專利名稱：塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，特別是一種新穎的將塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)與蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)與燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)概述如下。I、塔式太陽能發(fā)電技術(shù)。塔式太陽能發(fā)電也稱作集中式太陽能熱發(fā)電，其基本形式是利用獨(dú)立跟蹤太陽的定日鏡群，將太陽光聚集到固定在塔頂部的接收器上產(chǎn)生高溫，加熱工質(zhì)產(chǎn)生過熱蒸汽，驅(qū)·動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，從而將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，主要由定日鏡陣列、高塔、吸熱器、傳熱介質(zhì)、換熱器、儲熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及汽輪發(fā)電機(jī)組等部分組成。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，吸熱器位于高塔上，定日鏡群以高塔為中心，呈扇形或圓周狀分布，將太陽光聚焦到吸熱器上，集中加熱吸熱器中的傳熱介質(zhì)，介質(zhì)溫度上升，存入高溫儲熱罐，然后用泵送入蒸汽發(fā)生器加熱水產(chǎn)生蒸汽，利用蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)組發(fā)電，汽輪機(jī)乏汽經(jīng)冷凝器冷凝后送入蒸汽發(fā)生器循環(huán)使用。在蒸汽發(fā)生器中放出熱量的傳熱介質(zhì)重新回到低溫蓄熱罐中，再送回吸熱器加熱。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)聚光比通常在20(Γ700之間，系統(tǒng)最高運(yùn)行溫度可達(dá)150(rc，但其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，目前塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)多為示范階段，未商業(yè)化運(yùn)行。目前，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的主要技術(shù)制約點(diǎn)是，當(dāng)定日鏡場的聚光集熱功率增大時，即單塔太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大型化后，定日鏡場的集熱效率隨之降低。隨著聚光功率的增加，集熱效率減小的趨勢加快。因此，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)單塔容量不宜過大。2、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)是二十世紀(jì)四十年代末開始發(fā)展起來的一種能源綜合利用技術(shù)，是以燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)為前置循環(huán)、以蒸汽輪機(jī)循環(huán)為后置循環(huán)所組成的聯(lián)合循環(huán)。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組由燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、余熱鍋爐、蒸汽輪發(fā)電機(jī)組組成，將燃?xì)廨啓C(jī)排出的“廢氣”引入余熱鍋爐，加熱水產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，再推動汽輪機(jī)做功。相當(dāng)于將燃?xì)廨啓C(jī)的布雷頓循環(huán)和汽輪機(jī)的朗肯循環(huán)聯(lián)合起來，形成能源梯級利用的總能系統(tǒng)，達(dá)到極高的熱效率，整個聯(lián)合循環(huán)的熱效率較燃?xì)廨啓C(jī)簡單循環(huán)和汽輪發(fā)電機(jī)組有顯著提高，可達(dá)60%左右。目前，燃?xì)廨啓C(jī)的入口煙氣溫度已能達(dá)到約1500°C，排煙溫度在48(T610°C之間。

實用新型內(nèi)容本實用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，此種帶儲熱子系統(tǒng)的塔式太陽能熱發(fā)電與燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，能夠提高太陽能的利用效率和全廠總熱效率。該系統(tǒng)將塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中由太陽能蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽引入余熱鍋爐，利用燃?xì)廨啓C(jī)的煙氣余熱，將蒸汽進(jìn)一步過熱，進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電。該系統(tǒng)中，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)集中吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，經(jīng)余熱鍋爐進(jìn)一步提高蒸汽的品質(zhì)，再經(jīng)汽輪發(fā)電機(jī)組，最終轉(zhuǎn)化為電能。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案。一種塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包含相互連接的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括相互連接的余熱鍋爐和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，余熱鍋爐還連接燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組。·塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包含吸熱塔、定日鏡場，吸熱塔連接塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)；塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)連接蒸汽發(fā)生系統(tǒng)；蒸汽發(fā)生系統(tǒng)連接余熱鍋爐。吸熱塔與塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)通過第一導(dǎo)熱介質(zhì)管和第一導(dǎo)熱介質(zhì)回流管連接；塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過第二導(dǎo)熱介質(zhì)管和第二導(dǎo)熱介質(zhì)回流管連接；蒸汽發(fā)生系統(tǒng)與余熱鍋爐通過第一蒸汽管和第一給水管連接。余熱鍋爐與蒸汽輪發(fā)電機(jī)組通過第二蒸汽管和第二給水管連接。本實用新型的有益效果如下。I、塔式太陽能與天然氣相結(jié)合聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，可提高能源利用效率。常規(guī)塔式太陽能發(fā)電全廠總熱效率約為15 20%。常規(guī)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電全廠總熱效率約為45% 60%。塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)系統(tǒng)全廠總熱效率可達(dá)75% 85%。塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)充分利用太陽能作為蒸發(fā)段和過熱段的加熱熱源，天然氣發(fā)電后的高溫?zé)煔庾鳛轭A(yù)熱給水和加熱過熱蒸汽的熱源，提高能源利用效率。2、塔式太陽能——燃?xì)饴?lián)合循環(huán)系統(tǒng)與電網(wǎng)的峰谷相適應(yīng)。通常每天用電高峰在白天和傍晚，而用電低谷在晚上。從太陽能輻射的日分布上看，從上午9點(diǎn)至下午4點(diǎn)太陽能輻射強(qiáng)度較強(qiáng)，通過增加熱儲熱系統(tǒng)后，可延長整個塔式太陽能——燃?xì)饴?lián)合循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行小時至晚上9點(diǎn)，系統(tǒng)出力變化與電網(wǎng)用電峰谷相吻合。3、塔式太陽能——燃?xì)饴?lián)合循環(huán)系統(tǒng)與常規(guī)塔式太陽能相比提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常規(guī)塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)需要每天啟停，在每天啟停的過程中需要消耗大量的額外能量，減少了汽輪機(jī)組出力；同時，汽輪機(jī)每天啟停，增加了機(jī)組的疲勞損傷，減少了機(jī)組的運(yùn)行壽命。塔式太陽能一燃?xì)饴?lián)合循環(huán)系統(tǒng)每天在309Γ100%負(fù)荷之間運(yùn)行，通過調(diào)整機(jī)組出力，減少了機(jī)組的頻繁啟停。

圖I是本實用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型一種塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包含相互連接的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括相互連接的余熱鍋爐5和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組7，余熱鍋爐5還連接燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組6。[0025]該塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包含吸熱塔I和定日鏡場2，吸熱塔I連接塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)3 ;塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)3連接蒸汽發(fā)生系統(tǒng)4 ;蒸汽發(fā)生系統(tǒng)4連接余熱鍋爐5。吸熱塔I與儲熱子系統(tǒng)3通過第一導(dǎo)熱介質(zhì)管11和第一導(dǎo)熱介質(zhì)回流管21連接；儲熱子系統(tǒng)3與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)4通過通過第二導(dǎo)熱介質(zhì)管12和第二導(dǎo)熱介質(zhì)回流管22連接；蒸汽發(fā)生系統(tǒng)4與余熱鍋爐通5過第一蒸汽管13和第一給水管23連接。余熱鍋爐5與蒸汽輪發(fā)電機(jī)組7通過第二蒸汽管14和第二給水管24連接。本發(fā)明設(shè)置一臺余熱鍋爐和一套蒸汽發(fā)電機(jī)組，合理選擇主蒸汽參數(shù)，余熱鍋爐受熱面優(yōu)化設(shè)置，可同時滿足塔式太陽能與天然氣相結(jié)合聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工況和燃?xì)?蒸汽 聯(lián)合循環(huán)工況這兩種工況。余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)都比常規(guī)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組出力較大。在塔式太陽能與天然氣相結(jié)合聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工況下，給水全部由余熱鍋爐加熱，太陽能系統(tǒng)來蒸汽全部進(jìn)入余熱鍋爐過熱，再送至汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電；在常規(guī)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)工況下，汽輪機(jī)組排汽經(jīng)冷凝后，進(jìn)入余熱鍋爐預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱，再送至汽輪發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明設(shè)置儲熱子系統(tǒng)。在夜間情況下，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)可以依靠熱儲能系統(tǒng)儲存的能量維持系統(tǒng)正常運(yùn)行一定的時間。設(shè)置儲熱子系統(tǒng)，進(jìn)一步利用太陽能發(fā)電，同時進(jìn)一步降低電站對電網(wǎng)的沖擊；可通過控制儲熱系統(tǒng)的蓄放熱時間，使電站供電曲線與當(dāng)?shù)仉娯?fù)荷需求曲線盡量相符；也可使兩種工況過渡更為平穩(wěn)。
權(quán)利要求1.一種塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包含相互連接的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括相互連接的余熱鍋爐和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，余熱鍋爐還連接燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組。
2.如權(quán)利要求I所述的塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包含吸熱塔、定日鏡場，吸熱塔連接塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)；塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)連接蒸汽發(fā)生系統(tǒng)；蒸汽發(fā)生系統(tǒng)連接余熱鍋爐。
3.如權(quán)利要求2所述的塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，吸熱塔與塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)通過第一導(dǎo)熱介質(zhì)管和第一導(dǎo)熱介質(zhì)回流管連接；塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通過第二導(dǎo)熱介質(zhì)管和第二導(dǎo)熱介質(zhì)回流管連接；蒸汽發(fā)生系統(tǒng)與余熱鍋爐通過第一蒸汽管和第一給水管連接。
4.如權(quán)利要求I、2或3所述的塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，余熱鍋爐與蒸汽輪發(fā)電機(jī)組通過第二蒸汽管和第二給水管連接。
專利摘要本實用新型一種塔式太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，包含相互連接的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括相互連接的余熱鍋爐和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，余熱鍋爐還連接燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組。該塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)包含吸熱塔、定日鏡場，吸熱塔連接塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)；塔式太陽能儲熱子系統(tǒng)連接蒸汽發(fā)生系統(tǒng)；蒸汽發(fā)生系統(tǒng)連接余熱鍋爐和蒸汽輪發(fā)電機(jī)組。與純塔太陽能熱發(fā)電相比，提高機(jī)組的穩(wěn)定性，熱效率顯著提高；本實用新型可提高能源利用效率、與電網(wǎng)的峰谷相適應(yīng)、提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號F03G6/06GK202789125SQ201220419119
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者詹揚(yáng), 張鈞, 李惠民, 田增華, 閆凱 申請人:中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院工程有限公司