專利名稱：太陽能和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)電設備范圍，特別涉及采用太陽能熱量代替燃煤機組一部分燃煤熱量的一 種太陽能和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng) 背景技術由于傳統(tǒng)能源的減少，且傳統(tǒng)能源對環(huán)境造成的危害日益突出，因此可再生能源的開發(fā) 和利用已經成為各國能源發(fā)展戰(zhàn)略的主題。其中，太陽能發(fā)電具有安全可靠、使用壽命長、 運行費用少、維護簡單、無噪聲、不需要燃料、無污染等優(yōu)點，已受到越來越多的重視。拋物面槽式太陽能集熱器屬于一種中溫集熱器，可利用太陽能熱量將工質加熱至40(TC 參見Hank Price， Eckhard Lttpfert所著"Advances in Parabolic Trough Solar Power Technology" Journal of Solar Energy Engineering, Vol.124, No.5,R109-125,2002。利用這種集熱器收集太陽 能熱量進行發(fā)電是目前唯一實現(xiàn)商業(yè)化運營的太陽能熱發(fā)電方式。這種熱發(fā)電方式的原理采 用了朗肯循環(huán)，循環(huán)過程中吸收的熱量來源于集熱器收集的太陽能熱量。這種熱發(fā)電方式由 于蒸汽參數(shù)相對較低，且存在每日的啟停，熱效率只能達到百分之十幾，而且太陽能輻射的 不穩(wěn)定性使其需要配備龐大、昂貴的蓄能裝置，在一定程度上限制了這種熱發(fā)電技術的進一 步發(fā)展。燃煤機組發(fā)電技術成熟，調節(jié)方便，熱效率在40%左右。這種發(fā)電技術中，做功工質的吸 熱主要分為給水在回熱系統(tǒng)的預熱吸熱、鍋爐中的汽化和過熱吸熱三部分，其中在鍋爐中的 飽和吸熱過程具有吸熱量大、吸熱溫度不高的特點，其最高吸熱溫度不高于374"C，造成了燃 料的浪費。另外，煤礦資源的減少以及對環(huán)境的嚴重污染也是這種發(fā)電技術最大的弊端。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種太陽能和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng)，所述熱發(fā)電系統(tǒng)由燃煤 鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、加熱器、太陽能集熱器場、給水泵、除氧器、疏水泵、凝結水泵、 凝汽器組成，其中太陽能集熱器場由拋物面槽式太陽能集熱器經過串并聯(lián)方式連接組合而成。其特征在于凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、并聯(lián)在一起 的太陽能集熱器場和燃煤鍋爐及汽輪機依次串聯(lián)，然后發(fā)電機由汽輪機驅動，汽輪機的排汽 排往凝汽器。并且汽輪機還與四級低壓加熱器、除氧器和三級高壓加熱器連接。所述汽輪機由高壓缸、中壓缸和低壓缸串聯(lián)構成。所述汽輪機與高壓加熱器、低壓加熱器間設有連接管道。所述第三級高壓加熱器、第二級高壓加熱器、第一級高壓加熱器和除氧器間設有疏水管 路，第四級低壓加熱器、第三級低壓加熱器、第二級低壓加熱器間設有疏水管路，第三級低 壓加熱器和第二級低壓加熱器間連接疏水泵，第一級低壓加熱器和凝汽器間設有疏水管路， 以回收這些加熱器的疏水及其熱量。本發(fā)明的有益效果是能夠采用太陽能和燃煤兩種能源形式發(fā)電，提高了太陽能熱發(fā)電 的熱效率，減少了單純拋物面槽式太陽能熱發(fā)電的投資，減少了燃煤機組的耗煤。該系統(tǒng)凝 結水自凝汽器流出后進入加熱器進行升溫、升壓，除氧器除氧，而后通過太陽能集熱器場加 熱到飽和汽狀態(tài)后進入燃煤鍋爐或者直接進入燃煤鍋爐，成為高溫、高壓的蒸汽，進入汽輪 機做功，做完功后流入凝汽器，完成熱力循環(huán)。該系統(tǒng)采用太陽能和燃煤兩種能源形式發(fā)電， 提高了太陽能熱發(fā)電的熱效率，減少了單純拋物面槽式太陽能熱發(fā)電的投資，減少了燃煤機 組的耗煤。當太陽能輻射強度滿足設計輻射強度要求時，系統(tǒng)按設計方式運行；當實際輻射 強度低于設計值時，流經太陽能集熱器的水減少，而進入常規(guī)鍋爐中省煤器和水冷壁的水量 增加，調整燃煤量，滿足鍋爐中水量增加而需增加的吸熱量。在夜間太陽能輻射為零時，高 壓加熱器出口的水全部進入鍋爐，繼續(xù)增大燃煤量，滿足水吸熱量增加的要求。這樣利用燃 煤鍋爐的可調整性，彌補了單純太陽能熱發(fā)電由于太陽能資源的不穩(wěn)定而帶來的不足，不僅 避免了龐大、巨額的蓄能裝置，而且避免了每日的啟停；將太陽能熱量用于熱效率較高的燃 煤機組，提高了太陽能熱發(fā)電的熱經濟性；對于燃煤機組而言，減少了耗煤。


圖l是本發(fā)明的流程連接系統(tǒng)示意圖。 圖中標號l-燃煤鍋爐；2-汽輪機高壓缸；3-汽輪機中壓缸；4-汽輪機低壓缸；5_發(fā)電機； 6-第三級高壓加熱器；7-第二級高壓加熱器；8-第一級高壓加熱器；9-太陽能集熱器場； 10-給水泵；ll-除氧器；12-第四級低壓加熱器；13-第三級低壓加熱器；15-第二級低壓加熱器；16-第一低壓加熱器；14-疏水泵；17-凝結水泵；18-凝汽器；具體實施方式
本發(fā)明提供一種太陽能和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng)，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明 做進一步的說明。圖l所示為本發(fā)明系統(tǒng)連接示意圖。所述熱發(fā)電系統(tǒng)由燃煤鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、加 熱器、太陽能集熱器場、給水泵、除氧器、疏水泵、凝結水泵、凝汽器組成，其中太陽能集 熱器場由拋物面槽式太陽能集熱器經過串并聯(lián)方式連接組合而成。該系統(tǒng)流程為從凝汽器18流出的凝結水經過凝結水泵17，以及串聯(lián)的第一級低壓加熱器16、第二級低壓加熱器15、第三級低壓加熱器13、第四級低壓加熱器12進行初步的升溫、升壓后，進入除氧器ll除氧， 之后經過給水泵10升壓，再經過串聯(lián)的第一級高壓加熱器8、第二級高壓加熱器7、第三級高 壓加熱器6繼續(xù)提高溫度，至一定的給水溫度和壓力(溫度為200-30(TC，壓力約為10-20MPa) 后， 一部分經由原來在燃煤機組鍋爐l中設置的省煤器、水冷壁后加熱到飽和汽的狀態(tài)，另一 部分經由太陽能集熱器場9，利用太陽能加熱達到鍋爐汽包出口的飽和蒸汽參數(shù)(溫度小于 400°C，壓力約為20MPa)后，引回燃煤鍋爐l與前一部分汽體混合后進入鍋爐的過熱器，繼 續(xù)吸熱達到鍋爐出口主蒸汽參數(shù)狀態(tài)后(3()0MW容量燃煤機組參數(shù)為16.67MPa， 537°C)， 進入汽輪機高壓缸2、汽輪機中壓缸3、汽輪機低壓缸4做功，驅動發(fā)電機5發(fā)電，做完功的蒸 汽排往凝汽器，完成熱力循環(huán)，其中汽輪機的高壓缸、中壓缸和低壓缸均有抽汽分別被引入 高壓加熱器、除氧器和低壓加熱器，在這些設備中釋放出熱量后又返回熱力循環(huán)；第三級高 壓加熱器6和第二級高壓加熱器7、第二級高壓加熱器7和第一級高壓加熱器8、第一級高壓加 熱器8與除氧器11間分別設有疏水管路(圖l中虛線箭頭所示)，第四級低壓加熱器12和第三級 低壓加熱器13、第三級低壓加熱器13和第二級低壓加熱器15、第一級低壓加熱器16和凝汽器 18間設有疏水管路，第二級低壓加熱器15和第三級低壓加熱器13間設置疏水泵14，以回收這 些疏水和熱量。當太陽能輻射強度能達到設計要求時，系統(tǒng)按照所述流程工作；當太陽能輻 射強度降低時，通過調節(jié)高壓加熱器出口水流量，減少流經太陽能集熱場的流量，增加進入 燃煤鍋爐的流量，同時調節(jié)燃煤量，保證汽輪機進口的蒸汽參數(shù)；當太陽能輻射強度為零時， 太陽能集熱器場退出運行，混合熱電機組在單純燃煤方式下運行，即相當于常規(guī)燃煤機組運 行。在這種混合發(fā)電方式中，通過太陽能場的流量份額需要根據(jù)燃煤鍋爐的調節(jié)能力及太陽 能場的鋪設面積而定。
權利要求
1. 一種太陽能和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng)，所述熱發(fā)電系統(tǒng)由燃煤鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、加熱器、太陽能集熱器場、給水泵、除氧器、疏水泵、凝結水泵、凝汽器組成，其中太陽能集熱器場由拋物面槽式太陽能集熱器經過串并聯(lián)方式連接組合而成。其特征在于凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、并聯(lián)在一起的太陽能集熱器場和燃煤鍋爐及汽輪機依次串聯(lián)，然后發(fā)電機由汽輪機驅動，汽輪機的排汽排往凝汽器。并且汽輪機還與四級低壓加熱器、除氧器和三級高壓加熱器連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的太陽能和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述汽輪 機由高壓缸、中壓缸和低壓缸串聯(lián)構成。
3. 根據(jù)權利要求1所述的太陽能和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述汽輪 機與高壓加熱器、低壓加熱器間設有連接管道。
4. 根據(jù)權利要求1所述的太陽能和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述第三 級高壓加熱器、第二級高壓加熱器、第一級高壓加熱器和除氧器間設有疏水管路，第四級低 壓加熱器、第三級低壓加熱器、第二級低壓加熱器間設有疏水管路，第三級低壓加熱器和第 二級低壓加熱器間連接疏水泵，第一級低壓加熱器和凝汽器間設有疏水管路，以回收這些加 熱器的疏水及其熱量。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及采用太陽能熱量代替燃煤機組鍋爐部分燃煤熱量的一種太陽能集熱器場和燃煤機組混合的熱發(fā)電系統(tǒng)。凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器、并聯(lián)在一起的太陽能集熱器場和燃煤鍋爐、汽輪機依次串聯(lián)，汽輪機驅動發(fā)電機且排汽排往所述凝汽器。凝結水自凝汽器流出后進入加熱器進行升溫、升壓，除氧器除氧，而后通過太陽能集熱器場加熱到飽和汽狀態(tài)后進入燃煤鍋爐或者直接進入燃煤鍋爐，成為高溫、高壓的蒸汽，進入汽輪機做功，驅動發(fā)電機發(fā)電，汽輪機上有抽汽進入各個加熱器，完成熱力循環(huán)。提高了太陽能熱發(fā)電的熱效率，減少了單純拋物面槽式太陽能熱發(fā)電的投資，減少了燃煤機組的耗煤。
文檔編號F01K11/00GK101270675SQ200810104848
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2008年4月24日
發(fā)明者侯宏娟, 崔映紅, 楊勇平, 楊志平 申請人:華北電力大學