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組(2)、余熱鍋爐(3)和蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組(4)等設(shè)備構(gòu)成，其特征是，太陽能集熱裝置(I)直接將高壓或中壓給水加熱成相應(yīng)壓力的飽和或欠飽和水送入余熱鍋爐(3)的高壓或中壓鍋筒，系統(tǒng)設(shè)置有補(bǔ)熱加熱器(5)，在太陽能集熱裝置(I)非正常工作時(shí)用中低參數(shù)蒸汽加熱高壓或中壓給水，達(dá)到飽和或欠飽和狀態(tài)后送入余熱鍋爐(3)的相應(yīng)鍋筒，彌補(bǔ)余熱鍋爐(3)的熱量缺失。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能-燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是，太陽能集熱裝置(I)的出口給水溫度通過調(diào)節(jié)其給水流量來控制，余熱鍋爐(3)的相應(yīng)鍋筒水位通過調(diào)節(jié)補(bǔ)熱加熱器(5)的給水流量來控制，補(bǔ)熱加熱器(5)的出口給水溫度通過調(diào)節(jié)其加熱蒸汽的流量來控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能-燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是，通過補(bǔ)熱加熱器(5)的作用，可實(shí)現(xiàn)太陽能與普通火力發(fā)電熱力系統(tǒng)相結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明描述了太陽能-燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，屬于新能源或可再生能源領(lǐng)域中的太陽能光熱利用技術(shù)。當(dāng)前太陽能熱發(fā)電技術(shù)主要是要解決儲(chǔ)熱及熱交換裝置的投資過高和熱電轉(zhuǎn)換效率過低的問題。本發(fā)明徹底拋棄了儲(chǔ)熱油系統(tǒng)，采用太陽能與燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)的緊密結(jié)合，解決了全天候運(yùn)行問題，同時(shí)提高了太陽能利用效率，節(jié)省了投資。太陽能集熱裝置直接將高壓或中壓給水加熱成相應(yīng)壓力的飽和或欠飽和水送入余熱鍋爐，參與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電供熱。為了確保全天候運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)置了補(bǔ)熱加熱器，在太陽能集熱裝置非正常工作時(shí)用中低參數(shù)蒸汽加熱高壓或中壓給水，以彌補(bǔ)余熱鍋爐的熱量缺失，同時(shí)提高了循環(huán)效率。
文檔編號(hào)F22D1/32GK102878036SQ20121033132
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者汪禹 申請(qǐng)人:汪禹