[發(fā)明專利]一種太陽能協(xié)同汽輪發(fā)電機(jī)組二次再熱系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107842400A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建蘭;范世望;吳至易;李元元;陳永照
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);上海汽輪機(jī)廠有限公司
• 主分類號: F01K3/18
• 分類號: F01K3/18;F01K13/02;F01D15/10;F03G6/06
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 張彩錦,曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電領(lǐng)域，更具體地，涉及一種太陽能協(xié)同汽輪發(fā)電機(jī)組二次再熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太陽能作為新能源開發(fā)利用中的一個重要形式，具有廣闊的應(yīng)用前景。我國具有豐富的太陽能資源可以利用，太陽能具有多種優(yōu)勢：能源可再生、無污染無排放、總能量大等。目前我國70％以上電力來自燃煤電廠，存在巨大的節(jié)能減排需求。因此，“太陽能熱與化石燃料互補(bǔ)發(fā)電等創(chuàng)新性研究取得進(jìn)展”是《太陽能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)計(jì)劃》的明確規(guī)劃目標(biāo)。

在燃煤電站中，再熱技術(shù)是利用爐膛煙氣溫度加熱已經(jīng)在汽輪機(jī)中做過功的蒸汽，使其溫度升高后再次進(jìn)入汽輪機(jī)中繼續(xù)做功。通過再熱可以提高機(jī)組循環(huán)效率并降低末級排汽濕度，提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性及安全性。目前，燃煤機(jī)組普遍都采用了一次再熱技術(shù)。隨著國家對燃煤電站節(jié)能減排要求的提高，二次再熱技術(shù)開始得到重視，目前，在1000MW等超超臨界機(jī)組的新機(jī)組中，二次再熱機(jī)組已經(jīng)開始得到實(shí)施，取得了顯著高于一次再熱機(jī)組的熱效率，但是，目前二次再熱技術(shù)由于鍋爐管道布置復(fù)雜，要求鍋爐重新設(shè)計(jì)，且需要大量爐膛受熱面積，成本高，增加機(jī)組成本。

將太陽能和燃煤電站協(xié)同運(yùn)行，可以減少燃煤電站的煤耗率，是實(shí)現(xiàn)燃煤電站節(jié)能減排的有效途徑之一，目前，有研究將太陽能通過并聯(lián)或串聯(lián)的方式與鍋爐或給水系統(tǒng)進(jìn)行集成，但是這些協(xié)同方式中太陽能熱電效率較低，且協(xié)同系統(tǒng)對鍋爐汽水系統(tǒng)或汽輪機(jī)運(yùn)行造成不良影響，目前關(guān)于太陽能耦合燃煤電站的研究中還沒有關(guān)于太陽能二次再熱協(xié)同燃煤電站的研究，由此，本發(fā)明提供一種太陽能協(xié)同汽輪發(fā)電機(jī)組二次再熱系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種太陽能協(xié)同汽輪發(fā)電機(jī)組二次再熱系統(tǒng)，通過采用太陽能再熱模塊對汽輪發(fā)電機(jī)組中的蒸汽二次再熱，由此解決采用鍋爐二次加熱復(fù)雜的管道布置和爐膛受熱面積大的技術(shù)問題，同時降低低壓缸排氣濕度，提高低壓缸絕對效率，提高太陽能光電效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種太陽能協(xié)同汽輪發(fā)電機(jī)組二次再熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括太陽能再熱模塊、低壓缸、中壓缸、高壓缸和發(fā)電機(jī)，其特征在于，

所述中壓缸連接所述高壓缸和低壓缸，所述太陽能再熱模塊連接在所述中壓缸和低壓缸之間，所述發(fā)電機(jī)與所述低壓缸相連，所述中壓缸中的排汽經(jīng)過所述太陽能再熱模塊加熱后完成太陽能二次再熱過程，經(jīng)過該二次再熱后的蒸汽被送入所述低壓缸中，隨后被送至所述發(fā)電機(jī)并用于發(fā)電，由此提高該發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率；

其中，所述太陽能再熱模塊包括太陽能集熱場、冷泵熱泵和換熱器，所述太陽能集熱場一端連接所述冷泵，另一端連接所述熱泵，且該冷泵與熱泵同時與所述換熱器連接，另外，所述冷泵與所述換熱器設(shè)置有冷緩沖罐，所述太陽能集熱場和所述熱泵之間設(shè)置有熱緩沖罐。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述太陽能集熱場中設(shè)置有輻射強(qiáng)度傳感器，所述太陽能集熱場與所述熱緩沖罐之間設(shè)置有第一溫度傳感器，所述換熱器與所述低壓缸之間設(shè)置有第二溫度傳感器，所述發(fā)電機(jī)上設(shè)置有功率傳感器。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述太陽能集熱場優(yōu)選采用槽式、塔式或菲涅爾式。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述太陽能集熱場的傳熱介質(zhì)優(yōu)選采用熔鹽。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述冷泵、熱泵、冷緩沖罐、熱緩沖罐分別優(yōu)選采用熔鹽冷泵、熔鹽熱泵、熔鹽冷緩沖罐和熔鹽熱緩沖罐。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

1、本發(fā)明通過太陽能再熱模塊加熱中壓缸排汽溫度的方式，提高了汽輪發(fā)電機(jī)組中蒸汽的溫度，從而降低低壓缸排氣濕度，最終使得低壓缸的絕對效率提高，太陽能的光電效率提高；

2、本發(fā)明的系統(tǒng)中采用冷緩沖罐和熱緩沖罐儲熱，一方面調(diào)節(jié)太陽能集熱場工質(zhì)流量以保證進(jìn)入熱緩沖罐的導(dǎo)熱介質(zhì)溫度穩(wěn)定，另一方面根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率調(diào)節(jié)進(jìn)入換熱器的導(dǎo)熱介質(zhì)流量以保證二次再熱后蒸汽溫度穩(wěn)定，從而保證整個機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行；

3、本發(fā)明通過采用輻射強(qiáng)度傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和功率傳感器，分別采集各個傳感器測量的數(shù)據(jù)反饋給控制中心后，調(diào)節(jié)太陽能再熱模塊中的導(dǎo)熱介質(zhì)流量，保證二次再熱蒸汽的穩(wěn)定；

4、本發(fā)明通過采用太陽能再熱模塊對汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行二次再熱，高效利用了太陽能進(jìn)行發(fā)電，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低，占地面積低于獨(dú)立太陽能電站，適合太陽能資源豐富地區(qū)的大規(guī)模燃煤發(fā)電行業(yè)。

附圖說明