[發(fā)明專利]一種太陽能與化石燃料電站互補循環(huán)的方法及其裝置

有效

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• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103089558A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 奚正穩(wěn);丁路;聶立;冉燊銘;李有霞
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F22B1/00;F24J2/06;F24J2/46
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;錢成岑

技術領域

本發(fā)明屬于太陽能熱利用領域。

背景技術

由于太陽能具有間歇性和不確定性等特點，采用太陽能光熱發(fā)電技術的電站，通常需要采用與化石燃料聯(lián)合循環(huán)或依靠儲熱的方式確保光熱電站的穩(wěn)定運行。目前，太陽能與化石燃料聯(lián)合循環(huán)方式通常按如下方式進行：將太陽能光熱系統(tǒng)作為整個電站的一級加熱設備，當有太陽時，工質(zhì)先經(jīng)過將太陽能加熱器進行升溫，再進入到化石燃料鍋爐中繼續(xù)加熱升溫，然后進入汽輪機做功發(fā)電，當沒有太陽時，則切掉太陽能全部采用化石燃料發(fā)電，這種聯(lián)合循環(huán)方式通常稱之為互補發(fā)電方式。在太陽能與化石燃料電站的實際運行中，存在太陽能光熱側效率不高的問題，而且，通常會由于太陽每天日照時間有限性、日照強度不穩(wěn)定性和不可控性等原因導致聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中的化石燃料電站鍋爐等設備因為應對太陽能光熱系統(tǒng)較大的波動起伏，而系統(tǒng)調(diào)節(jié)頻繁，存在安全性等問題。

常規(guī)的互補循環(huán)方式如圖1所示。常規(guī)互補方案中為了保證化石燃料機組的快速調(diào)節(jié)性，通常與燃油或燃氣電站互補運行，由于太陽能的波動性和不可控制性，使這種設計方案在實際項目中難具有可操作性；由于化石燃料機組對補入的太陽能功率有一定的限制，當太陽能輻射較低補入化石燃料機組的功率不能滿足最低要求，使太陽能側不能被利用，當太陽輻射能超過最高補入功率時，此時這些太陽能就被浪費了。同時在運行中，常規(guī)的太陽能熱力系統(tǒng)從完全冷卻到恢復運行，為避免厚壁熱力裝置的熱應力過大，其加熱速度緩慢，使得太陽能熱力系統(tǒng)啟動時間增加，降低了有效利用時間，不利于提高太陽能利用效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提出一種能夠提高太陽能的有效利用時間，太陽能光熱側效率更高，能夠滿足化石燃料機組的安全、可實施運行的太陽能與化石燃料電站互補循環(huán)的方法及其裝置。

本發(fā)明目的通過下述技術方案來實現(xiàn)：

一種太陽能與化石燃料電站互補循環(huán)的方法，采用由化石燃料熱力系統(tǒng)和太陽能熱力系統(tǒng)組成的聯(lián)合循環(huán)方式，所述太陽能熱力系統(tǒng)采用帶儲熱裝置的閉式循環(huán)，并與化石燃料熱力系統(tǒng)的鍋爐給水換熱，該進行換熱的換熱裝置與化石燃料熱力系統(tǒng)的鍋爐給水加熱裝置串聯(lián)，且：

當太陽能輻射較低，所述太陽能熱力系統(tǒng)補入所述化石燃料熱力系統(tǒng)的功率不能滿足最低要求時，所述太陽能熱力系統(tǒng)內(nèi)的全部熱工質(zhì)先進入所述儲熱裝置儲存，待太陽能輻射滿足要求時，所述熱工質(zhì)再進入所述換熱裝置與所述化石燃料熱力系統(tǒng)的鍋爐給水換熱；

當太陽能輻射較高，所述太陽能熱力系統(tǒng)補入所述化石燃料熱力系統(tǒng)的功率能滿足最低要求時，所述太陽能熱力系統(tǒng)內(nèi)的全部工質(zhì)經(jīng)所述儲熱裝置緩沖后進入所述換熱裝置與所述化石燃料熱力系統(tǒng)的鍋爐給水換熱；

當太陽能輻射太高，所述太陽能熱力系統(tǒng)補入所述化石燃料熱力系統(tǒng)的功率超過最高要求時，所述太陽能熱力系統(tǒng)內(nèi)的部分工質(zhì)由所述儲熱裝置截留儲存，其余工質(zhì)經(jīng)所述儲熱裝置進入所述換熱裝置與所述化石燃料熱力系統(tǒng)的鍋爐給水換熱；

當太陽能輻射降低到所述太陽能熱力系統(tǒng)不能滿足最低的循環(huán)要求時，所述太陽能熱力系統(tǒng)所有設備停運備用，且在此備用期間，所述工質(zhì)全部保留在所述太陽能熱力系統(tǒng)內(nèi)，直至太陽能輻射滿足最低循環(huán)要求后所述太陽能熱力系統(tǒng)重新啟動。

作為優(yōu)選方式，所述儲熱裝置采用蒸汽儲熱方式。

作為優(yōu)選方式，當太陽能輻射降低到所述太陽能熱力系統(tǒng)不能滿足最低的循環(huán)要求時，所述工質(zhì)全部保留并注滿在所述太陽能熱力系統(tǒng)的厚壁熱力設備內(nèi)。

作為優(yōu)選方式，在太陽能輻射降低到所述太陽能熱力系統(tǒng)不能滿足最低的循環(huán)要求之前，所述儲熱裝置開始截留部分工質(zhì)，使得太陽能輻射降低到所述太陽能熱力系統(tǒng)不能滿足最低的循環(huán)要求時，所述太陽能熱力系統(tǒng)的厚壁熱力設備內(nèi)已注滿工質(zhì)。

作為優(yōu)選方式，所述太陽能熱力系統(tǒng)重新啟動前，對其中太陽能吸熱器受熱面進行干燒預熱。

一種太陽能與化石燃料電站互補循環(huán)裝置，由化石燃料熱力系統(tǒng)和太陽能熱力系統(tǒng)組成，所述太陽能熱力系統(tǒng)采用帶儲熱裝置及其儲熱調(diào)節(jié)控制裝置的閉式循環(huán)，并與化石燃料熱力系統(tǒng)的鍋爐給水換熱，該進行換熱的換熱裝置與化石燃料熱力系統(tǒng)的鍋爐給水加熱裝置串聯(lián)。

作為優(yōu)選方式，所述太陽能熱力系統(tǒng)包括太陽能吸熱器、儲熱裝置和換熱裝置，其內(nèi)工質(zhì)沿太陽能吸熱器、儲熱裝置和換熱裝置方向構成閉式循環(huán)，所述儲熱調(diào)節(jié)控制裝置為設于所述儲熱裝置與所述太陽能吸熱器、換熱裝置之間的儲熱裝置自動調(diào)節(jié)閥，所述換熱裝置與化石燃料熱力系統(tǒng)的鍋爐給水換熱。