[发明专利]一种塔式太阳能-蒸汽燃气联合循环发电系统

说明书

发明领域

    本发明一般涉及太阳能热应用领域，具体涉及一种塔式太阳能-蒸汽燃气联合循环发电系统。

背景技术

太阳能热发电系统是利用日光反射装置将太阳光反射到接收面上，然后借助传热工质如水、空气、液态金属或融盐等将太阳辐射能转变为接收面输出的热能。单纯的太阳能热发电系统由于投资与发电成本较高，在经济性上无法与常规能源发电相匹敌，并且还存在不连续与不稳定等问题，因此太阳能与常规电厂混合发电技术成为新能源利用领域研究的热点。 

太阳能与常规电厂混合发电方式大致可以分为三类，这是由与其集成的常规电厂类型不同所决定的，第一类是太阳能应用到朗肯循环（汽轮机）系统中；第二类是太阳能应用于布雷顿循环（燃气轮机）系统中，利用太阳能来加热压气机出口的高压空气；第三类是将太阳能应用到燃气-蒸汽联合循环中，即太阳能联合循环系统（Integrated Solar Combined Cycle，ISCC)，利用燃气轮机的高温废热排气作为加热热源，将太阳能热发电系统产生的饱和蒸汽进一步加热，变为高温高压的过热蒸汽，进入汽轮机发电机组发电，提高发电效率及能源利用效率。太阳能-蒸汽燃气联合混合发电系统可以克服单纯太阳能发电不稳定的缺点，提高发电效率及发电品质，避免汽轮机频繁启停对设备带来的损害，也可以减少燃料消耗量，达到节能减排的目的。

    目前的太阳能-蒸汽燃气联合混合发电系统多将槽式太阳能热发电系统与燃气-蒸汽发电系统集成，其系统循环过程为：槽式集热器（一般吸热介质为导热油）内的导热油吸收太阳热量后进入蒸汽发生器，给水经预热后一路进入蒸汽发生器与导热油换热产生微过热蒸汽，太阳能集热器产生的蒸汽取代了部分燃气-蒸汽联合循环中余热锅炉所产生的蒸汽，进入蒸汽轮机，另一路进入利用燃气轮机排烟热量的余热锅炉中继续加热，和常规锅炉不同，余热锅炉中不发生燃烧过程，也没有燃烧相关的设备，从本质上讲，它只是一个燃气—水/蒸汽的换热器，其与燃气轮机配合，燃气轮机的排气进入余热锅炉，加热受热面中的水，水吸热变为高温高压的蒸汽。两路给水生成的过热蒸汽进入蒸汽轮机带动发电机发电，完成太阳能-蒸汽燃气联合循环。由于槽式系统的载热工质——导热油需要定期更换，槽式反光镜精度要求高、制造难度大，因而其运行维护成本高；且给水与导热油需经蒸汽发生器进行换热，增加了设备投资成本和运营维护难度，因此需发展多种形式的太阳能-蒸汽燃气联合混合发电系统，以突破由于槽式太阳能系统自身不足造成的太阳能联合发电系统的发展障碍。

发明内容

    本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种将塔式太阳能热发电系统与燃气-蒸汽发电系统集成的塔式太阳能-蒸汽燃气联合循环发电系统，该系统成功解决了太阳能可利用程度不同时过热蒸汽的温度控制问题，克服了单纯太阳能发电不稳定的缺点，提高了发电效率及发电品质，并能有效减少燃料消耗量，达到节能减排的目的。

    本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

    一种塔式太阳能-蒸汽燃气联合循环发电系统，包括太阳能吸热器、燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机，所述余热锅炉与燃气轮机连接，所述余热锅炉、蒸汽轮机、太阳能吸热器形成一循环回路，所述太阳能吸热器与余热锅炉过热器连接，其之间的连接管道为太阳能吸热器所产生的饱和蒸汽进入余热锅炉过热器的通道，所述燃气轮机的烟气出口与所述余热锅炉的炉口段主烟道连通，所述主烟道上设置一旁路管道，所述旁路管道上设置一烟气分配装置，当太阳能达到预先设定的值时，所述烟气分配装置关闭旁路管道；当太阳能未达到预先设定的值时，所述烟气分配装置开启旁路管道。

    依照本发明较佳实施例所述的塔式太阳能-蒸汽燃气联合循环发电系统，所述旁路管道一端连接于余热锅炉主烟道，另一端连接至余热锅炉过热器与蒸发器之间。

      依照本发明较佳实施例所述的塔式太阳能-蒸汽燃气联合循环发电系统，所述烟气分配装置可为烟气挡板。

    依照本发明较佳实施例所述的塔式太阳能-蒸汽燃气联合循环发电系统，还包括一控制装置，通过所述控制装置调节烟气挡板开度，进而调节进入主烟道和旁路管道的烟气分配量。

 依照本发明较佳实施例所述的塔式太阳能-蒸汽燃气联合循环发电系统，烟气分配装置关闭旁路管道，所述主烟道为烟气进入余热锅炉的唯一通道，烟气通过主烟道依次流过余热锅炉各个受热面，而塔式太阳能吸热器所产生的饱和蒸汽被直接引入余热锅炉过热器，取代部分余热锅炉产生的饱和蒸汽，与高温烟气换热产生过热蒸汽。