本發(fā)明屬于太陽能發(fā)電技術領域，尤其涉及一種太陽能與燃煤電站互補的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置及方法。
背景技術：
近年來，世界各國興建了多座單純太陽能熱發(fā)電電站，在技術上驗證了太陽能熱發(fā)電技術的可行性。但目前只有槽式系統(tǒng)實現(xiàn)了商業(yè)化示范運行，塔式和碟式仍處于示范階段。這些已建成的示范性電站顯示了太陽能熱發(fā)電尚處于產(chǎn)業(yè)化前期。當前，發(fā)展太陽能熱發(fā)電技術的主要困難在于：大規(guī)模發(fā)電需要解決大面積的聚光、跟蹤、傳輸、儲能、轉(zhuǎn)化等一系列科學技術問題。太陽輻射功率密度低(1kW/m2以下)要求所收集的太陽能必須有良好的聚集和跟蹤，聚光鏡場的成本占一次投資的40‐70％；由于太陽輻射的不連續(xù)性，必須包含龐大的蓄能單元；為了輸運自太陽能吸收器產(chǎn)生的高溫工質(zhì)，還需要經(jīng)長達數(shù)百米到數(shù)千米距離的傳輸管道。因此，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)單位裝機容量和總投資大，從而導致熱發(fā)電成本高。相比常規(guī)化石燃料發(fā)電系統(tǒng)，太陽能熱發(fā)電的單位裝機投資已達到常規(guī)發(fā)電的數(shù)倍，甚至10倍以上。顯然，如此高價的裝置投資成本是不能被市場容忍和接受的。
鑒于此，在面向21世紀的太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃中，發(fā)達國家將太陽能與化石燃料互補發(fā)電作為一種解決途徑，得到廣泛重視。太陽能與化石能源互補發(fā)電可以借用成熟的常規(guī)電站設備和技術，達到降低太陽能熱發(fā)電投資成本的目的。采用燃氣或燃油鍋爐替代蓄能裝置，來緩解太陽能熱發(fā)電的不穩(wěn)定的難題而提高效率。我國科技部2012年印發(fā)的《太陽能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》明確將“太陽能熱與化石燃料互補發(fā)電等創(chuàng)新性研究方面取得進展”列為規(guī)劃目標之一。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能與燃煤電站互補的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置及方法，利用太陽能與燃煤電站互補來降低太陽能的發(fā)電成本，此外，還能利用富余的太陽能供熱，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。
為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
一種太陽能與燃煤電站互補的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，包括燃煤機組回路、太陽能回路和吸收式熱泵回路，所述燃煤機組回路包括鍋爐1，鍋爐1的過熱蒸汽出口與汽輪機2的過熱蒸汽入口相連，汽輪機2的乏汽出口與凝汽器3的乏汽入口相連，凝汽器3的凝結水出口與多個給水加熱器4的凝結水入口逐級相連，第一級給水加熱器的給水出口與鍋爐1的給水入口相連，汽輪機2的回熱抽汽出口與多個給水加熱器4的回熱抽汽入口逐級相連；
所述太陽能回路包括給水加熱器4，給水加熱器4的傳熱工質(zhì)出口與發(fā)生器7的傳熱工質(zhì)入口相連，發(fā)生器7的傳熱工質(zhì)出口與第一循環(huán)泵6的傳熱工質(zhì)入口相連，第一循環(huán)泵6的傳熱工質(zhì)出口與太陽能集熱器5的傳熱工質(zhì)入口相連，太陽能集熱器5的傳熱工質(zhì)出口與給水加熱器4的傳熱工質(zhì)入口相連；
所述吸收式熱泵回路包括發(fā)生器7，發(fā)生器7的制冷劑出口連接冷凝器8的制冷劑入口，冷凝器8的制冷劑出口通過節(jié)流閥11連接蒸發(fā)器10的制冷劑入口，蒸發(fā)器10的制冷劑出口連接吸收器9的制冷劑入口，吸收器9的稀溶液出口通過第二循環(huán)泵12連接發(fā)生器7的稀溶液入口，發(fā)生器7的濃溶液出口連接吸收器9的濃溶液入口；所述發(fā)生器7的傳熱工質(zhì)入口與給水加熱器4的傳熱工質(zhì)出口連接，發(fā)生器7的傳熱工質(zhì)出口與第一循環(huán)泵6的傳熱工質(zhì)入口連接；熱網(wǎng)水分別在吸收器9和冷凝器8中吸熱后對外進行供熱；蒸發(fā)器10傳熱工質(zhì)入口與凝汽器3的冷卻循環(huán)水出口連接，蒸發(fā)器10傳熱工質(zhì)出口與凝汽器3的冷卻循環(huán)水入口連接。
所述太陽能與燃煤電站互補的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的方法，在燃煤機組回路內(nèi)：從凝汽器3來的鍋爐給水，在給水加熱器4中被汽輪機2的回熱抽汽和太陽能集熱器5的傳熱工質(zhì)加熱后，進入鍋爐1，在其中吸收熱量后成為過熱蒸汽；過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，經(jīng)管道引入汽輪機2后，高速流動的蒸汽推動汽輪機2的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動做功；做功后的蒸汽從汽輪機2下部的排汽口排出，稱為乏汽；乏汽在凝汽器3內(nèi)凝結成水，完成一個循環(huán)；
在太陽能回路內(nèi)：傳熱工質(zhì)在太陽能集熱器5中被加熱后，進入給水加熱器4，取代部分或全部來自汽輪機2的回熱抽汽，加熱鍋爐給水，然后進入發(fā)生器7加熱稀溶液，然后被第一循環(huán)泵6打入太陽能集熱器5，完成一個循環(huán)；
在吸收式熱泵回路內(nèi)：吸收式熱泵回路內(nèi)工作介質(zhì)包括制冷劑和吸收、解吸制冷劑的吸收劑溶液，二者組成工質(zhì)對；利用傳熱工質(zhì)在發(fā)生器7中加熱由第二循環(huán)泵12從吸收器9輸送來的具有一定濃度的溶液，并使溶液中的大部分低沸點制冷劑蒸發(fā)出來；制冷劑蒸汽進入冷凝器8中，將動力發(fā)電單元的工質(zhì)水加熱成高溫高壓蒸汽，同時，制冷劑被冷卻介質(zhì)冷凝成制冷劑液體，再經(jīng)節(jié)流閥11降壓到蒸發(fā)壓力；制冷劑經(jīng)節(jié)流進入蒸發(fā)器10中，吸收汽輪機排汽的熱量而激化成蒸發(fā)壓力下的制冷劑蒸汽，同時，將汽輪機排汽冷凝成液態(tài)；在發(fā)生器7中經(jīng)發(fā)生過程剩余的濃溶液經(jīng)節(jié)流閥11降到蒸發(fā)壓力進入吸收器9中，與從蒸發(fā)器10出來的低壓制冷劑蒸汽相混合，吸收低壓制冷劑蒸汽并恢復到原來的濃度；吸收過程是放熱過程，將從給水加熱器4來的給水加熱；在吸收器9中恢復了濃度的溶液又經(jīng)第二循環(huán)泵12升壓后送入發(fā)生器7中繼續(xù)循環(huán)。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：
1、通過太陽能與燃煤電站互補，能提高太陽能凈發(fā)電效率，降低太陽能熱發(fā)電投資成本和發(fā)電成本。
2、利用太陽能聚光集熱替代部分或全部汽輪機抽汽，能使抽汽返回汽輪機做功，增加燃煤電站的發(fā)電功率。
3、可利用吸收式熱泵回收燃煤機組汽輪機乏汽余熱用于供熱。
4、對給水加熱器出口的傳熱工質(zhì)進行進一步利用，能降低太陽能集熱器的平均集熱溫度，提高太陽能集熱器的集熱效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明太陽能與燃煤電站互補的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
以我國典型600MW燃煤機組為例進行說明，吸收式熱泵采用溴化鋰吸收式熱泵，太陽能集熱器的傳熱工質(zhì)采用導熱油。
如圖1所示，燃煤機組回路：燃煤機組回路主要包括鍋爐1，汽輪機2，凝汽器3和給水加熱器4。鍋爐1的過熱蒸汽出口與汽輪機2的過熱蒸汽入口相連，汽輪機2的乏汽出口與凝汽器3的乏汽入口相連，凝汽器3的凝結水出口與給水加熱器4的凝結水入口逐級相連，第一級給水加熱器的給水出口與鍋爐1的給水入口相連，汽輪機2的回熱抽汽出口與多個給水加熱器4的回熱抽汽入口逐級相連。燃煤機組回路的工作過程為：從凝汽器3來的鍋爐給水，在給水加熱器4中被汽輪機2的回熱抽汽和太陽能集熱器5的導熱油加熱后，進入鍋爐1，在其中吸收熱量后成為過熱蒸汽。過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，經(jīng)管道引入汽輪機2后，高速流動的蒸汽推動汽輪機2的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動做功。做功后的蒸汽從汽輪機2下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在凝汽器3內(nèi)凝結成水，完成一個循環(huán)。
太陽能回路：太陽能回路主要包括給水加熱器4，太陽能集熱器5，循環(huán)泵6，發(fā)生器7。給水加熱器4的導熱油出口與發(fā)生器7的導熱油入口相連，發(fā)生器7的導熱油出口與第一循環(huán)泵6的導熱油入口相連，第一循環(huán)泵6的導熱油出口與太陽能集熱器5的導熱油入口相連，太陽能集熱器5的導熱油出口與給水加熱器4的導熱油入口相連。工作過程為：導熱油在太陽能集熱器5中被加熱后，進入給水加熱器4，取代部分或全部來自汽輪機2的回熱抽汽，加熱鍋爐給水，然后進入發(fā)生器7加熱溴化鋰稀溶液，然后被循環(huán)泵6打入太陽能集熱器5，完成一個循環(huán)。
吸收式熱泵回路：吸收式熱泵回路包括發(fā)生器7，冷凝器8，吸收器9，蒸發(fā)器10，節(jié)流閥11和溶液泵12。發(fā)生器7的制冷劑‐水出口連接冷凝器8的制冷劑‐水入口，冷凝器8的制冷劑‐水出口通過節(jié)流閥11連接蒸發(fā)器10的制冷劑‐水入口，蒸發(fā)器10的制冷劑‐水出口連接吸收器9的制冷劑‐水入口，吸收器9的溴化鋰稀溶液出口通過第二循環(huán)泵12連接發(fā)生器7的溴化鋰稀溶液入口，發(fā)生器7的溴化鋰濃溶液出口連接吸收器9的溴化鋰濃溶液入口；所述發(fā)生器7的導熱油入口與給水加熱器4的導熱油出口連接，發(fā)生器7的導熱油出口與第一循環(huán)泵6的導熱油入口連接。熱網(wǎng)水分別在吸收器9和冷凝器8中吸熱后對外進行供熱。蒸發(fā)器10導熱油入口與凝汽器3的冷卻循環(huán)水出口連接，蒸發(fā)器10導熱油出口與凝汽器3的冷卻循環(huán)水入口連接。
吸收式熱泵回路內(nèi)工作介質(zhì)包括制冷劑‐水和吸收、解吸制冷劑‐水的吸收劑溶液，二者組成工質(zhì)對；利用導熱油在發(fā)生器7中加熱由第二循環(huán)泵12從吸收器9輸送來的具有一定濃度的溶液，并使溶液中的大部分低沸點制冷劑‐水蒸發(fā)出來；制冷劑‐水蒸汽進入冷凝器8中，將動力發(fā)電單元的工質(zhì)水加熱成高溫高壓蒸汽，同時，制冷劑‐水被冷卻介質(zhì)冷凝成制冷劑‐水液體，再經(jīng)節(jié)流閥11降壓到蒸發(fā)壓力；制冷劑‐水經(jīng)節(jié)流進入蒸發(fā)器10中，吸收汽輪機排汽的熱量而激化成蒸發(fā)壓力下的制冷劑‐水蒸汽，同時，將汽輪機排汽冷凝成液態(tài)；在發(fā)生器7中經(jīng)發(fā)生過程剩余的溴化鋰濃溶液經(jīng)節(jié)流閥11降到蒸發(fā)壓力進入吸收器9中，與從蒸發(fā)器10出來的低壓制冷劑‐水蒸汽相混合，吸收低壓制冷劑‐水蒸汽并恢復到原來的濃度；吸收過程是放熱過程，將從給水加熱器4來的給水加熱；在吸收器9中恢復了濃度的溶液又經(jīng)第二循環(huán)泵12升壓后送入發(fā)生器7中繼續(xù)循環(huán)。