[實用新型]可全天連續(xù)運行的太陽能與生物質(zhì)互補(bǔ)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520382402.2
• 申請日: 2015-06-04
• 公開（公告）號: CN204921167U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉啟斌;白章;金紅光;孫杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C6/18;F02C3/28;F02C3/24;F01K23/10;C10J3/20;C10J3/86;C10J3/66;C10J3/84;C10B53/02;C10B53/04;C10B49/14;F24J2/10;F24J
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及多種能源互補(bǔ)利用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種可全天連續(xù)運行的太陽能與生物質(zhì)互補(bǔ)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為應(yīng)對經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代文明的高速發(fā)展，能源需求量將逐年擴(kuò)大，有限的化石能源儲量將制約人類文明的發(fā)展進(jìn)程，同時由于大量燃用化石能源所導(dǎo)致的環(huán)境污染等問題也亟待解決。為此在實現(xiàn)現(xiàn)有化石能源高效和清潔利用的同時，大力開發(fā)太陽能和生物質(zhì)等清潔能源，以逐步替代化石能源成也為解決當(dāng)前能源與環(huán)境協(xié)調(diào)相容和實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

太陽能作為一種清潔的可再生能源，以輻射的形式投射至地球表面，是人類可以利用的最豐富的能源，具有一些普通能源無法比擬的優(yōu)點，如清潔、資源量巨大等。地球每年接收的太陽能總量達(dá)到1×10¹⁸kWh，相當(dāng)于1.3×10¹⁴噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在美國西南部、非洲、澳大利亞和中國西部等地區(qū)的太陽能資源均非常豐富。其中，基于太陽能光熱利用方式的太陽能光熱發(fā)電技術(shù)已進(jìn)入商業(yè)化運營階段。根據(jù)太陽能聚光方式的不同可分為線聚光和點聚光兩大類，拋物槽式和線性菲涅爾集熱裝置采用的是太陽能線聚光技術(shù)，其聚光比相對較低，所能達(dá)到的集熱溫度也相應(yīng)較低；而碟式和塔式集熱裝置采用的是太陽能點聚光技術(shù)，雙軸跟蹤，聚光比高，最高集熱溫度能超過1000℃。

常規(guī)槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)通常以導(dǎo)熱油作為中間導(dǎo)熱介質(zhì)，受導(dǎo)熱油高溫分解特性的限制，系統(tǒng)的集熱溫度在400℃以下，并直接影響到所配套的汽輪發(fā)電機(jī)組的循環(huán)熱效率，而采用點聚光形式的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)則以高溫融鹽作為導(dǎo)熱介質(zhì)，目前工作溫度能提升至560℃左右，但總體而言系統(tǒng)的發(fā)電效率仍偏低。另外，由于太陽能具有間歇性供應(yīng)等特性，因此太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中通常需配套儲能蓄熱裝置，以延長機(jī)組的運行時間，以塔式太陽能熱發(fā)電站為例，其連續(xù)運行時間約為14～15小時，受儲能成本及蓄熱裝置保溫特性等因素的影響，難以保證太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的全天連續(xù)運行。

為了提高太陽能的凈發(fā)電效率和實現(xiàn)機(jī)組的連續(xù)穩(wěn)定運行，現(xiàn)已開發(fā)出多種太陽能與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)相集成的互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)，主要的互補(bǔ)方式包括以下兩種：1、利用線性聚光裝置與底部朗肯循環(huán)相結(jié)合，用于完成蒸汽部分的預(yù)熱或蒸發(fā)，以提高機(jī)組的發(fā)電容量；2、利用塔式點聚光集熱技術(shù)與頂部布雷頓循環(huán)相結(jié)合，將經(jīng)壓氣機(jī)加壓后的空氣加熱至800～1000℃，而后再送入燃燒室，以此減少化石能源的消耗。另外，利用塔式聚焦產(chǎn)生的高溫太陽能驅(qū)動生物質(zhì)等固體碳?xì)淙剂蠚饣以俳柚?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)高效利用的技術(shù)方案也已被提出，通過將太陽能轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)化學(xué)能后，再實現(xiàn)化學(xué)能的高效轉(zhuǎn)化。

經(jīng)過相關(guān)的計算和模擬分析得出上述利用方案在提升太陽能熱利用效率方面具有很大的潛力，但同時，我們也需明確上述技術(shù)方案的不足之處，對于利用高溫太陽能與布雷頓頂循環(huán)相結(jié)合以加熱壓縮空氣的互補(bǔ)形式，不僅仍需消耗大量的天然氣等化石能源，同時因集熱溫度過高，難以通過蓄熱的方式在夜間實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的互補(bǔ)運行。對于利用高溫太陽能驅(qū)動生物質(zhì)氣化，進(jìn)而發(fā)電的互補(bǔ)方式，雖然系統(tǒng)均使用清潔的可再生能源，但仍然無法克服高溫儲能這一難題。

因此，在實現(xiàn)太陽能的高效利用和系統(tǒng)連續(xù)運行等方面，還需要開展大量的相關(guān)研究工作。

實用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種可全天連續(xù)運行的太陽能與生物質(zhì)互補(bǔ)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，以滿足利用太陽能全天連續(xù)地將生物質(zhì)等固體碳?xì)淙剂螦轉(zhuǎn)化為可供燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)使用的優(yōu)質(zhì)燃料，同時通過該系統(tǒng)也能夠適用于煤炭等其他碳?xì)涔腆w碳?xì)淙剂螦。

(二)技術(shù)方案