一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)，屬于太陽能熱利用【技術(shù)領(lǐng)域】。系統(tǒng)采用疏水?dāng)U容器替代傳統(tǒng)的太陽能集熱系統(tǒng)汽水分離器，在疏水?dāng)U容器上設(shè)置非能動穩(wěn)壓器，確保水加熱段和蒸汽過熱段為單相流，水加熱段產(chǎn)生的飽和水進(jìn)入疏水?dāng)U容器擴容，系統(tǒng)中工質(zhì)水的蒸發(fā)過程無需額外提供能量，蒸汽引入太陽能集熱系統(tǒng)過熱段進(jìn)行加熱，凝結(jié)的疏水經(jīng)疏水泵引入到對應(yīng)參數(shù)匹配的給水系統(tǒng)。本發(fā)明可使太陽能直接產(chǎn)生蒸汽，系統(tǒng)的出口蒸汽參數(shù)穩(wěn)定性增強，避免太陽能集熱器內(nèi)汽液兩相分布不均的問題；此外，太陽能集熱系統(tǒng)為燃煤火電機組同時補充過熱蒸汽和熱水，提高了光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了能耗、提升了系統(tǒng)的節(jié)能減排效果。
【專利說明】一種光_煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)，屬于太陽能熱利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的資源特點及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定了以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將長期存在，其中約50%的煤炭用于發(fā)電，作為主要的耗煤大戶，燃煤火力發(fā)電廠的節(jié)能減排意義重大。然而，我國近年來新建的高參數(shù)、大容量火電機組的效率已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，通過進(jìn)一步提聞參數(shù)、增大容量來提聞機組效率的途徑會受:到材料等技術(shù)瓶頸的制約，因此，聞參數(shù)、大容量火電機組“內(nèi)部”進(jìn)一步節(jié)能降耗的潛力在逐漸變小，只有通過尋求“外部”資源才能進(jìn)一步減少火電機組對化石燃料的依賴，進(jìn)而實現(xiàn)深層次的技術(shù)節(jié)能與減排。
[0003]光-煤互補復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)是一種先進(jìn)的能源綜合利用系統(tǒng)，是實現(xiàn)我國太陽能大規(guī)模利用和火電機組技術(shù)節(jié)能的一條有效途徑。較太陽能發(fā)電系統(tǒng)而言，光-煤互補復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)可以降低太陽能熱利用的投資與運行維護(hù)費用，提高太陽能的熱電轉(zhuǎn)換效率，并為太陽能熱利用的規(guī)模化應(yīng)用創(chuàng)造了條件。較燃煤系統(tǒng)而言，可降低煤耗，減少污染物排放，為進(jìn)一步節(jié)能減排開辟了新的方向。按照太陽能集熱系統(tǒng)連接方式的不同，光-煤互補的形式大致有集熱系統(tǒng)與回?zé)嵯到y(tǒng)并聯(lián)、集熱系統(tǒng)與鍋爐受熱面并聯(lián)、集熱系統(tǒng)與回?zé)嵯到y(tǒng)和鍋爐受熱面并聯(lián)以及太陽能加熱再熱蒸汽等。這些互補方式的共同特點就是循環(huán)工質(zhì)所需熱源一部分來自于太陽熱能，其余的由燃煤鍋爐提供。目前，直接蒸汽發(fā)生系統(tǒng)(DSG)是聚光類集熱器中唯一在商業(yè)化運行的技術(shù)，具有比較廣闊的應(yīng)用前景，與工質(zhì)為導(dǎo)熱油的槽式系統(tǒng)相比，DSG系統(tǒng)用水替代導(dǎo)熱油，降低了環(huán)境污染風(fēng)險；省略了油/蒸汽換熱器及其附件等，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了投資和運營成本；具有較高的蒸汽溫度，電站發(fā)電效率較高等優(yōu)點。但是，值得注意的是，由于太陽的輻照強度具有較大的隨機性和不可控性，使得基于DSG的光-煤互補復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)存在著以下幾個問題:(I)集熱器真空集熱管不能承受過高的運行壓力，集熱系統(tǒng)的出口蒸汽溫度不穩(wěn)定，并具有大滯后、大慣性、參數(shù)時變等特點；(2)集熱系統(tǒng)預(yù)熱段內(nèi)存在汽水兩相流，以水為工質(zhì)的集熱器在傳熱過程中容易產(chǎn)生變熱流量傳熱和汽液非均勻分布；其主要原因是太陽能輻照強度隨時間不斷發(fā)生改變時，致使集熱器中匯集的熱流量也會隨之改變。集熱器在不斷吸收太陽輻照時，在管內(nèi)產(chǎn)生兩相流，致使系統(tǒng)出口蒸汽溫度不易控制。與此同時，集熱器兩端匯聚不同密度的太陽能，使得集熱器周向熱流量極不均勻，由于集熱器內(nèi)存在相變傳熱，在重力作用下，汽、液在接收器內(nèi)呈非均勻分布。非均勻流將導(dǎo)致集熱器周向存在較大溫差并引起的熱應(yīng)力易使得接收器發(fā)生彎曲形變，導(dǎo)致玻璃外套管破裂或使得接收器偏離聚焦線。因此，避免集熱器內(nèi)變熱流量傳熱和汽液非均勻分布的產(chǎn)生，及時有效的控制系統(tǒng)出口蒸汽溫度，加強光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是實現(xiàn)太陽能規(guī)?；煤突痣姍C組節(jié)能減排的有效途徑，是降低大規(guī)模開發(fā)利用太陽能的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險的根本保證。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以避免以水為集熱工質(zhì)的太陽能集熱器在傳熱過程中產(chǎn)生的變熱流量傳熱和汽液非均勻分布等問題，以及通過疏水?dāng)U容器，使得系統(tǒng)中工質(zhì)水的蒸發(fā)過程無需額外提供能源，通過非能動穩(wěn)壓器，確保擴容蒸發(fā)器內(nèi)壓力恒定而使集熱系統(tǒng)出口產(chǎn)生的過熱蒸汽參數(shù)能夠達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，進(jìn)一步為火電機組提供滿足需求的蒸汽及熱水。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)由控制閥、增壓泵或減壓閥、槽式太陽能集熱器場(水加熱段)、調(diào)節(jié)閥、疏水?dāng)U容、非能動穩(wěn)壓器、疏水泵、槽式太陽能集熱器場(蒸汽過熱段)、鍋爐、汽輪機、發(fā)電機凝汽器、凝結(jié)水泵、加熱器、給水泵組成；光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)中用疏水?dāng)U容器替代汽水分離器，并在疏水?dāng)U容器上設(shè)置非能動穩(wěn)壓器，來自火電燃煤機組的給水或凝結(jié)水出口連接到控制閥的入口，控制閥的出口連接到減壓閥或增壓泵的入口，減壓閥或增壓泵的出口連接到太陽能水加熱場和控制閥的進(jìn)口，太陽能水加熱場出口連接到疏水?dāng)U容器的入口，控制閥的出口連接到非能動穩(wěn)壓器的入口，穩(wěn)壓器的出口連接到疏水?dāng)U容器的入口，疏水?dāng)U容器的蒸汽出口連接到太陽能蒸汽過熱場的入口，太陽能過熱場出口連接到火電機組中的鍋爐再熱蒸汽的入口或加熱器的汽側(cè)，加熱器的蒸汽疏水按逐級自流方式連接到下一級加熱器疏水，疏水?dāng)U容器中的溫度較高疏水出口連接匹配的某級加熱器出口。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入到汽輪機做功，汽輪機推動發(fā)電機發(fā)電，汽輪機乏汽進(jìn)入凝汽器冷卻成水進(jìn)入凝結(jié)水泵。凝結(jié)水進(jìn)入各級加熱器進(jìn)行加熱最終進(jìn)入除氧器，來自給水泵的給水經(jīng)過加熱器的加熱最終進(jìn)入鍋爐。
[0007]本發(fā)明有益的效果為:太陽能集熱器內(nèi)不存在兩相流的轉(zhuǎn)化過程，避免了太陽能水加熱場出現(xiàn)氣液非均勻分布等問題，產(chǎn)生穩(wěn)定的蒸汽和熱水，使得從而有利于過熱蒸汽溫度與流量的控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)(集熱系統(tǒng)水源為給水)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)(集熱系統(tǒng)水源為凝結(jié)水)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中，1-控制閥；2_增壓泵；3_太陽能水加熱場；4_調(diào)節(jié)閥；5_疏水?dāng)U容器；6-非能動穩(wěn)壓器；7_疏水泵；8_太陽能蒸汽過熱場；9-鍋爐；10_汽輪機；11_發(fā)電機；12_凝汽器；13-凝結(jié)水泵；14_加熱器；15-給水泵。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明提供了一種輔助燃煤火電機組的新型太陽能集熱系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0012]圖1為光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)(集熱系統(tǒng)水源為給水)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)(集熱系統(tǒng)水源為凝結(jié)水)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有控制閥1、減壓閥或增壓泵2、槽式太陽能水加熱段3、調(diào)節(jié)閥4、疏水?dāng)U容器5、非能動穩(wěn)壓器6、疏水泵7、槽式太陽能蒸汽過熱段8、鍋爐9、汽輪機10、發(fā)電機U、凝汽器12、凝結(jié)水泵13、加熱器14、給水泵15 ;來自于火電機組的給水泵15或凝結(jié)水泵13連接到控制閥I的入口，控制閥I的出口連接到減壓閥或增壓泵2的入口，減壓閥或增壓泵2的出口連接到太陽能水加熱場3和調(diào)節(jié)閥4的進(jìn)口，太陽能水加熱場3出口連接到疏水?dāng)U容器5的入口，調(diào)節(jié)閥4的出口連接到非能動穩(wěn)壓器6的入口，非能動穩(wěn)壓器6的出口連接到疏水?dāng)U容器5的入口，疏水?dāng)U容器5的蒸汽出口連接到太陽能蒸汽過熱場7的入口，太陽能過熱場8出口連接到鍋爐9再熱蒸汽入口或火電機組中的加熱器14的蒸汽入口，鍋爐9出口連接到汽輪機入口 10，汽輪機10連接到發(fā)電機11，汽輪機10乏汽進(jìn)入凝汽器11入口，凝汽器12出口連接到凝結(jié)水泵13的入口，加熱器14的蒸汽疏水按逐級自流方式連接到下一級加熱器疏水，疏水?dāng)U容器5的疏水出口進(jìn)入疏水泵8的入口，疏水泵8入口連接到參數(shù)匹配的加熱器12水側(cè)出口。
[0013]本發(fā)明的光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)一路是凝結(jié)水(給水)由控制閥I經(jīng)過減壓閥或增壓泵2升壓進(jìn)入太陽能水加熱場3，產(chǎn)生的飽和水進(jìn)入疏水?dāng)U容器5，蒸發(fā)的飽和蒸汽進(jìn)入太陽能過熱場8，疏水進(jìn)入到火電機組匹配的給水系統(tǒng)中，太陽能過熱場產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入再熱蒸汽冷段或進(jìn)入到加熱器汽側(cè)。另一路凝結(jié)水(給水)由由調(diào)節(jié)閥4進(jìn)入到非能動穩(wěn)壓器進(jìn)行噴淋或由底部加熱來調(diào)節(jié)疏水?dāng)U容器壓力，以確保太陽能場水加熱段和蒸汽過熱段為單相流態(tài)。給水進(jìn)入鍋爐9產(chǎn)生過熱蒸汽推動汽輪機10做功，汽輪機驅(qū)動動發(fā)電機11發(fā)電，由汽輪機產(chǎn)生的乏汽進(jìn)入凝汽器10冷卻成冷凝水進(jìn)入到凝結(jié)水泵13，凝結(jié)水由加熱器14加熱匯入到除氧器14-4，給水由給水泵15經(jīng)過加熱器14加熱，最終進(jìn)入鍋爐9。
[0014]本實施例中，太陽能水加熱場的入口水來源采用的給水和凝結(jié)水，太陽能過熱場產(chǎn)生的滿足溫度壓力要求的過熱蒸汽進(jìn)入鍋爐9再熱蒸汽冷段或，進(jìn)入14-5號加熱器汽偵U。疏水?dāng)U容器產(chǎn)生的疏水進(jìn)入到14-2號或14-5號加熱器給水出口。
[0015]本發(fā)明太陽能集熱器內(nèi)不存在兩相流的轉(zhuǎn)化過程，避免了太陽能水加熱場出現(xiàn)氣液非均勻分布等問題，產(chǎn)生穩(wěn)定的蒸汽和熱水，從而有利于過熱蒸汽溫度與流量的控制，提高光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和熱經(jīng)濟(jì)性。
【權(quán)利要求】
1.一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)，特征在于，該系統(tǒng)含有控制閥(I)、減壓閥或增壓泵(2)、槽式太陽能水加熱段(3)、調(diào)節(jié)閥(4)、疏水?dāng)U容器(5)、非能動穩(wěn)壓器(6)、疏水泵(7)、槽式太陽能蒸汽過熱段(8)、鍋爐(9)、汽輪機(10)、發(fā)電機(11)、凝汽器(12)、凝結(jié)水泵(13)、加熱器(14); 來自于火電機組的凝結(jié)水泵(13)連接到控制閥(I)的入口，控制閥(I)的出口連接到減壓閥或增壓泵(2)的入口，減壓閥或增壓泵(2)的出口連接到太陽能水加熱場(3)和調(diào)節(jié)閥(4)的進(jìn)口，太陽能水加熱場(3)出口連接到疏水?dāng)U容器(5)的入口，調(diào)節(jié)閥(4)的出口連接到非能動穩(wěn)壓器(6)的入口，非能動穩(wěn)壓器(6)的出口連接到疏水?dāng)U容器(5)的入口，疏水?dāng)U容器(5)的蒸汽出口連接到太陽能蒸汽過熱場(7)的入口，太陽能過熱場(8)出口連接到鍋爐(9)再熱蒸汽入口或火電機組中的加熱器(14)的蒸汽入口，鍋爐(9)出口連接到汽輪機入口( 10 )，汽輪機(10 )連接到發(fā)電機(11 )，汽輪機(10 )乏汽進(jìn)入凝汽器(11)入口，凝汽器(12)出口連接到凝結(jié)水泵(13)的入口，加熱器(14)的蒸汽疏水按逐級自流方式連接到下一級加熱器疏水，疏水?dāng)U容器(5)的疏水出口進(jìn)入疏水泵(8)的入口，疏水泵(8)入口連接到參數(shù)匹配的加熱器(12)水側(cè)出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)電系統(tǒng)還含有給水泵(15)，來自于火電機組的給水泵(15)連接到所述控制閥(I)的入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光-煤互補熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，疏水?dāng)U容器(5)的蒸汽進(jìn)入到太陽能蒸汽過熱場(8)產(chǎn)生與進(jìn)入鍋爐(9)的再熱蒸汽或某級抽汽參數(shù)匹配的過熱蒸汽，連接到火電機組中蒸汽再熱冷鍛或加熱器(14)的汽側(cè)，疏水?dāng)U容器(5)中產(chǎn)生的溫度較高的疏水連接到參數(shù)匹配的加熱器(14)水側(cè)出口。
【文檔編號】F01D15/10GK103437968SQ201310389657
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】陳海平, 馮蕾, 安連鎖, 徐玫, 馬瑞, 李曉磊 申請人:華北電力大學(xué)