[發明專利]一種太陽能輔助再熱過熱熱力發電系統及減排擴容方法

在審

• 申請號: 201410710318.9
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104454409A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張良;張曉鵬;華蒙;王宇飛;陸海;范利武;俞自濤;胡亞才
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01D15/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及熱力發電系統及太陽能技術，尤其涉及一種太陽能輔助再熱過熱熱力發電系統及減排擴容方法。

背景技術

我國鍋爐以燃煤為主，其中燃煤電站鍋爐近年來向大容量、高參數方向快速發展，無論是生產制造還是運營管理均已接近國外先進水平;而燃煤工業鍋爐保有量大、分布廣、能耗高、污染重，能效和污染控制整體水平與國外相比有一定的差距，節能減排潛力巨大。截至2012年底，我國在用燃煤工業鍋爐達46.7萬臺，總容量達178萬蒸噸，年消耗原煤約7億噸，占全國煤炭消耗總量的18%以上。

隨著全球環境保護意識的不斷提高，節能減排戰略的不斷深入，工業排放標準越來越嚴格。大型燃煤電站通過“近零排放”技術，已實現對SO_x,?NO_x,粉塵等污染物減排的有效控制。然而，隨著全球溫室氣體排放公約的逐步實施，傳統燃煤電站仍然面臨CO₂減排的挑戰。

而且，更值得注意的是，“近零排放”技術目前僅僅在大電站得到推廣，對于300MW及以下燃煤機組的排放問題，目前并沒有達到天然氣標準。值得指出的是，目前我國大多數燃煤工業鍋爐容量較小，單臺平均容量僅為3.8噸/時，其中2噸/時以下臺數占比達66.5%，10噸/時以下的燃煤工業鍋爐大多沒有配置有效的除塵裝置，基本沒有脫硫脫硝設施，排放超標嚴重，其污染排放問題亟待解決。“上大壓小”、新型節能鍋爐替代現有低效鍋爐等是解決當前小鍋爐污染排放采取的主要手段和方法。

然而，由于煤炭是一種全碳基化石燃料，現有的技術思路仍然無法實現對CO₂排放的有效減少。即使采用CO₂吸收技術，如何處理回收的CO₂也是面臨的一個重大挑戰。因此，最終實現CO₂的減小只能通過新能源替代技術和提高系統能效兩種途徑實現。

太陽能作為一種清潔可再生的能源，由于其能量密度較低，投資成本較高，經濟性是其發展面臨的主要阻力，但其在減少污染物排放具有重要意義。而與此同時，對現有小型電站進行淘汰也面臨重大資產損耗問題，如何利用現有燃煤電站的系統設備，結合太陽能技術實現對現有機組污染物排放達標的同時，提高太陽能利用的經濟性，具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種太陽能輔助再熱過熱熱力發電系統及減排擴容方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種太陽能輔助再熱過熱熱力發電系統包括鍋爐、煙氣過熱器、太陽能過熱器、太陽能再熱器、煙氣再熱器、汽輪機、發電機、冷凝器、循環泵；鍋爐、煙氣過熱器、太陽能過熱器、汽輪機、冷凝器、冷凝器、鍋爐順次連接構成環路，汽輪機低壓缸入口、太陽能再熱器、煙氣再熱器、汽輪機高壓缸出口順次連接構成環路，汽輪機與發電機相連。

另一種太陽能輔助再熱過熱熱力發電系統包括鍋爐、煙氣過熱器、太陽能過熱器、太陽能再熱器、煙氣再熱器、汽輪機、發電機、冷凝器、循環泵、過熱蒸汽流量調節器、再熱蒸汽流量調節器；煙氣過熱器與太陽能過熱器并聯后一端經汽輪機、冷凝器、循環泵、鍋爐、過熱蒸汽流量調節器一端順次相連，過熱蒸汽流量調節器另一端與煙氣過熱器與太陽能過熱器并聯后另一端相連，太陽能再熱器與煙氣再熱器并聯后一端經再熱蒸汽流量調節器與汽輪機高壓缸出口相連，另一端與汽輪機低壓缸出口相連，汽輪機與發電機相連。

所述的太陽能過熱器和太陽能再熱器采用直接聚光蓄熱或間接聚光蓄熱兩種結構；直接聚光蓄熱結構包括過熱/再熱換熱管、蓄熱介質本體、吸熱腔和聚光鏡場；蓄熱介質本體內部裝有過熱/再熱換熱管，蓄熱介質本體的一端設有吸熱腔，聚光鏡場將太陽光聚焦到吸熱腔內；間接聚光蓄熱結構包括過熱/再熱換管、蓄熱介質本體、吸熱腔和聚光鏡場、蓄熱加熱管、太陽能回路連接管；蓄熱介質本體內部分別裝有過熱/再熱換熱管和蓄熱加熱管；吸熱腔通過太陽能回路連接管與蓄熱加熱管構成循環回路；聚光鏡場將太陽光聚焦到吸熱腔內。所述的太陽能過熱器和太陽能再熱器為500℃~1300℃高溫太陽能蓄熱器，蓄熱工質包括高溫熔巖和石墨。