[发明专利]注蒸汽式的太阳能与火电站互补发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及互补发电系统和太阳能利用技术领域，尤其涉及一种太阳能产生过热蒸汽注入汽轮机中间级膨胀做功的注蒸汽式的太阳能与火电站互补发电系统。

背景技术

我国燃煤火电站技术成熟，经济性好，其发电量占全国总发电量的四分之三以上，但近年来国际上对温室效应和环境问题日益关注，为实现国家“节能减排”的目标，常规燃煤火电站亟需寻找新的方式降低能耗和碳排放。

同时，21世纪，世界能源将从以化石能源为主，向化石燃料、核能、太阳能、可再生能源等不断变化的多元化能源结构转变。特别是太阳能具有分布广泛，储量无限，开采利用清洁等优点引起了人们的广泛关注，其中，槽式太阳能热发电技术相对成熟，已经实现商业化运营，但由于导热油物性的限制，抛物槽式太阳能单独热发电系统的主蒸汽参数较低，与之匹配的小机组热经济性较差，在相当长一段时间内，其大规模开发利用成本仍然很高，在经济上无法与常规的化石能源相匹敌，并且还存在不连续与不稳定性等问题。因此，高效、低成本太阳能的利用成为当今能源动力领域研究的热点与前沿课题。

太阳能与化石能源互补的利用模式可以改善单独燃煤电厂的环境污染问题，并通过成熟的常规发电技术，降低开发利用太阳能的技术和经济风险。如专利申请号为200810104285.8提出了利用太阳能加热回热系统中给水加热器的疏水，变为蒸汽后返回给水加热器放热，专利申请号为200810104848.3的专利提出了利用太阳能直接加热锅炉给水，专利申请号为200810104849.8的专利提出了分流部分回热系统给水进入太阳能集热器生成蒸汽，注入给水加热器加热剩余锅炉给水，以上方式可节省蒸汽抽汽，有效增加系统出功，且无需蓄能，只需根据太阳辐照降低情况而适时减少进入太阳能集热器中的给水流量，启用原有汽轮机抽汽提供其余热量。但辐照变化时给水加热器中给水流量频繁变化，汽轮机各级抽汽也相应变化，不利于回热系统的稳定运行。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供注蒸汽式的太阳能与化石燃料互补发电的系统，使燃煤火电站扩容降耗，解决太阳能不稳定不连续的问题，有利于太阳能技术的大规模推广应用。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种注蒸汽式的太阳能与火电站互补发电系统，该系统包括第一抛物槽式太阳能集热器17、太阳能蒸汽发生器14、分流器18、第二抛物槽式太阳能集热器16、太阳能过热器15、混合器19、太阳能预热器13、燃煤锅炉1、发电机5，以及蒸汽轮机的高压缸2、中压缸3和低压蒸缸4，其中：

导热油经第一抛物槽式太阳能集热器17加热后进入太阳能蒸汽发生器14，将太阳能蒸汽发生器14中的给水加热至饱和状态，因换热而温度下降的导热油经分流器18分流，一部分进入第二抛物槽式太阳能集热器16吸热升温，进入太阳能过热器15将太阳能过热器15中的给水加热至过热状态，然后该部分导热油与其余部分导热油经混合器19混合进入太阳能预热器13，加热太阳能预热器13中的给水；

给水经太阳能预热器13、太阳能蒸汽发生器14和太阳能过热器15，通过导热油间接吸收太阳能或直接进入太阳能集热器吸收太阳能变为过热蒸汽，该过热蒸汽被注入蒸汽轮机的高压缸2或中压缸3中，在该处与燃煤锅炉1产生的过热蒸汽混合，在蒸汽轮机的高压缸2或中压缸3中膨胀做功，输出给发电机5进行发电。

上述方案中，所述导热油加热太阳能预热器13中的给水后，进一步进入第一抛物槽式太阳能集热器17来吸收太阳能，实现导热油的循环利用。

上述方案中，该系统还包括冷凝器6、凝结水泵7、低压给水加热器8、除氧器9、高压水泵10、高压给水加热器11和加压泵12，其中，所述过热蒸汽在蒸汽轮机的高压缸2或中压缸3中膨胀做功后变为乏汽，该乏汽经冷凝器6凝结成水，经凝结水泵7加压后，分流相当于原系统循环水量的给水依次进入低压给水加热器8、除氧器9、高压水泵10和高压给水加热器11进行吸热升温，而后进入燃煤锅炉1，分流后多余的给水经加压泵12适当增压或减压后，依次通过经太阳能预热器13、太阳能蒸汽发生器14和太阳能过热器15吸收导热油的热量形成过热蒸汽，继续注入蒸汽轮机的高压缸2或中压缸3中膨胀做功，实现给水的循环利用。

上述方案中，当太阳辐照不能满足产生过热蒸汽所需热量时，为保证过热蒸汽温度不变，则逐渐减少给水流量，直至太阳辐照为零，给水流量减少至零，系统恢复为互补前火电站单独发电模式。

上述方案中，所述太阳能预热器13、太阳能蒸汽发生器14和太阳能过热器15均由油水换热器构成。