一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统
阅读：718发布：2020-05-18
专利汇可以提供一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种适用于光 煤 互补电站的塔式 太阳能 系统，涉及太阳能热发电领域，包括燃煤电站和塔式太阳能热发电系统，燃煤电站具有烟囱，塔式太阳能热发电系统具有太阳能吸热器和太阳能镜场，太阳能吸热器布置于烟囱上，太阳能镜场布置于烟囱四周或单侧的燃煤电站地面或 建筑物 顶部。本实用新型是一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，无需对吸热塔进行单独设计与建设，无需规划单独的大面积的区域布置镜场。，下面是一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统专利的具体信息内容。
1.一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，包括燃煤电站和塔式太阳能热发电系统，燃煤电站具有烟囱，塔式太阳能热发电系统具有太阳能吸热器和太阳能镜场，其特征在于：太阳能吸热器布置于烟囱上，太阳能镜场布置于烟囱四周或单侧的燃煤电站地面或建筑物顶部。
2.如权利要求1所述的适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，其特征在于：太阳能吸热器沿烟囱外壁面进行圆周式连续布置或多区域分开布置。
3.如权利要求1所述的适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，其特征在于：太阳能吸热器附近区域的烟囱壁面设置有太阳能镜场反射光斑防护装置。
4.如权利要求3所述的适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，其特征在于：太阳能镜场反射光斑防护装置包括沿烟囱壁面固定的防护板，防护板与烟囱壁面间留有间隙。
5.如权利要求4所述的适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，其特征在于：防护板为压型板。
6.如权利要求1所述的适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，其特征在于：太阳能吸热器上升管及下降管沿烟囱壁外侧上下走向布置和固定，并与燃煤电站燃煤机组系统实现互补连接。
7.如权利要求1所述的适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，其特征在于：太阳能吸热器采用圆周式或面式管屏结构，太阳能镜场采用定日镜。
8.如权利要求7所述的适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，其特征在于：布置于燃煤电站地面的太阳能镜场的定日镜面积大于布置于建筑物顶部的太阳能镜场的定日镜面积。
一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及太阳能热发电领域。
背景技术
[0002] 受能源结构的影响，燃煤火力发电在目前我国电力能源结构中占据着十分重要地位，其中装机容量占到电力总装机容量的73％，发电量比例甚至超过80％。然而，煤炭资源的过度消耗，却给环境保护和人类的健康生活带来了巨大压力，成为影响人们生活和制约社会发展的严重问题。因此，大力开发可再生能源，努力提高新能源在我国能源结构中的比例已变得刻不容缓，同时也是保障我国经济持续、健康与稳定发展的关键问题之一。
[0003] 太阳能作为一种可再生能源，由于其储量的无限性，利用的清洁性使许多发达国家都把太阳能等可再生能源从原来的补充能源上升到战略替代能源的地位。太阳能热发电技术作为太阳能利用的一种重要途径，由于其聚光倍数和热效率较高，正得到大规模的开发和利用，但限于太阳辐射的波动性和间歇性，使其存在着不可控及不连续的技术缺陷，目前则主要通过储热技术或是与常规燃料发电系统相结合的方式对其进行调节和缓冲。
[0004] 通过配置庞大的储热系统来保证光热机组的长时间连续、稳定运行在技术是可行的，并已在国外工程上得到了充分验证，但储热系统的建立会使电站的系统复杂化，并大大增加初始投资和发电成本，在目前国内光热发电技术尚未通过大规模示范验证的条件下，该方案较难得到投资方的认可。采用太阳能与常规燃料发电系统相结合的方式，可以有效解决太阳能利用不稳定的问题，同时充分利用两者在热力系统及常规发电系统方面的相通性，从技术与设备层面降低开发利用太阳能的风险与投资。
[0005] 目前，国内以华北电力大学、中国电规总院、天威太阳能热发电(成都)公司等为代表的高校、研究机构和企业等在国外工程项目方案基础上，对槽式聚光热发电与燃煤火力发电复合发电系统进行了较深入的研究和示范性装置建设，主要工作集中在对各种接入方案的可行性、效率与经济性方面进行对比研究。但目前国内100MW以上的火力发电机组均已经采用亚临界以上级别锅炉，其蒸汽参数已达并超过16.7MPa/538℃，远远高于目前主流槽式聚热发电系统可以达到的参数指标，理论效果好，但从工程实践上看，目前成熟的槽式或菲涅尔式不具备与主流燃煤火电机组并联运行的能力，只能用于取代燃煤火电机组的部分低温低压介质。而塔式太阳能已经有540℃以上的蒸汽参数电站投运，塔式技术的宽温度参数与燃煤机组有更灵活的接入方式和更高的提升潜力，因此采用塔式光热发电机组与燃煤机组联合循环发电或供热的方式具有较广阔的应用前景。
[0006] 对于采用塔式技术路线的光煤互补电站来说，无论光热系统与原燃煤机组的接入方式如何，其光岛系统包括镜场部分及吸热部分都是不可或缺的，这也就意味着燃煤电站如想实现与光热系统的联合循环，就需要其附近拥有或预留大面积的空地进行镜场设备的布置，并搭建高高的吸热塔用于放置吸热器，而且随着光热系统容量及规模的增大，所需要的镜场面积及吸热塔的高度都将大幅提升，这将在一定程度上大大增加电站的初始投资或后期改造费用，甚至导致部分电站不再具备与太阳能热发电系统实现联合循环的基本条件。实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的在于：提出一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，无需对吸热塔进行单独设计与建设，无需规划单独的大面积的区域布置镜场。
[0008] 本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：
[0009] 一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，包括燃煤电站和塔式太阳能热发电系统，燃煤电站具有烟囱，塔式太阳能热发电系统具有太阳能吸热器和太阳能镜场，太阳能吸热器布置于烟囱上，太阳能镜场布置于烟囱四周或单侧的燃煤电站地面或建筑物顶部。
[0010] 作为选择，太阳能吸热器沿烟囱外壁面进行圆周式连续布置或多区域分开布置。
[0011] 作为选择，太阳能吸热器附近区域的烟囱壁面设置有太阳能镜场反射光斑防护装置。作为进一步选择，太阳能镜场反射光斑防护装置包括沿烟囱壁面固定的防护板，防护板与烟囱壁面间留有间隙。作为进一步选择，防护板为压型板。
[0012] 作为选择，太阳能吸热器上升管及下降管沿烟囱壁外侧上下走向布置和固定，并与燃煤电站燃煤机组系统实现互补连接。
[0013] 作为选择，太阳能吸热器采用圆周式或面式管屏结构，太阳能镜场采用定日镜。
[0014] 作为进一步选择，布置于燃煤电站地面的太阳能镜场的定日镜面积大于布置于建筑物顶部的太阳能镜场的定日镜面积。
[0015] 前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案：如本实用新型，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。
[0016] 本实用新型中各零件的作用如下：
[0017] 该专利适用于太阳能热发电系统与燃煤电站联合循环发电或供热的方式，其中太阳能热发电系统采用塔式技术，吸热器采用圆周式或面式管屏结构，镜场聚光设备采用定日镜，燃煤电站烟气排放采用高烟囱排放方式。
[0018] 本专利将塔式太阳能热发电系统布置于电站厂区内，充分利用了电厂的土地资源和建筑顶部空间。将太阳能吸热塔与电站烟囱进行一体化布置设计。对于塔式太阳能系统，不再单独设计和搭建吸热塔，而是根据太阳能镜场布置需求将吸热器安装于烟囱高处。烟囱在满足电站烟气高空排放需求的同时，也作为塔式太阳能系统的吸热塔。如此布置设计可以降低初始投资，节约成本。太阳能镜场设备布置于烟囱四周或单侧拥有较大面积和开阔空间的地面或建筑物顶部，比如锅炉房顶部，储煤场顶部等，如此布置可以克服电站可利用土地面积有限的问题，充分提高电站土地使用率。太阳能吸热器受热面根据镜场分布情况沿烟囱外壁面进行圆周式连续布置或多区域分开布置。吸热器具体安装高度根据太阳能系统技术要求而定。
[0019] 在镜场系统运行过程中，如定日镜发生故障或跟踪误差等事故，会引起定日镜的反射光斑溢出，如此会使光斑直接照射到吸热器附近区域的烟囱表面。烟囱为混凝土结构，其筒外壁无法承受高温，如长时间照射，必然会对其安全性产生影响，因此该专利在吸热器受热面的周边烟囱表面增加了太阳能镜场反射光斑防护装置。
[0020] 太阳能镜场反射光斑防护装置采用空气层+防护板的技术方案对吸热器附近区域的烟囱壁面进行保护，沿吸热器附近烟囱区域的环形壁面固定防护板，用于避免溢出的光斑直接照射至烟囱外表面。防护板与烟囱壁外侧预留一定空间，如此可利用高空中空气在空间内的自身流动实现对流散热，将承受高温辐射的防护板热量带走。防护板采用耐高温、抗腐蚀性能好且具有高反射率的压型板，压型板通过支架固定于沿烟囱壁外侧布置的预埋件上。在高空强风作用下，同等厚度的压型板较平板具有更强的刚度和风载承受力，在一定程度上可以降低防护板厚度和整体重量。
[0021] 本实用新型的有益效果：该专利将塔式太阳能热发电系统布置于燃煤电站厂区内，对于吸热塔采用与电站烟囱一体化的布置设计，不再单独设计建设，对太阳能热发电系统而言可以降低初始投资，节约成本；通过将太阳能镜场设备布置于烟囱四周或单侧拥有较大面积和开阔空间的地面或建筑物顶部，则可以充分利用电站的土地资源，最大化的提高电站的土地使用率。附图说明
[0022] 图1是本实用新型实施例的立面布置结构示意图；
[0023] 图2是本实用新型实施例的平面布置结构示意图；
[0024] 图3是本实用新型实施例的防护板布置的立面结构示意图；
[0025] 图4是本实用新型实施例的防护板布置的剖面结构示意图；
[0026] 图5是图4中I部放大图；
[0027] 图6是图5的P-P剖视图；
具体实施方式
[0029] 下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
[0030] 参考图1-6所示，一种适用于光煤互补电站的塔式太阳能系统，包括燃煤电站和塔式太阳能热发电系统，燃煤电站具有电站烟囱2，塔式太阳能热发电系统具有太阳能吸热器3和太阳能镜场(包括小面积定日镜1-1和大面积定日镜1-2)，太阳能吸热器3布置于烟囱上，太阳能镜场布置于电站烟囱2四周或单侧的燃煤电站地面或电站建筑物5顶部。该方案中，太阳能热发电系统采用塔式技术路线，其系统设备布置于燃煤电站厂区内；太阳能吸热器3与电站烟囱2进行一体化布置设计，如图1所示；其中，电站烟囱2采用混凝土结构，在太阳能吸热器3安装标高处的电站烟囱2壁面外侧设计布置有预埋件6，用于太阳能吸热器3的搭建、钢构的固定及受热面的安装；预埋件6的布置数量及位置根据太阳能吸热器3安装需要确定；太阳能吸热器3在安装标高处沿电站烟囱2外壁面进行布置，其受热面采用圆周式连续布置或多区域分开布置，其布置结构型式根据太阳能镜场分布情况确定。
[0031] 太阳能镜场设备-定日镜布置于电站烟囱2四周或单侧拥有较大面积和开阔空间的地面或电站建筑物5的顶部，比如锅炉房顶部，储煤场顶部等，如图2所示；采用多规格定日镜的组合镜场，布置于电站建筑物5顶部的定日镜采用小面积规格定日镜1-1(例如，规格为2m2,3m2,5m2等)，布置于地面上的定日镜采用则采用大面积规格定日镜1-2(例如，规格为60m2，90m2，100m2或120m2等)。布置于电站建筑物5顶部的定日镜采用小面积规格定日镜，一是可以减轻电站建筑物5顶部局部承载负荷，利于其承载的平均化和结构设计的合理化；二是可以减小定日镜高空所受风载，利于其安全、稳定运行。布置于地面的定日镜采用大面积规格定日镜以降低单位造价。对于电站建筑物5，如顶部标高较高，可在其顶部四周布置防风墙，用于减小定日镜1-1高空所受风载和保证其安全、稳定运行。
[0032] 为避免镜场反射至受热面的光斑溢出而引起烟囱壁温超温坡坏，采用空气层+防护板4的技术方案对太阳能吸热器3附近区域的电站烟囱2烟囱壁面进行壁温超温保护。防护板4采用耐高温、抗腐蚀性能好且具有高反射率的压型板，通过自攻螺钉9安装于支架上；支架由支撑角钢7和支撑圆钢8组装而成，并沿电站烟囱2壁面外侧与预埋件6进行焊接固定，如图6所示；防护板4通过支架安装于太阳能吸热器3附近区域，与电站烟囱2的壁面外侧设计有气流流通空间，如图5所示，可利用高空气流自身流动实现对流散热；太阳能吸热器3的上升管及下降管10沿电站烟囱2外侧上下走向布置和固定，与燃煤机组系统实现光煤互补连接。
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