一種太陽(yáng)能輔助再熱回?zé)釤崃Πl(fā)電系統(tǒng)及減排擴(kuò)容方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱力發(fā)電系統(tǒng)及太陽(yáng)能技術(shù)，尤其涉及一種太陽(yáng)能輔助再熱回?zé)釤崃Πl(fā)電系統(tǒng)及減排擴(kuò)容方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，火電在電力裝機(jī)中比重超過(guò)70%，火力發(fā)電機(jī)組中主要以燃煤機(jī)組為主。燃煤電站鍋爐近年來(lái)向大容量、高參數(shù)方向快速發(fā)展，無(wú)論是生產(chǎn)制造還是運(yùn)營(yíng)管理均已接近國(guó)外先進(jìn)水平；而燃煤工業(yè)鍋爐保有量大、分布廣、能耗高、污染重，能效和污染控制整體水平與國(guó)外相比有一定的差距，節(jié)能減排潛力巨大。
[0003]大型燃煤電站通過(guò)脫硫脫硝技術(shù)，對(duì)SOx，NOx,粉塵等污染物減排有了一定控制。目前全國(guó)燃煤電廠現(xiàn)在一年排放150萬(wàn)噸煙塵，而這個(gè)數(shù)字在1980年是400萬(wàn)噸左右。三十多年來(lái)，我國(guó)燃煤電廠裝機(jī)翻了十幾倍，但煙塵排放總量卻大大下降。電力二氧化硫排放量從2005年的1300萬(wàn)噸降到2012年的883萬(wàn)噸，氮氧化物排放量下降到900多萬(wàn)噸。
[0004]但是隨著環(huán)境壓力的與日俱增，減排改革再次遭遇難題。
[0005]首先，2012年I月I日，國(guó)家環(huán)保部實(shí)行最新《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。按照規(guī)定，煙塵排放限值由50毫克/立方米降低至30毫克/立方米；2012年I月I日起，新建火電機(jī)組氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)為100毫克/立方米；2014年7月I日起，現(xiàn)有火電機(jī)組氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)為100毫克/立方米。這一 〃限時(shí)限量〃的環(huán)保改造標(biāo)準(zhǔn)，其嚴(yán)厲程度可稱〃世界之最〃。嚴(yán)厲的標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有配以合理的補(bǔ)償機(jī)制。受訪的大部分電力企業(yè)人士均稱，國(guó)家補(bǔ)貼低于環(huán)保投入，企業(yè)改造積極性嚴(yán)重受挫。
[0006]其次，目前我國(guó)大多數(shù)燃煤工業(yè)鍋爐容量較小，單臺(tái)平均容量?jī)H為3.8噸/時(shí)，其中2噸/時(shí)以下臺(tái)數(shù)占比達(dá)66.5%，10噸/時(shí)以下的燃煤工業(yè)鍋爐大多沒(méi)有配置有效的除塵裝置，基本沒(méi)有脫硫脫硝設(shè)施，排放超標(biāo)嚴(yán)重，其污染排放問(wèn)題亟待解決。
[0007]最后，由于煤炭是一種全碳基化石燃料，現(xiàn)有的技術(shù)思路仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)CO2排放的有效減少。即使采用0)2吸收技術(shù)，如何處理回收的CO2也是面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
[0008]綜合以上壓力和困難，采用新型節(jié)能鍋爐勢(shì)在必行。新型節(jié)能鍋爐替代現(xiàn)有低效鍋爐是解決當(dāng)前SOx，NOx, C02排放過(guò)量的有效手段。
[0009]太陽(yáng)能作為一種清潔可再生的能源，其在減少污染物排放具有重要意義。如何利用現(xiàn)有燃煤電站的系統(tǒng)設(shè)備，結(jié)合太陽(yáng)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有機(jī)組污染物排放達(dá)標(biāo)的同時(shí)，提高太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性，具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種太陽(yáng)能輔助再熱回?zé)釤崃Πl(fā)電系統(tǒng)及減排擴(kuò)容方法。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
太陽(yáng)能輔助再熱回?zé)釤崃Πl(fā)電系統(tǒng)包括鍋爐、太陽(yáng)能高溫再熱器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器、主循環(huán)泵、太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞?、回?zé)峒訜崞鳌⑻?yáng)能吸熱器、聚光鏡場(chǎng)、次循環(huán)泵；鍋爐與汽輪機(jī)、冷凝器、主循環(huán)泵、回?zé)峒訜崞鳌㈠仩t順次連接構(gòu)成主循環(huán)回路；聚光鏡場(chǎng)將太陽(yáng)光聚焦到太陽(yáng)能吸熱器上；太陽(yáng)能吸熱器、太陽(yáng)能高溫再熱器、太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞?、次循環(huán)泵、太陽(yáng)能吸熱器順次連接構(gòu)成次循環(huán)太陽(yáng)能加熱回路；汽輪機(jī)低壓缸入口與太陽(yáng)能高溫再熱器、汽輪機(jī)高壓缸出口順次連接構(gòu)成再熱回路；汽輪機(jī)低壓缸回?zé)岢槠谂c太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞?、回?zé)峒訜崞黜槾芜B接；汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)連接。
[0012]所述的太陽(yáng)能高溫再熱器為高溫太陽(yáng)能蓄熱換熱器，蓄熱溫度為500°C ~1300°C,蓄熱工質(zhì)包括高溫熔巖和石墨。
[0013]所述的太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞鳛橹懈邷靥?yáng)能蓄熱換熱器，蓄熱溫度為250°C~500°C，蓄熱工質(zhì)包括高溫熔巖、石墨和導(dǎo)熱油。
[0014]太陽(yáng)能輔助再熱回?zé)釤崃Πl(fā)電系統(tǒng)的減排擴(kuò)容方法是:在現(xiàn)有熱力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加以聚光鏡場(chǎng)、太陽(yáng)能吸熱器、太陽(yáng)能高溫再熱器、太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞鳌⒋窝h(huán)泵為主要設(shè)備的太陽(yáng)能次循環(huán)回路，達(dá)到增加原有系統(tǒng)再熱面和增加回?zé)嵩贌徇^(guò)程的目的。通過(guò)太陽(yáng)能高溫再熱器增加再熱面，以達(dá)到鍋爐在相同燃煤和流量條件下，增加再熱循環(huán)流量，利用汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)余量提高系統(tǒng)的功率的效果；同時(shí)也可通過(guò)相應(yīng)減少鍋爐流量和燃煤量，利用太陽(yáng)能高溫再熱器增加再熱循環(huán)流量，以保證系統(tǒng)功率不變，煤耗和排放降低的目的；通過(guò)太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞鲗⑵啓C(jī)低壓缸回?zé)岢槠麥囟群蛥?shù)加熱到與汽輪機(jī)高壓缸蒸汽參數(shù)相同，一方面實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的梯級(jí)利用，保證了次循環(huán)泵的工作溫度和運(yùn)行安全，同時(shí)，提高了原有系統(tǒng)的回?zé)峒訜崮芰?，最終達(dá)到提高太陽(yáng)能利用率和減小鍋爐煤耗的目的，最終達(dá)到減排增效的目的。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
1)在現(xiàn)有熱力循環(huán)的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的太陽(yáng)能次循環(huán)，利用太陽(yáng)能次循環(huán)通過(guò)增加再熱面和回?zé)嵩贌釋?shí)現(xiàn)減少煤耗和提高系統(tǒng)總功率的目的；
2)本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有電站系統(tǒng)的改動(dòng)很小，而且，太陽(yáng)能次循環(huán)作為一個(gè)獨(dú)立單元，與主循環(huán)之間可以獨(dú)立運(yùn)行，因此在保證太陽(yáng)能充分利用的基礎(chǔ)上，也保證了原有系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)利用太陽(yáng)能蓄熱滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)峰谷供能的功能；
3)本系統(tǒng)通過(guò)兩級(jí)蓄熱，一方面實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的能量梯級(jí)利用，提高了太陽(yáng)能的利用率，而且，通過(guò)兩級(jí)蓄熱，降低吸熱器的入口溫度，保證了次循環(huán)泵能夠在相對(duì)較低的溫度條件下工作，提高了泵的穩(wěn)定性和壽命，減小了投資成本。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是太陽(yáng)能輔助再熱回?zé)釤崃Πl(fā)電系統(tǒng)示意圖；
圖中:鍋爐1、太陽(yáng)能高溫再熱器2、汽輪機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、冷凝器5、主循環(huán)泵6、太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞?、回?zé)峒訜崞?、太陽(yáng)能吸熱器9、聚光鏡場(chǎng)10、次循環(huán)泵11。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，太陽(yáng)能輔助再熱回?zé)釤崃Πl(fā)電系統(tǒng)包括鍋爐1、太陽(yáng)能高溫再熱器2、汽輪機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、冷凝器5、主循環(huán)泵6、太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞?、回?zé)峒訜崞?、太陽(yáng)能吸熱器9、聚光鏡場(chǎng)10、次循環(huán)泵11 ;鍋爐I與汽輪機(jī)3、冷凝器5、主循環(huán)泵6、回?zé)峒訜崞?、鍋爐I順次連接構(gòu)成主循環(huán)回路；聚光鏡場(chǎng)10將太陽(yáng)光聚焦到太陽(yáng)能吸熱器9上；太陽(yáng)能吸熱器9、太陽(yáng)能高溫再熱器2、太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞?、次循環(huán)泵11、太陽(yáng)能吸熱器9順次連接構(gòu)成次循環(huán)太陽(yáng)能加熱回路；汽輪機(jī)3低壓缸入口與太陽(yáng)能高溫再熱器2、汽輪機(jī)3高壓缸出口順次連接構(gòu)成再熱回路；汽輪機(jī)3低壓缸回?zé)岢槠谂c太陽(yáng)能回?zé)嵩贌崞?、回?zé)峒訜崞?順次連接；汽輪機(jī)3與發(fā)電機(jī)4連接。
[0018]所述的太陽(yáng)能高溫再熱器2為