[發明專利]應用于火力發電機組的太陽能集熱儲能回熱加熱系統

無效

• 申請號: 201010153115.6
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101846044A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 潘垣;張燕平;黃樹紅;李建蘭;許國良;明廷臻
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01D15/10;F22B1/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本發明涉及火力發電機組節能減排領域，具體涉及一種應用于火力發電機組的太陽能集熱儲能回熱加熱系統。

背景技術

火力發電是利用化石燃料在鍋爐中燃燒產生的熱量生產過熱蒸汽，并用于汽輪發電機組發電的發電技術；其發電效率可達40％。目前在我國電源結構中，火電設備容量占總裝機容量的75％以上，估計2050年前我國煤電占發電量的比例將一直維持在70％以上。在煤炭資源日益消耗、電煤供應日益緊張、環境壓力日益增大的嚴峻形勢下，加強研亢解決燃煤發電機組節能、減排問題已成為保障我國經濟可持續發展的關鍵問題之一。

現代火力發電機組由燃煤鍋爐、汽輪機、發電機、凝汽器、凝結水泵、低壓加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器等組成。一般配置三個高壓加熱器、四個低壓加熱器。加熱器的作用是：利用汽輪機的抽汽加熱主凝結水，提高鍋爐的給水溫度，降低鍋爐中的換熱溫差，提高發電效率。每個加熱器利用一段汽輪機的回熱抽汽作加熱介質。若能利用外部熱源加熱主凝結水，在保證鍋爐給水溫度的前提下，減少部分汽輪機的回熱抽汽，將使單位工質的做功能力提高，減少單位發電的煤耗量。

近年來，太陽能以其獨具的普遍性、開發利用的清潔性，使許多發達國家都把太陽能等可再生能源從原來的補充能源上升到戰略替代能源的地位。太陽能熱發電是太陽能利用中的重要項目，太陽能熱發電主要包括三類：槽式熱發電系統、碟式熱發電系統和塔式熱發電系統。槽式熱發電系統是目前最成熟、成本最低的太陽能熱發電技術，全球已有多家商業化運行的槽式電站。碟式熱發電系統和塔式熱發電系統的聚光比高，容易達到較高的工作溫度，接收器散熱面積相對較小，可以得到較高的光熱轉換效率和發電效率，但是這兩類電站的投資成本較高，其推廣應有還需要一段時間。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種應用于火力發電機組的太陽能集熱儲能回熱加熱系統，用于生產合乎要求的蒸汽，并替換火電機組中的某一級回熱抽汽，減少火電機組的發電煤耗率和CO₂排放量。

本發明的目的是這樣實現的：

在不改變原有火力發電機組熱力系統結構的基礎上，通過少量的切換閥門操作，利用太陽能集熱場生產的蒸汽替換某臺加熱器的回熱抽汽，通過減少汽輪機的回熱抽汽量，使汽輪機在同樣的發電功率下少耗新蒸汽，從而減少工質在鍋爐中的吸熱量，使單位發電的煤耗量降低，實現火電機組節能減排的目標。

考慮到太陽能場需要一定的占地面積，同時要保證汽輪機工作在最佳的狀況，不宜對過多的加熱器的加熱蒸汽進行替換。可根據對火電機組各加熱器所利用的回熱抽汽的溫度水平分析，選取某一級加熱器的回熱抽汽進行替換。

本發明由太陽能集熱場、油泵、換熱器、蓄熱器、閥門組成，其特征在于：

1、太陽能集熱場可采用拋物面槽式太陽能集熱場、拋物碟式太陽能集熱場或塔式太陽能場；

2、太陽能場采用二回路方案，利用導熱介質吸收太陽能的輻射能量，再利用導熱介質在換熱器中加熱蒸汽；

3、為保證蒸汽供應的穩定性，太陽能場具有一定的儲熱能力，在太陽能輻射能量充足時將多余的能量儲存在蓄熱器中，當太陽能輻射能量不足時，蓄熱器放出熱量，彌補太陽能輻射能量的不足；

5、太陽能場的吸熱工質采用導熱油，蓄熱器的蓄熱介質可采用導熱油或硝酸鹽；

6、太陽能場生產蒸汽的工質來源于給水泵中間抽頭；

7、機組現有回熱抽汽與太陽能場生產蒸汽通過閥門進行切換，在輻射能量滿足要求時切換為太陽能場供應加熱器的加熱蒸汽，否則仍由原機組汽輪機的回熱抽汽供應加熱器的加熱蒸汽。

具體地說，

本發明設置有太陽能集熱儲能回熱加熱系統，其應用對象為火力發電機組；太陽能集熱儲能回熱加熱系統和火力發電機組相互連接；

太陽能集熱儲能回熱加熱系統包括換熱器、油泵、太陽能集熱場、蓄熱器、切換閥；

換熱器、油泵、太陽能場、蓄熱器和換熱器前后依次閉環連接，換熱器的工質輸入端與火力發電機組給水泵的中間抽頭連接；換熱器的工質輸出端與火力發電機組的某一級回熱抽汽管道連接。

本發明的有益效果包括：

1、在不改變火電機組系統結構的情況下，利用太陽能集熱場生產的蒸汽替換某臺加熱器對應的回熱抽汽，將使汽輪機的回熱抽汽量減少，使1kg新蒸汽的做功能力增加，因此在滿足相同發電功率的情況下，可使汽輪機的新蒸汽量減少，即降低燃煤鍋爐的熱負荷，從而降低發電機組的煤耗量，實現燃煤機組的節能減排。