專利名稱：太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用玻璃罩真空式槽式太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組的耦合發(fā)電系統(tǒng)，屬發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，火力發(fā)電在現(xiàn)有供電系統(tǒng)中仍占據(jù)著主導(dǎo)地位，火力發(fā)電系統(tǒng)具有技術(shù)成熟，調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是需要消耗大量的煤炭資源，且能量利用率低(熱效率在40%左右)、二氧化碳等有害氣體排放量大，對(duì)環(huán)境造成的污染嚴(yán)重?；鹆Πl(fā)電廠的啟動(dòng)鍋爐一般是新建電廠與首臺(tái)機(jī)組配套建設(shè)，其目的就是在首臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)過程中向啟動(dòng)的機(jī)組供應(yīng)蒸汽，而且機(jī)組由于故障停運(yùn)再次啟動(dòng)時(shí)，它可以提供鍋爐的啟動(dòng)用蒸汽、汽輪機(jī)的軸封蒸汽、輔助蒸汽等。在電廠建成后，啟動(dòng)鍋爐基本就失去 作用了?；鹆Πl(fā)電廠的輔汽聯(lián)箱是機(jī)組和全廠的公用汽的來(lái)源，向有關(guān)輔助設(shè)備和系統(tǒng)提供輔助蒸汽，以滿足機(jī)組啟動(dòng)、正常運(yùn)行、減負(fù)荷、甩負(fù)荷和停機(jī)等各種運(yùn)行工況的要求。太陽(yáng)能是一種資源非常豐富的可再生能源，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)因具有運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)簡(jiǎn)單、無(wú)噪聲、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞。槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行，這種發(fā)電系統(tǒng)利用許多分散布置且串聯(lián)或并聯(lián)在一起的槽型拋物面反射鏡聚焦太陽(yáng)能并加熱工質(zhì)，再經(jīng)換熱產(chǎn)生相應(yīng)參數(shù)的蒸汽。當(dāng)系統(tǒng)集熱溫度高于400°C時(shí)，其集熱效率有所降低，例如當(dāng)太陽(yáng)輻射值為800W/m2’，溫度為500°C時(shí)的集熱效率比250°C的集熱效率降低約22. 5%。受幾何聚光比低及集熱溫度不高等條件的制約，槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中動(dòng)力子系統(tǒng)的熱功轉(zhuǎn)換效率偏低，其發(fā)電成本很難進(jìn)一步降低。此外，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)還存在穩(wěn)定性差的問題，在一定程度上限制了該發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，它可以充分發(fā)揮兩種發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，有效提高系統(tǒng)發(fā)電的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明所稱問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，它包括燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)、循環(huán)泵和熱油換熱器，所述燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)和依次串接的凝汽器、凝結(jié)水泵、多級(jí)低壓加熱器、除氧器、給水泵、多級(jí)高壓加熱器、燃煤鍋爐、汽輪機(jī)，所述汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其排汽進(jìn)入凝汽器；所述太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)、循環(huán)泵與換熱器的油腔接成循環(huán)回路；引自某級(jí)高壓加熱器入口端的部分給水經(jīng)換熱器加熱后送至后級(jí)高壓加熱器或冷段再熱蒸汽入口或給水泵汽輪機(jī)入口。上述太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，構(gòu)成中還包括輔汽聯(lián)箱，所述輔汽聯(lián)箱與換熱器的給水出口連接。上述太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，所述汽輪機(jī)由高壓缸、中壓缸和低壓缸串聯(lián)構(gòu)成，所述高壓加熱器設(shè)置三級(jí)，所述低壓加熱器設(shè)置四級(jí)，高壓缸為第二級(jí)高壓加熱器和第三級(jí)高壓加熱器提供抽汽，中壓缸為除氧器和第一級(jí)高壓加熱器提供抽汽，低壓缸為四級(jí)低壓加熱器提供抽汽。上述太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，所述第一級(jí)高壓加熱器、第二級(jí)高壓加熱器、第三級(jí)高壓加熱器和除氧器間設(shè)置有疏水管道，第四級(jí)低壓加熱器、第三級(jí)低壓加熱器、第二級(jí)低壓加熱器、第一級(jí)低壓加熱器和凝汽器間設(shè)置有疏水管道。上述太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)由多個(gè)槽式太陽(yáng)能集熱器串聯(lián)或并聯(lián)而成。本發(fā)明所采用的拋物面槽式太陽(yáng)能集熱器可選用美國(guó)Solargenix公司的SGX-I或 DS-I，Lus 公司的 LS-I、LS-2 或 LS-3。太陽(yáng)能集熱場(chǎng)與燃煤機(jī)組新型耦合發(fā)電方式可以分為兩種即燃料節(jié)省型和功率增大型，燃料節(jié)省型即使燃煤機(jī)組在同樣發(fā)電量的情況下，利用太陽(yáng)能集熱場(chǎng)加熱部分給水，在總發(fā)電量不變的情況下減少了燃煤機(jī)組的耗煤；功率增大型即使燃煤機(jī)組達(dá)到最大 發(fā)電量情況下，利用太陽(yáng)能集熱場(chǎng)加熱部分給水，在達(dá)到最大發(fā)電量的情況下減少了單位發(fā)電量的能耗。該耦合發(fā)電方式采用換熱器與太陽(yáng)能集熱場(chǎng)換熱避免了將太陽(yáng)能集熱場(chǎng)與給水泵回路直接相連可能產(chǎn)生的漏點(diǎn)；太陽(yáng)能集熱場(chǎng)加熱的給水進(jìn)入省煤器、再熱冷段的耦合方式減少了鍋爐的煤耗量或增大了鍋爐的出力，從而根據(jù)發(fā)電量的需求可以按照燃料節(jié)省型或功率增大型的方式運(yùn)行。采用太陽(yáng)能集熱場(chǎng)加熱的給水作為輔汽聯(lián)箱的汽源，既節(jié)省了啟動(dòng)鍋爐的投資費(fèi)用，減少了單純槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電的投資，又減少了原輔汽聯(lián)箱供汽源的抽汽；太陽(yáng)能集熱場(chǎng)加熱的給水作為汽動(dòng)給水泵汽輪機(jī)的汽源，減少了原汽動(dòng)給水泵汽輪機(jī)汽源的抽汽量。本發(fā)明將太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)與傳統(tǒng)燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，充分發(fā)揮了太陽(yáng)能和燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化了能源結(jié)構(gòu)，在保證供電穩(wěn)定性的同時(shí)，大大降低了電廠的煤耗，減少了發(fā)電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境造成的污染，有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)性發(fā)展。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。圖I 圖5是太陽(yáng)能集熱器與燃煤機(jī)組的五種連接示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)為1、燃煤鍋爐；2、高壓缸；3、中壓缸；4、低壓缸；5、發(fā)電機(jī)；6、輔汽聯(lián)箱；7、給水泵汽輪機(jī)；8、第三級(jí)高壓加熱器；9、第二級(jí)高壓加熱器；10、第一級(jí)高壓加熱器；11、給水泵；12、除氧器；13、第四低壓加熱器；14、第三低壓加熱器；15、第二低壓加熱器；16、第一低壓加熱器；17、軸封加熱器；18、凝結(jié)水泵；19、凝汽器；20、太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)
(20);21、換熱器；22、循環(huán)泵。
具體實(shí)施例方式圖I為本發(fā)明的第一種實(shí)施例，耦合發(fā)電系統(tǒng)由燃煤鍋爐I、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)5、加熱器、太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)(20)、熱油換熱器21、輔汽聯(lián)箱6、給水泵11、除氧器12、凝汽器19、凝結(jié)水泵18等組成，其中太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)(20) 20由玻璃罩真空式槽式太陽(yáng)能集熱器經(jīng)過串并聯(lián)方式連接而成。該系統(tǒng)流程為從凝汽器19流出的凝結(jié)水經(jīng)過凝結(jié)水泵18以及串聯(lián)的軸封加熱器17、第一級(jí)低壓加熱器16、第二級(jí)低壓加熱器15、第三級(jí)低壓加熱器14、第四級(jí)低壓加熱器13進(jìn)行初次升溫升壓后，進(jìn)入除氧器12除氧，之后經(jīng)過給水泵11升壓，然后經(jīng)過第一級(jí)高壓加熱器10、第二級(jí)高壓加熱器9進(jìn)行升溫，抽取一部分給水進(jìn)入換熱器21與太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)(20)進(jìn)行熱交換，利用太陽(yáng)能加熱到第三級(jí)高壓加熱器8的給水出口參數(shù)，支路在不同的運(yùn)行方式下分別進(jìn)入省煤器、再熱冷段、輔汽聯(lián)箱、給水泵汽輪機(jī)入口管路。其余的給水經(jīng)過第三級(jí)高壓加熱器8加熱后進(jìn)入燃煤鍋爐I中設(shè)置的省煤器、爐膛、水冷壁和過熱器后達(dá)到鍋爐出口主蒸汽參數(shù)狀態(tài)，進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸2、汽輪機(jī)中壓缸3、汽輪機(jī)低壓缸4做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)5發(fā)電，汽輪機(jī)的高壓缸、中壓缸和低壓缸設(shè)有抽汽口分別將抽汽引入高壓加熱器、除氧器和低壓加熱器，在這些設(shè)備中釋放出熱量后，通過疏水管路逐級(jí)自流分別流入上一級(jí)加熱器(圖I中虛線所示)，以便于回收疏水和熱量。當(dāng)太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，系統(tǒng)按照上述流程工作；當(dāng)太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度降低時(shí)，通過調(diào)節(jié)換熱器21的進(jìn)口流量，減少流經(jīng)換熱器的流量(防止系統(tǒng)壓損及漏點(diǎn))，增加進(jìn)入各級(jí)加熱器的抽汽流量，保證高壓加熱器出口的給水參數(shù)；當(dāng)輻射強(qiáng)度為零時(shí)，太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)(20)即退出運(yùn)行，耦合發(fā)電系統(tǒng)按照純?nèi)济簷C(jī)組方式運(yùn)行。在這種耦合式發(fā)電系統(tǒng)中，通過換熱器21的給水流量需要根據(jù)太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)(20)的面積而定。本耦合發(fā)電系統(tǒng)的第二種連接見圖2。圖2中換熱器21從第二級(jí)高壓加熱器的入 口引入，換熱器21的出口一支路接入第三級(jí)高壓加熱器的入口，換熱器另外一支路根據(jù)運(yùn)行方式的不同分別進(jìn)入再熱冷段、輔汽聯(lián)箱、給水泵汽輪機(jī)入口管路。其余流程與第一種連接實(shí)施方式相同。本耦合發(fā)電系統(tǒng)的第三種連接見圖3。圖3中換熱器21從第一級(jí)高壓加熱器的入口引入，換熱器21的出口一支路接入第二級(jí)高壓加熱器的入口，換熱器另外一支路根據(jù)運(yùn)行方式的不同分別進(jìn)入再熱冷段、輔汽聯(lián)箱、給水泵汽輪機(jī)入口管路。其余流程與第一種連接實(shí)施方式相同。本耦合發(fā)電系統(tǒng)的第四種連接見圖4。圖4中換熱器21從第二級(jí)高壓加熱器的入口引入，換熱器21的出口一支路接入第三級(jí)高壓加熱器的出口，換熱器另外一支路根據(jù)運(yùn)行方式的不同分別進(jìn)入再熱冷段、輔汽聯(lián)箱、給水泵汽輪機(jī)入口管路。其余流程與第一種連接實(shí)施方式相同。本耦合發(fā)電系統(tǒng)的第五種連接見圖5。圖5中換熱器21從第一級(jí)高壓加熱器的入口引入，換熱器21的出口一支路接入第三級(jí)高壓加熱器的出口，換熱器另外一支路根據(jù)運(yùn)行方式的不同分別進(jìn)入再熱冷段、輔汽聯(lián)箱、給水泵汽輪機(jī)入口管路。其余流程與第一種連接實(shí)施方式相同。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，它包括燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)(20)、循環(huán)泵(22)和熱油換熱器(21)，所述燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)(5)和依次串接的凝汽器(19)、凝結(jié)水泵(18)、多級(jí)低壓加熱器、除氧器(12)、給水泵(11)、多級(jí)高壓加熱器、燃煤鍋爐(I)、汽輪機(jī)，所述汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(5)，其排汽進(jìn)入凝汽器(19);所述太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)(20)、循環(huán)泵(22)與換熱器(21)的油腔接成循環(huán)回路；弓丨自某級(jí)高壓加熱器入口端的部分給水經(jīng)換熱器(21)加熱后送至后級(jí)高壓加熱器或冷段再熱蒸汽入口或給水泵汽輪機(jī)(7)入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，它還包括輔汽聯(lián)箱(6 )，所述輔汽聯(lián)箱(6 )與換熱器(21)的給水出口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述汽輪機(jī)由高壓缸(2)、中壓缸(3)和低壓缸(4)串聯(lián)構(gòu)成，所述高壓加熱器設(shè)置三級(jí)，所述低壓加熱器設(shè)置四級(jí)，高壓缸(2 )為第二級(jí)高壓加熱器(9 )和第三級(jí)高壓加熱器(8 )提供抽汽，中壓缸(3)為除氧器(12)和第一級(jí)高壓加熱器(10)提供抽汽，低壓缸(4)為四級(jí)低壓加熱器提供抽汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述第一級(jí)高壓加熱器(10)、第二級(jí)高壓加熱器(9)、第三級(jí)高壓加熱器(8)和除氧器(12)間設(shè)置有疏水管道，第四級(jí)低壓加熱器(13)、第三級(jí)低壓加熱器(14)、第二級(jí)低壓加熱器(15)、第一級(jí)低壓加熱器(16)和凝汽器(19)間設(shè)置有疏水管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)(20 )由多個(gè)槽式太陽(yáng)能集熱器串聯(lián)或并聯(lián)而成。
全文摘要
一種太陽(yáng)能集熱器輔助燃煤機(jī)組耦合發(fā)電系統(tǒng)，它包括燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)、循環(huán)泵和熱油換熱器，所述燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)和依次串接的凝汽器、凝結(jié)水泵、多級(jí)低壓加熱器、除氧器、給水泵、多級(jí)高壓加熱器、燃煤鍋爐、汽輪機(jī)，所述汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其排汽進(jìn)入凝汽器；所述太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)、循環(huán)泵與換熱器的油腔接成循環(huán)回路；引自某級(jí)高壓加熱器入口端的部分給水經(jīng)換熱器加熱后送至后級(jí)高壓加熱器或冷段再熱蒸汽入口或給水泵汽輪機(jī)入口。本發(fā)明將太陽(yáng)能集熱器場(chǎng)與傳統(tǒng)燃煤鍋爐發(fā)電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，在保證供電穩(wěn)定性的同時(shí)，大大降低了電廠的煤耗，減少了發(fā)電系統(tǒng)對(duì)環(huán)境造成的污染。
文檔編號(hào)F24J2/04GK102758746SQ201210221590
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月30日
發(fā)明者劉小貞, 李恒凡, 王繼選, 韓中合 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)