專利名稱：一種化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，是一種集成了燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)、太陽能熱利用以及冷熱電聯(lián)供等關(guān)鍵能源系統(tǒng)技術(shù)的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
太陽能資源的特點是不穩(wěn)定、不連續(xù)，能流密度低，因此單獨利用太陽能供暖、制冷或發(fā)電都存在一些問題。當(dāng)采用常規(guī)的太陽能利用方式來供暖或制冷時，能量供應(yīng)不穩(wěn)定，存在著太陽能資源不穩(wěn)定、不連續(xù)與采 暖、制冷需求相對穩(wěn)定的矛盾；由于太陽能能流密度低，小型集熱場聚集的太陽能量小，難以單獨發(fā)電，而常規(guī)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)常常存在發(fā)電量不穩(wěn)定，變工況性能不佳的問題；當(dāng)太陽輻照較低時，產(chǎn)生的蒸汽量不足，汽輪機(jī)難以經(jīng)濟(jì)運行。我國傳統(tǒng)的發(fā)電方式是燃煤火電廠，不但能源利用效率低，約為35%左右，而且還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，如溫室氣體效應(yīng)、酸雨等。隨著我國能源結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，煤電所占的比例將逐步減小，而以天然氣等優(yōu)質(zhì)能源為燃料的燃?xì)怆姀S越來越受到重視。但研究與實踐都表明，單純的燃?xì)怆姀S發(fā)電效率一般不超過40%，而燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的效率可以達(dá)到50% 60%。傳統(tǒng)的采暖主要是由燃?xì)忮仩t提供熱量，雖然燃?xì)忮仩t的熱效率能達(dá)到90%，但從熱力學(xué)角度來看，這種用能方式由于能量傳遞過程中品位不對口，因此所造成的火用損失很大，沒有實現(xiàn)對優(yōu)質(zhì)能源的合理高效利用。而且使用天然氣這種清潔能源成本很高，因為我國的氣源在西部，而大多數(shù)用戶集中在東部，長距離輸送的成本高，再加上負(fù)荷不穩(wěn)定和負(fù)荷峰谷差大，管網(wǎng)輸配系統(tǒng)利潤較高和還貸期較短，這些因素更造成了末端用戶使用天然氣成本的上升。天然氣價格是煤價的3倍以上?？茖W(xué)合理的使用方式才能使天然氣能夠順利的推廣應(yīng)用。因此，天然氣的使用方式要能夠提高利用效率，降低運行成本，和保持用氣負(fù)荷的季節(jié)性均衡。分布式能源系統(tǒng)遵循“溫度對口，梯級利用”原則，能夠?qū)δ茉催M(jìn)行合理利用。所謂分布式能源系統(tǒng)，是指分布在用戶側(cè)的能源梯級利用和可再生能源及資源綜合利用設(shè)施，通過在現(xiàn)場對能源實現(xiàn)溫度對口梯級利用，盡量減少中間輸送環(huán)節(jié)的損失，實現(xiàn)對資源利用的最大化。主要形式有熱電聯(lián)產(chǎn)、冷電聯(lián)產(chǎn)以及冷熱電聯(lián)產(chǎn)等。系統(tǒng)一般包括驅(qū)動系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大子系統(tǒng)，以及供熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)中的全部或部分子系統(tǒng)。分布式能源系統(tǒng)因其在安全可靠、能源效率高、環(huán)境友好、社會效益、經(jīng)濟(jì)性等方面出色的特點受到世界范圍的廣泛重視。但目前的分布式能源系統(tǒng)大多只是對動力余熱的梯級利用，很少涉及到可再生能源的利用，而對于可再生能源比較豐富的地區(qū)，若能將其整合到分布式能源系統(tǒng)中，則可以減少對化石能源的消耗，同時提高整體能源利用效率。我國很多地區(qū)有著豐富的太陽能資源，卻只被用于加熱生活熱水或采暖，缺乏有效的利用方式。若能將太陽能集成到聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，使其產(chǎn)生適當(dāng)參數(shù)的蒸汽先用于發(fā)電，再用于供暖或制冷，則可以提高太陽能的利用效率，也可減少對天然氣的消耗。在天然氣與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)中太陽能作為輔助能源，在輸送給汽輪機(jī)的蒸汽中，被太陽能加熱的蒸汽只占總蒸汽量的一部分，因此太陽輻照波動對整個系統(tǒng)熱力性能的影響并不大，在保證了機(jī)組運行穩(wěn)定性的前提下，盡可能多的利用太陽能。借助天然氣和太陽能的互補(bǔ)利用，小規(guī)模太陽能集熱裝置產(chǎn)生的蒸汽可以通過更大容量汽輪機(jī)更高效地轉(zhuǎn)化成電能，提高了太陽能熱發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性
發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法，通過采用集成了燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)、太陽能熱發(fā)電以及冷熱電聯(lián)供等關(guān)鍵能源系統(tǒng)技術(shù)的分布式供能系統(tǒng)，達(dá)到合理利用燃?xì)廨啓C(jī)排煙余熱和太陽能的目的。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組I、高壓蒸汽發(fā)生器2、煙氣分流器3、煙氣余熱換熱器4、煙 5、高壓段汽輪機(jī)6、蒸汽分流器7、低壓段汽輪機(jī)8、冷凝器9、水箱10、流量調(diào)節(jié)閥11、高壓泵12、中壓泵13、汽水換熱器14、熱水混合器15、太陽能集熱器16、中壓蒸汽發(fā)生器17、導(dǎo)熱油泵18和吸收式制冷機(jī)組19，其中燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組I依次與高壓蒸汽發(fā)生器2熱側(cè)和煙氣分流器3相連接，煙氣分流器3分別與煙氣余熱換熱器4熱側(cè)和煙囪5相連接，煙氣余熱換熱器4熱側(cè)也與煙 5相連接，高壓蒸汽發(fā)生器2冷側(cè)入口與高壓泵12相連，出口依次連接高壓段汽輪機(jī)6高壓蒸汽入口和蒸汽分流器7，蒸汽分流器7分別與低壓段汽輪機(jī)8、汽水換熱器14和吸收式制冷機(jī)組19相連接，低壓段汽輪機(jī)8依次連接冷凝器9和水箱10，汽水換熱器14熱側(cè)出口和吸收式制冷機(jī)組19熱側(cè)出口分別與水箱10相連接，水箱出口分兩路，一路連接高壓泵12，另一路依次連接流量調(diào)節(jié)閥11、中壓泵13和中壓蒸汽發(fā)生器17，中壓蒸汽發(fā)生器17冷側(cè)出口和高壓段汽輪機(jī)6中壓蒸汽入口相連接；來自煙氣余熱換熱器4冷側(cè)和汽水換熱器14冷側(cè)的熱水分別與熱水混合器15相連接；導(dǎo)熱油泵18連接于太陽能集熱器16和中壓蒸汽發(fā)生器17之間，使導(dǎo)熱油在兩者之間循環(huán)。上述方案中，所述高壓段汽輪機(jī)6是多壓式汽輪機(jī)，包含高壓蒸汽入口和中壓蒸汽入口，高壓蒸汽入口與高壓蒸汽發(fā)生器2冷側(cè)出口相連接，中壓蒸汽入口與中壓蒸汽發(fā)生器17冷側(cè)出口相連接。上述方案中，所述太陽能集熱器16為太陽能集熱裝置，用于吸收太陽能熱量將導(dǎo)熱油加熱，其進(jìn)出口分別與導(dǎo)熱油泵18出口和中壓蒸汽發(fā)生器17的熱側(cè)進(jìn)口相連接。上述方案中，所述煙氣分流器3和蒸汽分流器7是流體分流設(shè)備，用于根據(jù)冷熱負(fù)荷的大小調(diào)節(jié)分流比，即調(diào)節(jié)進(jìn)入煙氣余熱換熱器4的煙氣量和進(jìn)入汽水換熱器14或吸收式制冷機(jī)組19的蒸汽量。上述方案中，所述流量調(diào)節(jié)閥11為流量調(diào)節(jié)設(shè)備，用于根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度來調(diào)節(jié)進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器17的水量。上述方案中，所述吸收式制冷機(jī)組19采用蒸汽吸收式制冷機(jī)，利用高壓段汽輪機(jī)6排汽制冷，其驅(qū)動熱源進(jìn)出口分別與蒸汽分流器7出口之一及水箱10入口之一相連，冷凍水進(jìn)出口分別與制冷回水管道和供水管道相連，冷卻水進(jìn)出口分別與冷卻水供水管道和回水管道相連接。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能方法，該方法包括燃料先進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組I驅(qū)動其發(fā)電，排煙進(jìn)入高壓蒸汽發(fā)生器2產(chǎn)生高壓蒸汽，高壓蒸汽發(fā)生器2排煙進(jìn)入煙氣分流器3，根據(jù)采暖負(fù)荷來調(diào)節(jié)進(jìn)入煙氣余熱換熱器4的煙氣量；高壓蒸汽發(fā)生器2中產(chǎn)生的高壓蒸汽和太陽能驅(qū)動的中壓蒸汽發(fā)生器17產(chǎn)生的中壓蒸汽分別注入高壓段汽輪機(jī)6的高壓蒸汽入口和中壓蒸汽入口膨脹做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，高壓段汽輪機(jī)6排汽進(jìn)入蒸汽分流器7，根據(jù)冷熱負(fù)荷大小調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組19、汽水換熱器14和低壓段汽輪機(jī)8的蒸汽量；來自吸收式制冷機(jī)組19、汽水換熱器14或冷凝器9的冷凝水匯集到水箱10中，一部分由高壓泵12輸送進(jìn)高壓蒸汽發(fā)生器2，另一部分根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度通過流量調(diào)節(jié)閥11來調(diào)節(jié)進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器17的水量，進(jìn)而調(diào)節(jié)太陽能在整個系統(tǒng)能源輸入中的比例。上述方案中，高壓蒸汽發(fā)生器2排煙根據(jù)采暖負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，沒有采暖或采暖負(fù) 荷較小時，煙氣分流器3將較少部分煙氣分流至煙氣余熱換熱器4或全部直接排入煙囪5 ；采暖負(fù)荷較大時，煙氣分流器3將較多或全部煙氣分流至煙氣余熱換熱器4。上述方案中，高壓段汽輪機(jī)6排汽根據(jù)冷熱負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，沒有冷熱負(fù)荷時，排汽全部進(jìn)入低壓段汽輪機(jī)8 ;采暖負(fù)荷較小且煙氣余熱換熱器4即可滿足采暖要求時，排汽全部進(jìn)入低壓段汽輪機(jī)8，采暖負(fù)荷較大且煙氣余熱換熱器4不能滿足采暖要求時，蒸汽分流器7可根據(jù)需要分流部分或全部蒸汽進(jìn)入汽水換熱器14 ;有制冷負(fù)荷時，蒸汽分流器7可根據(jù)需要分流部分或全部蒸汽進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組19。上述方案中，當(dāng)有太陽輻照時，流量調(diào)節(jié)閥11根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度來調(diào)節(jié)進(jìn)入太陽能加熱系統(tǒng)中的中壓蒸汽發(fā)生器17的水量，進(jìn)而調(diào)節(jié)太陽能在整個能源輸入中的比例；當(dāng)沒有太陽輻照時，可關(guān)閉此閥，單獨運行天然氣聯(lián)合循環(huán)。(三)有益效果從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果I、本發(fā)明提供的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法，通過高壓蒸汽發(fā)生器和煙氣余熱換熱器，充分回收了燃機(jī)排煙余熱，不但提高了能源利用效率，同時也減少了對環(huán)境的熱污染，達(dá)到了合理利用燃?xì)廨啓C(jī)排煙余熱和太陽能的目的。2、本發(fā)明提供的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法，通過太陽能集熱裝置和蒸汽發(fā)生裝置，利用太陽能產(chǎn)生中壓蒸汽進(jìn)入多壓式汽輪機(jī)，與單獨的小型集熱場聚集的太陽能熱發(fā)電相比，本發(fā)明所提系統(tǒng)通過更大容量汽輪機(jī)將太陽能更高效地轉(zhuǎn)化成電能，實現(xiàn)了太陽能的高效利用，以及化石能源與可再生能源互補(bǔ)的供能方式。3、本發(fā)明提供的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法，采用雙段汽輪機(jī)，即高壓段和低壓段，其中高壓段汽輪機(jī)為多壓式汽輪機(jī)，以適應(yīng)燃?xì)廨啓C(jī)排煙余熱驅(qū)動的高壓蒸汽發(fā)生器和太陽能驅(qū)動的中壓蒸汽發(fā)生裝置所產(chǎn)生的不同參數(shù)的蒸汽；高壓段汽輪機(jī)排汽既可以進(jìn)入低壓段汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹做功，也可以進(jìn)入汽水換熱器加熱采暖熱水或進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組制冷，提高了熱電比或冷電比的可調(diào)性。4、本發(fā)明提供的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法，既可以熱電聯(lián)供或冷電聯(lián)供，也可以單獨發(fā)電，既可以天然氣與太陽能互補(bǔ)運行，也可以單獨以天然氣聯(lián)合循環(huán)方式運行。5、本發(fā)明提供的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法，采暖負(fù)荷先由高壓蒸汽發(fā)生器排煙提供，當(dāng)此部分熱量不能滿足時，不能滿足的部分再由高壓段汽輪機(jī)排汽提供。


圖I是本發(fā)明提供的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖I是本發(fā)明提供的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)的示意圖。其中SI至S32表示系統(tǒng)中的各股物流，Cffl和CW2表示冷卻水。主要設(shè)備包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組I、高壓蒸汽發(fā)生器2、煙氣分流器3、煙氣余熱換熱器4、煙 5、高壓段汽輪機(jī)6、蒸汽分流器7、低壓段汽輪機(jī)8、冷凝器9、水箱10、流量調(diào)節(jié)閥11、高壓泵12、中壓泵13、汽水換熱器14、熱水混合器15、太陽能集熱器16、中壓蒸汽發(fā)生器17、導(dǎo)熱油泵18和吸收式制冷機(jī)組19。其中燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組I依次與高壓蒸汽發(fā)生器2熱側(cè)和煙氣分流器3相連接，煙氣分流器3分別與煙氣余熱換熱器4熱側(cè)和煙 5相連接，煙氣余熱換熱器4熱側(cè)也與煙囪5相連接，高壓蒸汽發(fā)生器2冷側(cè)入口與高壓泵12相連，出口依次連接高壓段汽輪機(jī)6高壓蒸汽入口和蒸汽分流器7，蒸汽分流器7分別與低壓段汽輪機(jī)8、汽水換熱器14和吸收式制冷機(jī)組19相連接，低壓段汽輪機(jī)8依次連接冷凝器9和水箱10，汽水換熱器14熱側(cè)出口和吸收式制冷機(jī)組19熱側(cè)出口分別與水箱10相連接，水箱出口分兩路，一路連接高壓泵12，另一路依次連接流量調(diào)節(jié)閥11、中壓泵13和中壓蒸汽發(fā)生器17，中壓蒸汽發(fā)生器17冷側(cè)出口和高壓段汽輪機(jī)6中壓蒸汽入口相連接。來自煙氣余熱換熱器4冷側(cè)和汽水換熱器14冷側(cè)的熱水分別與熱水混合器15相連接。導(dǎo)熱油泵18連接于太陽能集熱器16和中壓蒸汽發(fā)生器17之間，使導(dǎo)熱油在兩者之間循環(huán)。 具體流程為燃料SI和空氣S2先進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置中的燃燒室燃燒，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，排煙S3進(jìn)入高壓蒸汽發(fā)生器2，將來自高壓泵12的給水S8蒸發(fā)過熱形成高壓過熱蒸汽S9，S9進(jìn)入多壓式汽輪機(jī)6的高壓蒸汽入口并在其中膨脹做功，高壓蒸汽發(fā)生器排煙S4進(jìn)入煙氣分流器3，根據(jù)采暖負(fù)荷大小調(diào)節(jié)進(jìn)入煙氣余熱換熱器4的煙氣流量S5，最后排入煙囪5 ;太陽能集熱裝置16將太陽熱能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)熱油的熱能，高溫導(dǎo)熱油S28進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器17將來自中壓泵13的給水S17蒸發(fā)過熱形成中壓過熱蒸汽S18，S18進(jìn)入多壓式汽輪機(jī)6的中壓蒸汽入口并在其中膨脹做功，低溫導(dǎo)熱油S26由導(dǎo)熱油泵18輸送至太陽能集熱器16吸收太陽熱能；多壓式汽輪機(jī)6的排汽SlO進(jìn)入蒸汽分流器7，根據(jù)熱負(fù)荷或冷負(fù)荷大小調(diào)節(jié)進(jìn)入汽水換熱器14、吸收式制冷機(jī)19或低壓段汽輪機(jī)8的蒸汽量；低壓段汽輪機(jī)8的排汽S12進(jìn)入冷凝器9冷凝，冷凝水S13與汽水換熱器14的冷凝水S20或吸收式制冷機(jī)的冷凝水S30匯集于水箱10，一部分由高壓泵12輸送至高壓蒸汽發(fā)生器2，另一部分根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度由流量調(diào)節(jié)閥11控制流量，由中壓泵13加壓后輸送至中壓蒸汽發(fā)生器。
本發(fā)明還提供了一種化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能方法，該方法采用燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)、太陽能熱發(fā)電和冷熱電聯(lián)供等高效能源系統(tǒng)技術(shù)。將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能分為高溫段、中溫段和低溫段，分別采用燃?xì)廨啓C(jī)、高壓蒸汽發(fā)生器和汽輪機(jī)以及煙氣余熱換熱器來進(jìn)行梯級利用，同時將太陽能加熱產(chǎn)生的中壓蒸汽送入多壓式汽輪機(jī)，通過更大容量汽輪機(jī)將太陽能更高效的轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)了太陽能的高效利用。高壓段汽輪機(jī)排汽可根據(jù)熱電負(fù)荷比或冷電負(fù)荷比進(jìn)行合理分配，以滿足不同負(fù)荷要求。通過水箱和流量調(diào)節(jié)閥，來根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度的變化調(diào)節(jié)進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器的水量，進(jìn)而調(diào)節(jié)太陽能在整個系統(tǒng)能源輸入中的比例。
該方法包括燃料先進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組I驅(qū)動其發(fā)電，排煙進(jìn)入高壓蒸汽發(fā)生器2產(chǎn)生高壓蒸汽，高壓蒸汽發(fā)生器2排煙進(jìn)入煙氣分流器3，根據(jù)采暖負(fù)荷來調(diào)節(jié)進(jìn)入煙氣余熱換熱器4的煙氣量。高壓蒸汽發(fā)生器2中產(chǎn)生的高壓蒸汽和太陽能驅(qū)動的中壓蒸汽發(fā)生器17產(chǎn)生的中壓蒸汽分別注入高壓段汽輪機(jī)6的高壓蒸汽入口和中壓蒸汽入口膨脹做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，高壓段汽輪機(jī)6排汽進(jìn)入蒸汽分流器7，根據(jù)冷熱負(fù)荷大小調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組19、汽水換熱器14和低壓段汽輪機(jī)8的蒸汽量。來自吸收式制冷機(jī)組19、汽水換熱器14或冷凝器9的冷凝水匯集到水箱10中，一部分由高壓泵12輸送進(jìn)高壓蒸汽發(fā)生器2，另一部分根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度通過流量調(diào)節(jié)閥11來調(diào)節(jié)進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器17的水量，進(jìn)而調(diào)節(jié)太陽能在整個系統(tǒng)能源輸入中的比例。下面以一個具體例子來說明。某地有豐富的天然氣資源和太陽能資源，同時有較長的采暖期和供冷期，有利于采用本發(fā)明所提供的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)。采用本發(fā)明所提供的化石能源與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)作為本建筑的能源供應(yīng)系統(tǒng)，來滿足所有冷熱負(fù)荷和部分電力負(fù)荷?？刹捎梅桨傅闹饕O(shè)備及參數(shù)如表I所示。該系統(tǒng)各項熱力性能參數(shù)如表2所示。
權(quán)利要求
1.一種化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組(I)、高壓蒸汽發(fā)生器(2)、煙氣分流器(3)、煙氣余熱換熱器(4)、煙囪(5)、高壓段汽輪機(jī)出)、蒸汽分流器(7)、低壓段汽輪機(jī)(8)、冷凝器(9)、水箱(10)、流量調(diào)節(jié)閥(11)、高壓泵(12)、中壓泵(13)、汽水換熱器(14)、熱水混合器(15)、太陽能集熱器(16)、中壓蒸汽發(fā)生器(17)、導(dǎo)熱油泵(18)和吸收式制冷機(jī)組(19)，其中燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組(I)依次與高壓蒸汽發(fā)生器(2)熱側(cè)和煙氣分流器(3)相連接，煙氣分流器(3)分別與煙氣余熱換熱器⑷熱側(cè)和煙囪(5)相連接，煙氣余熱換熱器⑷熱側(cè)也與煙囪(5)相連接，高壓蒸汽發(fā)生器(2)冷側(cè)入口與高壓泵(12)相連，出口依次連接高壓段汽輪機(jī)(6)高壓蒸汽入口和蒸汽分流器(7)，蒸汽分流器(7)分別與低壓段汽輪機(jī)(8)、汽水換熱器(14)和吸收式制冷機(jī)組(19)相連接，低壓段汽輪機(jī)(8)依次連接冷凝器(9)和水箱(10)，汽水換熱器(14)熱側(cè)出口和吸收式制冷機(jī)組(19)熱側(cè)出口分別與水箱(10)相連接，水箱出口分兩路，一路 連接高壓泵(12)，另一路依次連接流量調(diào)節(jié)閥(11)、中壓泵(13)和中壓蒸汽發(fā)生器(17)，中壓蒸汽發(fā)生器(17)冷側(cè)出口和高壓段汽輪機(jī)￠)中壓蒸汽入口相連接；來自煙氣余熱換熱器⑷冷側(cè)和汽水換熱器(14)冷側(cè)的熱水分別與熱水混合器(15)相連接；導(dǎo)熱油泵(18)連接于太陽能集熱器(16)和中壓蒸汽發(fā)生器(17)之間，使導(dǎo)熱油在兩者之間循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓段汽輪機(jī)(6)是多壓式汽輪機(jī)，包含高壓蒸汽入口和中壓蒸汽入口，高壓蒸汽入口與高壓蒸汽發(fā)生器(2)冷側(cè)出口相連接，中壓蒸汽入口與中壓蒸汽發(fā)生器(17)冷側(cè)出口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能集熱器(16)為太陽能集熱裝置，用于吸收太陽能熱量將導(dǎo)熱油加熱，其進(jìn)出口分別與導(dǎo)熱油泵(18)出口和中壓蒸汽發(fā)生器(17)的熱側(cè)進(jìn)口相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣分流器(3)和蒸汽分流器(7)是流體分流設(shè)備，用于根據(jù)冷熱負(fù)荷的大小調(diào)節(jié)分流t匕，即調(diào)節(jié)進(jìn)入煙氣余熱換熱器(4)的煙氣量和進(jìn)入汽水換熱器(14)或吸收式制冷機(jī)組(19)的蒸汽量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)，其特征在于，所述流量調(diào)節(jié)閥(11)為流量調(diào)節(jié)設(shè)備，用于根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度來調(diào)節(jié)進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器(17)的水量。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)，其特征在于，所述吸收式制冷機(jī)組(19)采用蒸汽吸收式制冷機(jī)，利用高壓段汽輪機(jī)(6)排汽制冷，其驅(qū)動熱源進(jìn)出口分別與蒸汽分流器(7)出口之一及水箱(10)入口之一相連，冷凍水進(jìn)出口分別與制冷回水管道和供水管道相連，冷卻水進(jìn)出口分別與冷卻水供水管道和回水管道相連接。
7.一種化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能方法，應(yīng)用于權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，該方法包括 燃料先進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組(I)驅(qū)動其發(fā)電，排煙進(jìn)入高壓蒸汽發(fā)生器(2)產(chǎn)生高壓蒸汽，高壓蒸汽發(fā)生器(2)排煙進(jìn)入煙氣分流器(3)，根據(jù)采暖負(fù)荷來調(diào)節(jié)進(jìn)入煙氣余熱換熱器(4)的煙氣量；高壓蒸汽發(fā)生器(2)中產(chǎn)生的高壓蒸汽和太陽能驅(qū)動的中壓蒸汽發(fā)生器(17)產(chǎn)生的中壓蒸汽分別注入高壓段汽輪機(jī)￠)的高壓蒸汽入口和中壓蒸汽入口膨脹做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，高壓段汽輪機(jī)(6)排汽進(jìn)入蒸汽分流器(7)，根據(jù)冷熱負(fù)荷大小調(diào)節(jié)進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組(19)、汽水換熱器(14)和低壓段汽輪機(jī)(8)的蒸汽量；來自吸收式制冷機(jī)組(19)、汽水換熱器(14)或冷凝器(9)的冷凝水匯集到水箱(10)中，一部分由高壓泵(12)輸送進(jìn)高壓蒸汽發(fā)生器(2)，另一部分根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度通過流量調(diào)節(jié)閥(11)來調(diào)節(jié)進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器(17)的水量，進(jìn)而調(diào)節(jié)太陽能在整個系統(tǒng)能源輸入中的比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能方法，其特征在于，高壓蒸汽發(fā)生器(2)排煙根據(jù)采暖負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，沒有采暖或采暖負(fù)荷較小時，煙氣分流器(3)將較少部分煙氣分流至煙氣余熱換熱器(4)或全部直接排入煙 (5);采暖負(fù)荷較大時，煙氣分流器(3)將較多或全部煙氣分流至煙氣余熱換熱器(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能方法，其特征在于，高 壓段汽輪機(jī)(6)排汽根據(jù)冷熱負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，沒有冷熱負(fù)荷時，排汽全部進(jìn)入低壓段汽輪機(jī)(8);采暖負(fù)荷較小且煙氣余熱換熱器(4)即可滿足采暖要求時，排汽全部進(jìn)入低壓段汽 輪機(jī)(8)，采暖負(fù)荷較大且煙氣余熱換熱器(4)不能滿足采暖要求時，蒸汽分流器(7)可根據(jù)需要分流部分或全部蒸汽進(jìn)入汽水換熱器(14);有制冷負(fù)荷時，蒸汽分流器(7)可根據(jù)需要分流部分或全部蒸汽進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組(19)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能方法，其特征在于，當(dāng)有太陽輻照時，流量調(diào)節(jié)閥(11)根據(jù)太陽輻照強(qiáng)度來調(diào)節(jié)進(jìn)入太陽能加熱系統(tǒng)中的中壓蒸汽發(fā)生器(17)的水量，進(jìn)而調(diào)節(jié)太陽能在整個能源輸入中的比例；當(dāng)沒有太陽輻照時，可關(guān)閉此閥，單獨運行天然氣聯(lián)合循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化石燃料與太陽能互補(bǔ)的分布式供能系統(tǒng)及方法。天然氣先進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，排煙進(jìn)入高壓蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生高壓蒸汽，高壓蒸汽發(fā)生器排煙再進(jìn)入煙氣余熱換熱器加熱采暖熱水或直接排入煙囪。高壓蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的高壓蒸汽和太陽能驅(qū)動的蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生中壓蒸汽分別注入高壓段汽輪機(jī)的高壓蒸汽入口和中壓蒸汽入口，高壓段汽輪機(jī)的排汽既可進(jìn)入汽水換熱器加熱采暖熱水或驅(qū)動吸收式制冷機(jī)制冷，也可進(jìn)入低壓段汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹做功。該系統(tǒng)既可熱電聯(lián)供或冷電聯(lián)供，也可單獨發(fā)電，既可將太陽能集成進(jìn)入系統(tǒng)，也可單獨以天然氣為燃料運行。本發(fā)明充分利用了太陽能資源，實現(xiàn)化石能源與可再生能源的綜合利用。
文檔編號F01K7/18GK102733956SQ201110086068
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者孫流莉, 金紅光, 韓巍 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所