基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置。凈化后的空氣進(jìn)入壓氣機(jī)增壓，壓縮空氣進(jìn)入回?zé)崞骰蚺c飽和蒸汽混合后，進(jìn)入回?zé)崞?，回?zé)崞骼萌細(xì)馔钙降奈矚鈱?duì)上述工質(zhì)氣體加熱，回收部分余熱。經(jīng)回?zé)崞骷訜岬墓べ|(zhì)氣體再經(jīng)太陽(yáng)能集熱器加熱后，進(jìn)入燃燒室，與燃料燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入燃?xì)馔钙阶龉?，尾氣依次進(jìn)入回?zé)崞?、蒸汽發(fā)生器，后者再次回收尾氣余熱并產(chǎn)生回注用的飽和蒸汽，尾氣中的蒸汽經(jīng)冷凝后回收。當(dāng)無(wú)太陽(yáng)輻射或輻射不足時(shí)，工質(zhì)氣體通過(guò)旁路直接進(jìn)入燃燒室。飽和蒸汽回注到燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，降低了壓氣機(jī)的耗功，提高了燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率與比功；同時(shí)利用太陽(yáng)能加熱工質(zhì)氣體，減少燃料耗量。
【專利說(shuō)明】
基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能這種清潔、無(wú)污染的可再生能源，對(duì)于減輕目前化石能源壓力、環(huán)境污染壓力等具有重要意義。太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是將太陽(yáng)能熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，主要有碟式、塔式、槽式、菲涅爾式四種利用方式，其中對(duì)于分布式發(fā)電來(lái)說(shuō)，碟式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)聚光性能好、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分布靈活、場(chǎng)地適應(yīng)性好，有著更廣闊的前景。但是太陽(yáng)能直接熱發(fā)電效率較低一般在20%左右，大量的光熱轉(zhuǎn)換能量沒(méi)有得到利用。另外，單獨(dú)的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)在夜間或者陰雨天無(wú)法提供能量。因此，考慮到可以將太陽(yáng)能集熱與其他發(fā)電系統(tǒng)，比如燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，互為補(bǔ)充從而提高整體的發(fā)電能力和發(fā)電穩(wěn)定性。
[0003]燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)具有效率高、起動(dòng)快、調(diào)峰性能好、建設(shè)周期短、占地面積小，耗水少，以及環(huán)境污染小等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)(25kW_lMW)分布更靈活、可操作性更好。由于天然氣原料供應(yīng)問(wèn)題，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)在一定程度上受到了制約。因此，在保證系統(tǒng)效率和功率的條件下，盡量減少燃料耗量有利于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)的更廣泛的使用。因此，太陽(yáng)能集熱與燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合，利用太陽(yáng)輻射能代替部分需要的燃料熱能，從而減少燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)需要的燃料量。
[0004]此外，隨著節(jié)能與環(huán)保壓力日益增加，燃?xì)廨啓C(jī)氣汽混合工質(zhì)循環(huán)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)?；刈⒄羝h(huán)是混合工質(zhì)循環(huán)中研究較早技術(shù)較為成熟的一種。在注蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)循壞(簡(jiǎn)稱注蒸汽循環(huán))中，燃?xì)廨啓C(jī)的排氣通入補(bǔ)燃或不補(bǔ)燃的余熱鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽回注到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室或其它適當(dāng)部位，同燃?xì)饣旌霞訜?、膨脹做功，再進(jìn)入余熱鍋爐。這一種循環(huán)具有高效率與高比功的顯著優(yōu)點(diǎn)，并可降低NOx的排放。因此，結(jié)合太陽(yáng)能集熱的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)再通過(guò)蒸汽回注技術(shù)，進(jìn)一步提高發(fā)電系統(tǒng)效率，減少燃料消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提出了一種基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置，解決了太陽(yáng)能單獨(dú)熱發(fā)電效率低的問(wèn)題，并提高燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多能源綜合利用。
[0006]—種基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置，包括壓氣機(jī)、回?zé)崞?、太?yáng)能高溫集熱器、燃燒室、燃?xì)馔钙健⒖刂崎y、蒸汽發(fā)生器、尾氣冷凝器、給水混合器、給水栗，壓氣機(jī)、回?zé)崞骺諝鈧?cè)、太陽(yáng)能高溫集熱器、燃燒室、燃?xì)馔钙巾槾蜗噙B，燃?xì)馔钙?、回?zé)崞鳠煔鈧?cè)、蒸汽發(fā)生器煙氣側(cè)、尾氣冷凝器順次相連，尾氣冷凝器回收水側(cè)、給水混合器、給水栗、蒸汽發(fā)生器水側(cè)順次相連，蒸汽發(fā)生器水側(cè)出口管路與壓氣機(jī)出口管路相連。
[0007]另一種基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的裝置包括壓氣機(jī)、回?zé)崞?、太?yáng)能高溫集熱器、燃燒室、燃?xì)馔钙?、控制閥、蒸汽發(fā)生器、尾氣冷凝器、給水混合器、給水栗，壓氣機(jī)、回?zé)崞骺諝鈧?cè)、太陽(yáng)能高溫集熱器、燃燒室、燃?xì)馔钙巾槾蜗噙B，所述的燃?xì)馔钙?、回?zé)崞鳠煔鈧?cè)、蒸汽發(fā)生器煙氣側(cè)、尾氣冷凝器順次相連，所述的尾氣冷凝器回收水側(cè)、給水混合器、給水栗、蒸汽發(fā)生器水側(cè)、燃燒室順次相連。
[0008]發(fā)電方法是:利用太陽(yáng)能高溫集熱器對(duì)進(jìn)入到燃燒室的空氣(或空氣與飽和蒸汽的混合氣體)加熱，太陽(yáng)能高溫集熱器出口工質(zhì)的溫度達(dá)到700°C以上，降低了燃燒室的燃料消耗量。進(jìn)入蒸汽發(fā)生器中的水是由給水栗提供的，水的壓力為2—30bar左右，利用從回?zé)崞鳠煔鈧?cè)出口排出的溫度為270°C左右的高溫?zé)煔鈱?duì)進(jìn)入蒸汽發(fā)生器中的水進(jìn)行加熱，使之達(dá)到飽和蒸汽溫度100—250°C左右，從而充分利用了煙氣余熱，大大降低了煙氣的排煙溫度和余熱損失，被吸收余熱后的煙氣經(jīng)過(guò)尾氣冷凝器回收部分水后排入大氣。蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽通到回?zé)崞骺諝鈧?cè)進(jìn)口前，或通到燃燒室，通過(guò)回注蒸汽可以在保證輸出功率的情況下，減少壓氣機(jī)的進(jìn)氣量，進(jìn)而減少壓氣機(jī)的耗功，提高燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率和比功。當(dāng)太陽(yáng)輻射無(wú)太陽(yáng)輻射或輻射不足時(shí)，通過(guò)控制閥調(diào)節(jié)通過(guò)太陽(yáng)能高溫集熱器的工質(zhì)流量或者直接進(jìn)入燃燒室，以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷發(fā)電。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利提出的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于:
[0010]1、通過(guò)增加太陽(yáng)能高溫集熱器，提高進(jìn)入燃燒室空氣(或空氣與飽和蒸汽的混合氣體)溫度，減少燃料用量；
[0011]2、通過(guò)回注蒸汽降低燃燒室過(guò)高溫度，可減少過(guò)量空氣量，減少燃燒室的排放，減少壓氣機(jī)耗功，提尚系統(tǒng)比功率；
[0012]3、通過(guò)利用回注蒸汽進(jìn)行煙氣余熱再次回收，在保證系統(tǒng)電功率條件下，提高系統(tǒng)整體發(fā)電效率。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是一種太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的具體方案；
[0014]圖2是另一種太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的具體方案；
[0015]圖中，1-壓氣機(jī)、2-回?zé)崞鳌?-太陽(yáng)能高溫集熱器、4-燃燒室、5-燃?xì)馔钙健?-控制閥、7-蒸汽發(fā)生器、8-尾氣冷凝器、9-給水混合器、I O-給水栗。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖，對(duì)設(shè)計(jì)的兩種方案進(jìn)行清楚，完整的描述。
[0017]如圖1所示，一種基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電具體方案，該方案包括壓氣機(jī)1、回?zé)崞?、太陽(yáng)能高溫集熱器3、燃燒室4、燃?xì)馔钙?、控制閥6、蒸汽發(fā)生器7、尾氣冷凝器8、給水混合器9、給水栗10?？諝庥蓧簹鈾C(jī)I吸入增壓后，與蒸汽發(fā)生器7水側(cè)出口的蒸汽一起進(jìn)入回?zé)崞?空氣側(cè)進(jìn)口。燃?xì)馔钙?排煙進(jìn)入回?zé)崞?煙氣側(cè)進(jìn)口，加熱空氣蒸汽混合氣體，溫度降低，再進(jìn)入上述蒸汽發(fā)生器7的煙氣側(cè)進(jìn)口加熱給水。經(jīng)回?zé)崞?預(yù)熱的空氣蒸汽混合氣體，再進(jìn)入太陽(yáng)能高溫集熱器3，通過(guò)太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)(碟式聚光系統(tǒng)、塔式聚光系統(tǒng)、槽式聚光系統(tǒng)或菲涅爾式聚光系統(tǒng)中的一種或多種聚光系統(tǒng))加熱至700°C以上，之后再進(jìn)入燃燒室4。燃料(天然氣)由燃燒室4的噴口噴入，與過(guò)量空氣蒸汽混合反應(yīng)，產(chǎn)生950 °C以上高溫燃?xì)?，進(jìn)入燃?xì)馔钙?作功，部分功率被壓氣機(jī)I消耗。燃?xì)馔钙?的排煙如上述，依次進(jìn)入回?zé)崞?、蒸汽發(fā)生器7回收余熱，最后經(jīng)過(guò)尾氣冷凝器8冷凝后排入大氣，同時(shí)回收部分給水。給水由給水栗10增壓至5bar，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器7，回?zé)崞?煙氣側(cè)出口的排煙進(jìn)入蒸汽發(fā)生器7，進(jìn)一步放熱加熱一定量的給水至一定壓力下的飽和蒸汽。以此循環(huán)。當(dāng)太陽(yáng)輻射無(wú)太陽(yáng)輻射或輻射不足時(shí)，通過(guò)控制閥調(diào)節(jié)通過(guò)太陽(yáng)能高溫集熱器的工質(zhì)流量或直接進(jìn)入燃燒室，以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷發(fā)電。在滿足系統(tǒng)凈輸出功率和燃燒室出口煙氣溫度基本相同的條件下，相比于無(wú)太陽(yáng)集熱、無(wú)回注蒸汽的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電方法減少燃料耗量約50%;由于飽和蒸汽回注降低了燃燒室過(guò)高溫度，因此減少了燃燒所需的過(guò)量空氣耗量，從而減少壓氣機(jī)耗功，系統(tǒng)比功率提高27.7% ;太陽(yáng)能集熱器輸入熱功率169.4kW;通過(guò)余熱回收，系統(tǒng)排煙溫度降低至100°C;系統(tǒng)發(fā)電效率提高4個(gè)百分點(diǎn)。
[0018]如圖2所示，另一種基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電具體方案，該方案包括壓氣機(jī)1、回?zé)崞?、太陽(yáng)能高溫集熱器3、燃燒室4、燃?xì)馔钙?、控制閥6、蒸汽發(fā)生器7、尾氣冷凝器8、給水混合器9、給水栗10?？諝庥蓧簹鈾C(jī)I吸入，增壓后進(jìn)入回?zé)崞?空氣側(cè)進(jìn)口，在回?zé)崞?中被燃?xì)馔钙?高溫排氣預(yù)熱。預(yù)熱后的空氣進(jìn)入集熱器3，通過(guò)太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)(碟式聚光系統(tǒng)、塔式聚光系統(tǒng)、槽式聚光系統(tǒng)或菲涅爾式聚光系統(tǒng)中的一種或多種聚光系統(tǒng))被進(jìn)一步加熱至700°C以上，進(jìn)入燃燒室4。燃料(天然氣)由燃燒室3的噴口噴入，與過(guò)量空氣混合反應(yīng)，產(chǎn)生950 0C左右高溫燃?xì)?，進(jìn)入燃?xì)馔钙?做功，部分功率被壓氣機(jī)I消耗。燃?xì)馔钙?排煙進(jìn)入回?zé)崞?放熱，預(yù)熱壓氣機(jī)I出口的空氣，溫度降低后再進(jìn)入蒸汽發(fā)生器7進(jìn)一步放熱，加熱一定量的給水至一定壓力下的飽和蒸汽，飽和蒸汽直接注入燃燒室4內(nèi)，煙氣最后經(jīng)過(guò)尾氣冷凝器8冷凝后排入大氣，同時(shí)回收部分給水。給水由水栗10增壓至5bar，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器7吸收排煙余熱，成為飽和蒸汽。以此循環(huán)。當(dāng)太陽(yáng)輻射無(wú)太陽(yáng)輻射或輻射不足時(shí)，通過(guò)控制閥調(diào)節(jié)通過(guò)太陽(yáng)能高溫集熱器的工質(zhì)流量或者直接進(jìn)入燃燒室，以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷發(fā)電。在滿足系統(tǒng)凈輸出功率和燃燒室出口煙氣溫度基本相同的條件下，相比于無(wú)太陽(yáng)集熱、無(wú)回注蒸汽的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電方法減少燃料耗量約50%;系統(tǒng)比功率提高16.2%;太陽(yáng)能集熱器輸入熱功率160.6kW;通過(guò)余熱回收，系統(tǒng)排煙溫度降低至186°C ;系統(tǒng)發(fā)電效率提高0.7個(gè)百分點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置，其特征在于包括壓氣機(jī)(1)、回?zé)崞?2)、太陽(yáng)能高溫集熱器(3)、燃燒室(4)、燃?xì)馔钙?5)、控制閥(6)、蒸汽發(fā)生器(7)、尾氣冷凝器(8)、給水混合器(9)、給水栗(10)，壓氣機(jī)(1)、回?zé)崞?2)空氣側(cè)、太陽(yáng)能高溫集熱器(3)、燃燒室(4)、燃?xì)馔钙?5)順次相連，燃?xì)馔钙?5)、回?zé)崞?2)煙氣側(cè)、蒸汽發(fā)生器(7)煙氣偵U、尾氣冷凝器(8)順次相連，尾氣冷凝器(8)回收水偵M合水混合器(9)、給水栗(10)、蒸汽發(fā)生器(7)水側(cè)順次相連，蒸汽發(fā)生器水側(cè)出口管路與壓氣機(jī)(I)出口管路相連。2.—種基于太陽(yáng)能和余熱回收的蒸汽回注式燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的裝置，其特征在于包括壓氣機(jī)(I)、回?zé)崞?2)、太陽(yáng)能高溫集熱器(3)、燃燒室(4)、燃?xì)馔钙?5)、控制閥(6)、蒸汽發(fā)生器(7)、尾氣冷凝器(8)、給水混合器(9)、給水栗(10)，壓氣機(jī)(1)、回?zé)崞?2)空氣側(cè)、太陽(yáng)能高溫集熱器(3)、燃燒室(4)、燃?xì)馔钙?5)順次相連，所述的燃?xì)馔钙?5)、回?zé)崞?2)煙氣側(cè)、蒸汽發(fā)生器(7)煙氣側(cè)、尾氣冷凝器(8)順次相連，所述的尾氣冷凝器(8)回收水側(cè)、給水混合器(9)、給水栗(10)、蒸汽發(fā)生器(7)水側(cè)、燃燒室(4)順次相連。
【文檔編號(hào)】F24J2/06GK205503282SQ201620323727
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】肖剛, 陳金利, 周鑫, 楊天鋒, 倪明江, 駱仲泱, 高翔, 岑可法, 方夢(mèng)祥, 周勁松, 施正倫, 程樂(lè)鳴, 王勤輝, 王樹(shù)榮, 余春江, 王濤, 鄭成航
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)