CN101260815B - 抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电*** - Google Patents

抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电*** Download PDF

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Abstract

本发明属于发电设备范围，特别涉及一种抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***。太阳能集热器场与给水泵和第二或第三高压加热器相连，凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、燃煤锅炉、汽轮机依次串联，汽轮机驱动发电机且排汽排往所述凝汽器。凝结水自凝汽器流出后通过低压加热器升温升压，除氧器除氧，经给水泵引出部分给水进入太阳能集热器场吸收热量，达到某级高压加热器的抽汽参数后，返回和本级加热器的抽汽汇合；另一部分给水经过高压加热器进入燃煤锅炉，成为高温、高压的蒸汽，进入汽轮机做功后流入凝汽器，完成热力循环。减少了燃煤机组的耗煤，提高了太阳能热发电的热效率，减少了单纯抛物面槽式太阳能热发电的投资。

Description

抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***
技术领域
本发明属于发电设备范围，特别涉及一种抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***。
背景技术
节能降耗工作得到了政府前所未有的高度重视。作为每年消耗全国煤炭总消耗量50％以上的火力发电厂，节能任务意义重大。利用常规节能方法进行燃煤电厂的节煤，潜力在逐渐变小。
DSG太阳能集热器属于一种抛物面槽式太阳能集热器，其工作原理为：抛物面反射镜将入射的太阳能反射并聚集到位于反射镜焦点上的吸收器上，吸收器中的水吸收太阳热能后温度升高。试验中，这种集热器出口水温可达400℃，参见Hank Price，Eckhard Lüpfert所著“Advances in Parabolic Trough Solar Power Technology”Journal of Solar Ener gy Engineering，Vol.124，No.5，P.109-125，2002。利用这种集热器收集太阳能热量进行发电是目前唯一实现商业化运营的太阳能热发电方式。这种热发电方式的原理采用了朗肯循环，循环过程中吸收的热量来源于集热器收集的太阳能热量。这种热发电方式由于蒸汽参数相对较低，且存在每日的启停，热效率只能达到百分之十几，而且太阳能辐射的不稳定性使其需要配备庞大、昂贵的蓄能装置，在一定程度上限制了这种热发电技术的进一步发展。
燃煤机组发电技术成熟，调节方便，热效率在40％左右。这种发电技术中，做功工质的吸热主要分为给水在回热***的预热吸热、锅炉中的汽化和过热吸热三部分，其热源均来源于煤燃烧所释放的热量，从而需要大量的煤炭资源。煤炭资源的减少以及对环境的严重污染是这种发电技术最大的弊端。
发明内容
本发明的目的是提供一种抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***。所述热发电***由燃煤锅炉、汽轮机、发电机、加热器、太阳能集热器场、给水泵、除氧器、疏水泵、凝结水泵、凝汽器组成，其中太阳能集热器场由抛物面槽式太阳能集热器经过串并联方式连接组合而成。其特征在于：太阳能集热器场与给水泵和第二高压加热器或第三高压加热器相连；凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、燃煤锅炉及汽轮机依次串联，然后汽轮机驱动发电机发电，其排汽排到所述凝汽器，并且汽轮机还和四级低压加热器连接、除氧器和三级高压加热器连接。
所述汽轮机由高压缸、中压缸和低压缸串联构成。
所述汽轮机与高压加热器、除氧器和低压加热器间设有连接管道。
所述第三级高压加热器、第二级高压加热器、第一级高压加热器和除氧器间设有疏水管路，第四级低压加热器、第三级低压加热器、第二级低压加热器间设有疏水管路，第三级低压加热器和第二级低压加热器间连接疏水泵，第一级低压加热器和凝汽器间设有疏水管路，以回收这些加热器的疏水及其热量。
本发明的有益效果是：能够采用太阳能发电，使燃煤机组在发同样电量的情况下，减少了燃煤机组的耗煤，而且提高了太阳能热发电的热效率，减少了单纯抛物面槽式太阳能热发电的投资。该***凝结水自凝汽器流出后进入低压加热器进行升温、升压，除氧器除氧，经给水泵中间抽头处引出部分给水进入太阳能集热器场，吸收太阳能热量，达到某级高压加热器的抽汽参数后，返回和本级加热器的抽汽汇合，在加热器中释放热量后，通过疏水管路进入热力***，另一部分给水从给水泵出口引出后，经过高压加热器、燃煤锅炉，成为高温高压的蒸汽，进入汽轮机做功，驱动发电机发电，排汽排往凝汽器，完成热力循环。太阳能集热器场与给水泵和第二高压加热器或第三高压加热器相连，部分给水通过太阳能集热场加热回流至所连接的高压加热器，一方面减少了这级加热器的抽汽量，另一方面通过高压加热器的给水流量减少，其它级高压加热器的抽汽量也减少，从而使汽轮机的发电量增加，也就是在机组发电量维持不变的情况下，燃煤量减少。当太阳能辐射强度满足设计辐射强度要求时，***按设计方式运行；当实际辐射强度低于设计值时，流经太阳能集热器的水减少，而从汽轮机的抽汽量增加，从而维持一定的加热器出口水温；在夜间太阳能辐射为零时，太阳能集热器中通过的水量为零，通过给水泵的流量全部进入高加，调整进入高加的汽轮机抽汽量，最终保证一定的加热器出口水温。这样利用燃煤机组的可调整性，弥补了单纯太阳能热发电由于太阳能资源不稳定而带来的不足，不仅避免了庞大、巨额的蓄能装置，而且避免了每日的启停；将太阳能热量用于热效率较高的燃煤机组，提高了太阳能热发电的热经济性；对于燃煤机组而言，减少了耗煤。
附图说明
图1是本发明的第一种***连接示意图。
图2是本发明的第二种***连接示意图。
图中标号：
1-燃煤锅炉；2-汽轮机高压缸；3-汽轮机中压缸；4-汽轮机低压缸；5-发电机；6-第三高压加热器；7-第二高压加热器；8-第一高压加热器；9-太阳能集热器场；10-给水泵；11-除氧器；12-第四低压加热器；13-第三低压加热器；15-第二低压加热器；16-第一低压加热器；14-疏水泵；17-凝结水泵；18-凝汽器；
具体实施方式
本发明提供了一种抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的第一种***连接示意图。所述热发电***由燃煤锅炉、汽轮机、发电机、加热器、太阳能集热器场、给水泵、除氧器、疏水泵、凝结水泵、凝汽器组成，其中太阳能集热器场由抛物面槽式太阳能集热器经过串并联方式连接组合而成。该***流程为：从凝汽器18流出的凝结水经过凝结水泵17，以及串联的第一级低压加热器16、第二级低压加热器15、第三级低压加热器13、第四级低压加热器12进行初步的升温、升压后，进入除氧器11除氧，之后经过给水泵10升压，抽取一部分给水(温度小于200℃，压力小于10MPa)进入太阳能集热器场9，利用太阳能加热到第二级高压加热器的抽汽参数(温度小于400℃，压力为3-7MPa)后进入第二级高压加热器7放热，释放出热量后通过疏水管路进入热力***；其余的给水经过串联的第一级高压加热器8、第二级高压加热器7进入第三级高压加热器6，经由在燃煤机组锅炉1中设置的省煤器、水冷壁后加热达到锅炉出口主蒸汽参数状态(300MW容量燃煤机组参数为：16.67MPa，537℃)，进入汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4做功，驱动发电机5发电，汽轮机的高压缸、中压缸和低压缸均有抽汽分别被引入高压加热器、除氧器和低压加热器，在这些设备中释放出热量后通过疏水管路返回热力循环；第三级高压加热器6和第二级高压加热器7、第二级高压加热器7和第一级高压加热器8、第一级高压加热器8与除氧器11间分别设有疏水管路(图1中虚线箭头所示)，第四级低压加热器12和第三级低压加热器13、第三级低压加热器13和第二级低压加热器15、第一级低压加热器16和凝汽器18间设有疏水管路，第二级低压加热器15和第三级低压加热器13间设置疏水泵14，以回收这些疏水和热量。当太阳能辐射强度能达到设计要求时，***按照所述流程工作；当太阳能辐射强度降低时，通过调节给水泵出口流量，减少流经太阳能集热场的流量，增加进入高压加热器的抽汽流量，保证高压加热器出口的的给水温度(300MW容量燃煤机组给水温度为：270℃)；当太阳能辐射强度为零时，太阳能集热场退出运行，混合热电机组在单纯燃煤方式下运行，即相当于常规燃煤机组运行。在这种混合发电方式中，通过太阳能场的流量份额需要根据燃煤锅炉的调节能力及太阳能场的铺设面积而定。其中，抛物面槽式太阳能集热器为DSG太阳能集热器。
本***的另一种连接方式参看附图2。图2中太阳能集热器场与给水泵和第三级高压加热器相连，其他部分连接与图1所示的第一种连接方式相同。***工作流程中，给水泵将抽取一部分给水进入太阳能集热器场9，利用太阳能加热到第三级高压加热器抽汽参数后进入第三级高压加热器6，其余流程与第一种实施方式相同。

Claims (5)

1.一种抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***，所述热发电***由燃煤锅炉、汽轮机、发电机、加热器、太阳能集热器场、给水泵、除氧器、疏水泵、凝结水泵、凝汽器组成，其中太阳能集热器场由抛物面槽式太阳能集热器经过串并联方式连接组合而成，太阳能集热器场与给水泵和第二高压加热器或第三高压加热器相连，凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、燃煤锅炉及汽轮机依次串联，发电机由汽轮机驱动，汽轮机排汽排到所述凝汽器，并且汽轮机上还有抽汽分别与四级低压加热器、除氧器和三级高压加热器连接；其特征在于：
太阳能集热器场与给水泵和第二高压加热器或第三高压加热器相并连，部分给水由给水泵中间抽头处引出进入太阳能集热器场，达到第二或第三高压加热器的抽汽参数后，返回和本级加热器的抽汽汇合，在加热器中释放热量后，通过疏水管路进入热力***；另一部分给水从给水泵出口引出后，经过高压加热器、燃煤锅炉变成高温高压的蒸汽，进入汽轮机做功，驱动发电机发电，排汽排往凝汽器，完成热力循环；
当太阳能辐射强度满足设计要求时，***按设计方式运行；当实际辐射强度低于设计值时，流经太阳能集热器的给水减少，对应的抽汽量增加，以保证加热器出口水温一定；在夜间太阳能辐射为零时，太阳集热场中通过的给水量为零，给水经给水泵全部进入高加，调整进入高加的汽轮机抽汽量，最终保证一定的加热器出口水温。
2.根据权利要求1所述抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***，其特征在于：所述汽轮机由高压缸、中压缸和低压缸串联构成。
3.根据权利要求1所述抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***，其特征在于：所述汽轮机与高压加热器、低压加热器间设有连接管道。
4.根据权利要求1所述抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***，其特征在于：所述第三级高压加热器、第二级高压加热器、第一级高压加热器和除氧器间设有疏水管路，第四级低压加热器、第三级低压加热器、第二级低压加热器间设有疏水管路，第三级低压加热器和第二级低压加热器间连接疏水泵，第一级低压加热器和凝汽器间设有疏水管路，以回收这些加热器的疏水及其热量。
5.根据权利要求1所述抛物面槽式太阳能集热器辅助燃煤锅炉的混合热发电***，其特征在于：所述抛物面槽式太阳能集热器为DSG太阳能集热器。
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