一种太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置及方法 |
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| 申请号 | CN201710041239.7 | 申请日 | 2017-01-17 | 公开(公告)号 | CN106761962A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司; | 发明人 | 彭烁; 周贤; 王保民; 王剑钊; | ||||
| 摘要 | 一种 太阳能 与燃 煤 电站互补的 热电联产 装置及方法，该装置包括燃煤机组回路、太阳能回路和吸收式 热 泵 回路，燃煤机组回路主要包括 锅炉 、 汽轮机 、凝汽器和给 水 加热器，太阳能回路主要包括给水加热器、 太阳能集热器 、 循环泵 和发生器，吸收式热泵回路包括发生器、 冷凝器 、吸收器、 蒸发 器 、节流 阀 和循环泵；本 发明 还公开了太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置实现热电联产的方法；本发明通过太阳能与燃煤电站互补，能提高太阳能净发电效率，降低太阳能热发电投资成本和发电成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置，其特征在于：包括燃煤机组回路、太阳能回路和吸收式热泵回路，所述燃煤机组回路包括锅炉(1)，锅炉(1)的过热蒸汽出口与汽轮机(2)的过热蒸汽入口相连，汽轮机(2)的乏汽出口与凝汽器(3)的乏汽入口相连，凝汽器(3)的凝结水出口与多个给水加热器(4)的凝结水入口逐级相连，第一级给水加热器的给水出口与锅炉(1)的给水入口相连，汽轮机(2)的回热抽汽出口与多个给水加热器(4)的回热抽汽入口逐级相连； |
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| 说明书全文 | 一种太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置及方法技术领域[0001] 本发明属于太阳能发电技术领域，尤其涉及一种太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置及方法。 背景技术[0002] 近年来，世界各国兴建了多座单纯太阳能热发电电站，在技术上验证了太阳能热发电技术的可行性。但目前只有槽式系统实现了商业化示范运行，塔式和碟式仍处于示范阶段。这些已建成的示范性电站显示了太阳能热发电尚处于产业化前期。当前，发展太阳能热发电技术的主要困难在于：大规模发电需要解决大面积的聚光、跟踪、传输、储能、转化等2 一系列科学技术问题。太阳辐射功率密度低(1kW/m以下)要求所收集的太阳能必须有良好的聚集和跟踪，聚光镜场的成本占一次投资的40‐70％；由于太阳辐射的不连续性，必须包含庞大的蓄能单元；为了输运自太阳能吸收器产生的高温工质，还需要经长达数百米到数千米距离的传输管道。因此，太阳能热发电系统单位装机容量和总投资大，从而导致热发电成本高。相比常规化石燃料发电系统，太阳能热发电的单位装机投资已达到常规发电的数倍，甚至10倍以上。显然，如此高价的装置投资成本是不能被市场容忍和接受的。 [0003] 鉴于此，在面向21世纪的太阳能战略规划中，发达国家将太阳能与化石燃料互补发电作为一种解决途径，得到广泛重视。太阳能与化石能源互补发电可以借用成熟的常规电站设备和技术，达到降低太阳能热发电投资成本的目的。采用燃气或燃油锅炉替代蓄能装置，来缓解太阳能热发电的不稳定的难题而提高效率。我国科技部2012年印发的《太阳能发电科技发展“十二五”专项规划》明确将“太阳能热与化石燃料互补发电等创新性研究方面取得进展”列为规划目标之一。 发明内容[0004] 为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置及方法，利用太阳能与燃煤电站互补来降低太阳能的发电成本，此外，还能利用富余的太阳能供热，实现热电联产。 [0005] 为达到以上目的，本发明采用如下技术方案： [0006] 一种太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置，包括燃煤机组回路、太阳能回路和吸收式热泵回路，所述燃煤机组回路包括锅炉1，锅炉1的过热蒸汽出口与汽轮机2的过热蒸汽入口相连，汽轮机2的乏汽出口与凝汽器3的乏汽入口相连，凝汽器3的凝结水出口与多个给水加热器4的凝结水入口逐级相连，第一级给水加热器的给水出口与锅炉1的给水入口相连，汽轮机2的回热抽汽出口与多个给水加热器4的回热抽汽入口逐级相连； [0007] 所述太阳能回路包括给水加热器4，给水加热器4的传热工质出口与发生器7的传热工质入口相连，发生器7的传热工质出口与第一循环泵6的传热工质入口相连，第一循环泵6的传热工质出口与太阳能集热器5的传热工质入口相连，太阳能集热器5的传热工质出口与给水加热器4的传热工质入口相连； [0008] 所述吸收式热泵回路包括发生器7，发生器7的制冷剂出口连接冷凝器8的制冷剂入口，冷凝器8的制冷剂出口通过节流阀11连接蒸发器10的制冷剂入口，蒸发器10的制冷剂出口连接吸收器9的制冷剂入口，吸收器9的稀溶液出口通过第二循环泵12连接发生器7的稀溶液入口，发生器7的浓溶液出口连接吸收器9的浓溶液入口；所述发生器7的传热工质入口与给水加热器4的传热工质出口连接，发生器7的传热工质出口与第一循环泵6的传热工质入口连接；热网水分别在吸收器9和冷凝器8中吸热后对外进行供热；蒸发器10传热工质入口与凝汽器3的冷却循环水出口连接，蒸发器10传热工质出口与凝汽器3的冷却循环水入口连接。 [0009] 所述太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置实现热电联产的方法，在燃煤机组回路内：从凝汽器3来的锅炉给水，在给水加热器4中被汽轮机2的回热抽汽和太阳能集热器5的传热工质加热后，进入锅炉1，在其中吸收热量后成为过热蒸汽；过热蒸汽有很高的压力和温度，经管道引入汽轮机2后，高速流动的蒸汽推动汽轮机2的转子转动做功；做功后的蒸汽从汽轮机2下部的排汽口排出，称为乏汽；乏汽在凝汽器3内凝结成水，完成一个循环； [0010] 在太阳能回路内：传热工质在太阳能集热器5中被加热后，进入给水加热器4，取代部分或全部来自汽轮机2的回热抽汽，加热锅炉给水，然后进入发生器7加热稀溶液，然后被第一循环泵6打入太阳能集热器5，完成一个循环； [0011] 在吸收式热泵回路内：吸收式热泵回路内工作介质包括制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂溶液，二者组成工质对；利用传热工质在发生器7中加热由第二循环泵12从吸收器9输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来；制冷剂蒸汽进入冷凝器8中，将动力发电单元的工质水加热成高温高压蒸汽，同时，制冷剂被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流阀11降压到蒸发压力；制冷剂经节流进入蒸发器10中，吸收汽轮机排汽的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸汽，同时，将汽轮机排汽冷凝成液态；在发生器7中经发生过程剩余的浓溶液经节流阀11降到蒸发压力进入吸收器9中，与从蒸发器10出来的低压制冷剂蒸汽相混合，吸收低压制冷剂蒸汽并恢复到原来的浓度；吸收过程是放热过程，将从给水加热器4来的给水加热；在吸收器9中恢复了浓度的溶液又经第二循环泵12升压后送入发生器7中继续循环。 [0012] 本发明和现有技术相比，具有如下优点： [0013] 1、通过太阳能与燃煤电站互补，能提高太阳能净发电效率，降低太阳能热发电投资成本和发电成本。 [0014] 2、利用太阳能聚光集热替代部分或全部汽轮机抽汽，能使抽汽返回汽轮机做功，增加燃煤电站的发电功率。 [0015] 3、可利用吸收式热泵回收燃煤机组汽轮机乏汽余热用于供热。 [0017] 图1为本发明太阳能与燃煤电站互补的热电联产装置示意图。 具体实施方式[0018] 以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。 [0019] 以我国典型600MW燃煤机组为例进行说明，吸收式热泵采用溴化锂吸收式热泵，太阳能集热器的传热工质采用导热油。 [0020] 如图1所示，燃煤机组回路：燃煤机组回路主要包括锅炉1，汽轮机2，凝汽器3和给水加热器4。锅炉1的过热蒸汽出口与汽轮机2的过热蒸汽入口相连，汽轮机2的乏汽出口与凝汽器3的乏汽入口相连，凝汽器3的凝结水出口与给水加热器4的凝结水入口逐级相连，第一级给水加热器的给水出口与锅炉1的给水入口相连，汽轮机2的回热抽汽出口与多个给水加热器4的回热抽汽入口逐级相连。燃煤机组回路的工作过程为：从凝汽器3来的锅炉给水，在给水加热器4中被汽轮机2的回热抽汽和太阳能集热器5的导热油加热后，进入锅炉1，在其中吸收热量后成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，经管道引入汽轮机2后，高速流动的蒸汽推动汽轮机2的转子转动做功。做功后的蒸汽从汽轮机2下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器3内凝结成水，完成一个循环。 [0021] 太阳能回路：太阳能回路主要包括给水加热器4，太阳能集热器5，循环泵6，发生器7。给水加热器4的导热油出口与发生器7的导热油入口相连，发生器7的导热油出口与第一循环泵6的导热油入口相连，第一循环泵6的导热油出口与太阳能集热器5的导热油入口相连，太阳能集热器5的导热油出口与给水加热器4的导热油入口相连。工作过程为：导热油在太阳能集热器5中被加热后，进入给水加热器4，取代部分或全部来自汽轮机2的回热抽汽，加热锅炉给水，然后进入发生器7加热溴化锂稀溶液，然后被循环泵6打入太阳能集热器5，完成一个循环。 [0022] 吸收式热泵回路：吸收式热泵回路包括发生器7，冷凝器8，吸收器9，蒸发器10，节流阀11和溶液泵12。发生器7的制冷剂‐水出口连接冷凝器8的制冷剂‐水入口，冷凝器8的制冷剂‐水出口通过节流阀11连接蒸发器10的制冷剂‐水入口，蒸发器10的制冷剂‐水出口连接吸收器9的制冷剂‐水入口，吸收器9的溴化锂稀溶液出口通过第二循环泵12连接发生器7的溴化锂稀溶液入口，发生器7的溴化锂浓溶液出口连接吸收器9的溴化锂浓溶液入口；所述发生器7的导热油入口与给水加热器4的导热油出口连接，发生器7的导热油出口与第一循环泵6的导热油入口连接。热网水分别在吸收器9和冷凝器8中吸热后对外进行供热。蒸发器10导热油入口与凝汽器3的冷却循环水出口连接，蒸发器10导热油出口与凝汽器3的冷却循环水入口连接。 [0023] 吸收式热泵回路内工作介质包括制冷剂‐水和吸收、解吸制冷剂‐水的吸收剂溶液，二者组成工质对；利用导热油在发生器7中加热由第二循环泵12从吸收器9输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂‐水蒸发出来；制冷剂‐水蒸汽进入冷凝器8中，将动力发电单元的工质水加热成高温高压蒸汽，同时，制冷剂‐水被冷却介质冷凝成制冷剂‐水液体，再经节流阀11降压到蒸发压力；制冷剂‐水经节流进入蒸发器10中，吸收汽轮机排汽的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂‐水蒸汽，同时，将汽轮机排汽冷凝成液态；在发生器7中经发生过程剩余的溴化锂浓溶液经节流阀11降到蒸发压力进入吸收器9中，与从蒸发器10出来的低压制冷剂‐水蒸汽相混合，吸收低压制冷剂‐水蒸汽并恢复到原来的浓度；吸收过程是放热过程，将从给水加热器4来的给水加热；在吸收器9中恢复了浓度的溶液又经第二循环泵12升压后送入发生器7中继续循环。 |
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