[发明专利]一种太阳能气化与发电混合系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能气化与发电混合系统，特别涉及一种利用太阳能进行含碳物料气化进行化学储能与太阳能塔式电站相结合的太阳能气化与发电混合系统。

背景技术

太阳能热发电技术具有与常规火电技术相同的发电单元，所以，非常容易被现有发电及电网行业所接受。但是，太阳能本征的间歇性和非稳定性，依然会造成太阳能热发电技术电力输出的不稳定。为了解决不稳定性问题，常规的技术手段主要包括：1)大规模储热；2)与化石燃料或生物质互补发电。目前大规模储热技术中最常用的方式为熔融盐储热，温度为560℃。虽然通过加保温材料等方式，但是，在储热期间仍然有大量的热损失。同时放热过程速度慢，无法快速响应负荷的变化；对于与化石能源或者生物质燃料互补发电的技术，则直接将太阳能热发电与化石燃料或生物质燃料发电并联使用，当没有太阳能或者辐照不充足的时候直接补充用化石燃料发电。这种方式中化石燃料直接燃烧或者化石燃料燃烧提供生物质等含碳原料气化能量仍然会排放大量的CO₂。专利CN201420679541、CN201520049350、CN201310180471、CN201310180460都是采用生物质气化燃烧与槽式或者塔式电站并联互补发电的方式。生物质气化所需能量仍然需要化石燃料燃烧提供，因此，仍然大量排放CO₂等污染物，消弱太阳能电站的环境效益。

发明内容

本发明的目的是克服上述储热及直接并联化石燃料或生物质燃料互补发电技术的如下缺点，提出一种太阳能气化与发电混合系统：

1.显热储热技术造成高温储热时大量的热损失；

2.显热储热系统放热速度慢无法快速响应负荷的变化；

3.化石燃料或者生物质燃料直接与系统并联发电以及生物质燃料的气化使用化石燃料提供热量造成CO₂等污染物的大量排放。

本发明太阳能气化与发电混合系统采用太阳能含碳物料气化与塔式电站相结合的模式。太阳能气化与发电混合系统主要包括：定日镜场、太阳塔、太阳能气化炉、吸热器、两个气化用气预热器、给水预热器、过热器、燃气焚烧炉、燃气储罐、气化用气储罐、汽轮发电机、冷却塔和除氧器。各个部件通过金属管道连接，构成水/蒸汽循环系统、燃气循环系统和气化用气循环系统。管道上安装有阀门。定日镜场分为两组，分别投射到位于太阳塔上的太阳能气化炉和吸热器上，太阳能气化炉位于吸热器的下一层。

所述的燃气循环系统包括：含碳物料给料机、太阳能气化炉、第二定日镜场、过热器、第二气化用气预热器、燃气储罐、第一风机、燃气焚烧炉、给水预热器和气化用气储罐。含碳物料给料机的物料出口与太阳能气化炉的含碳物料入口相连，太阳能气化炉接收第二定日镜场投射的太阳能。太阳能气化炉的燃气出口先后通过第十三阀门和第四阀门接入第二气化用气预热器的燃气入口，第二气化用气预热器的燃气出口接入燃气储罐。或者太阳能气化炉的燃气出口经过第十三阀门连接过热器的燃气入口，过热器的燃气出口通过第三阀门进入给水预热器的燃气入口，给水预热器的燃气出口接入燃气储罐。燃气储罐的燃气出口接入第一风机，然后通过第七阀门连接燃气焚烧炉的燃气入口，燃气焚烧炉的烟气出口通过第十四阀门接入给水预热器的烟气入口，给水预热器的气化用气出口通过第十五阀门接入气化用气储罐。

所述的气化用气循环系统包括：太阳能气化炉、气化用气储罐、第一气化用气预热器、第二气化用气预热器、第二风机。气化用气储罐的气化用气出口接入第二风机，然后连接到第一气化用气预热器的气化用气入口，第一气化用气预热器的气化用气出口先后通过第十一阀门和第十二阀门接入太阳能气化炉的气化用气入口。或者第一气化用气预热器的气化用气出口先后通过第十一阀门和第十阀门接入第二气化用气预热器的气化用气入口，第二气化用气预热器的气化用气出口连接太阳能气化炉的气化用气入口。

所述的水/蒸汽循环系统包括：第一定日镜场、给水泵、给水预热器、吸热器、过热器、燃气焚烧炉、汽轮发电机、冷却塔和除氧器。给水泵的出口接入给水预热器的给水入口，给水预热器的给水出口通过第九阀门接入吸热器的给水入口。或者给水预热器的给水出口通过第八阀门接入燃气焚烧炉。吸热器接收第一定日镜场投射的太阳能，产生蒸汽。吸热器的蒸汽出口通过第一阀门进入过热器蒸汽入口，或者通过第二阀门接入汽轮发电机。过热器的蒸汽出口先后通过第五阀门和第六阀门进入汽轮发电机，或者过热器的蒸汽出口通过第五阀门接入燃气焚烧炉的蒸汽入口。燃气焚烧炉的蒸汽出口接入汽轮发电机。汽轮发电机的出口接入冷却塔，冷却塔的出口连接除氧器的入口。除氧器的出口接入给水泵。