[发明专利]一种节煤型高温塔式太阳能热互补燃煤电站集成系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热互补燃煤电站发电技术领域，具体涉及一种节煤型高温塔式太阳能热互补燃煤电站集成系统。

背景技术

自第一次工业革命起，化石能源在人类文明进步中担任重要角色。但从上世纪50年代欧洲的光化学污染，到如今国内的大范围雾霾，化石能源消耗带来的环境污染问题已经严重影响到人们健康。如今节能减排已经成为国际共识，发展多元化能源结构是各国努力的目标。太阳能以其独特的优势逐渐被重视，总体来讲发展太阳能有以下优势：无温室气体(主要是CO₂，NO_X)或有毒气体(SO₂，颗粒)排放；增加区域/国家能源独立性；太阳能为可再生能源，能量充沛而且廉价。我国70％的电力来自于火力发电厂，受到资源和环境的制约，节能减排的工作越来越重要，许多耗煤量较高的中小型火力发电厂面临关停的命运。因此能源的互补利用逐渐开始成为能源系统重要的发展趋势。我国的太阳能资源非常丰富，太阳能辅助燃煤发电系统逐渐受到大家的重视。在传统太阳能热互补燃煤电站系统中，太阳能根据集成位置与集成温度的不同引入系统后对汽水系统以及汽轮机的运行工况影响较大。在传统太阳能热互补燃煤电站集成系统中，利用槽式太阳能集热器产生中低温热量的集成方式，这种方式不能高效、合理利用太阳能资源。本发明提出了一种塔式太阳能与常规燃煤电厂集成方案，不仅可以高效利用高温太阳能热，也可以利用太阳能加热再热蒸汽这一过程作为调控再热蒸汽温度的主要手段。汽轮机部分的运行工况并没有因为太阳能热的引入而改变，在减少给煤量的前提下也保证了太阳能热互补燃煤电站系统的安全运行。

发明内容

本发明以太阳能热互补燃煤电站系统为参考系统，通过改变系统中太阳能的集成位置与集成方式，提出以高温塔式太阳能热互补燃煤电站系统的节煤型新型集成系统。该系统采用以熔盐为塔式太阳能集热系统的中间换热工质，同时加热过热蒸汽与再热蒸汽的新型集成方案，不仅利用塔式太阳能集热器提高了太阳能热的集热温度，而且采取过热、再热两段集成的方法可避免太阳能热引入燃煤机组后产生的波动影响汽轮机的正常运行。在系统接收更多的太阳能的同时，节省更多的给煤量，提高太阳能的光-电转换效率。本发明在太阳能热的高温利用方面相对传统的集成方式更为合理，同时也具有显著的热力学优势和经济性优势。

本发明采用的技术方案为：

一种节煤型高温塔式太阳能热互补燃煤电站集成系统，包括多个串联的高压加热器，多个串联的低压加热器，带有省煤器以及水冷壁的锅炉，汽水分离器，燃煤电站受热装置，太阳能加热器，以及汽轮机高压缸，汽轮机中压缸，汽轮机低压缸和发电机。

其中，系统中各个部件的连接关系以及工艺流程如下：一级高压加热器出来的给水引入锅炉中经省煤器以及水冷壁受热面加热至饱和蒸汽状态，在汽水分离器中将饱和蒸汽分为两部分。一部分饱和蒸汽按照原有燃煤电站受热面布置方式依次流经低温过热器(低过)、分割屏过热器(分割屏)、后屏过热器(后屏)以及高温过热器(高过)。由于采用节省煤型模式，高过出口蒸汽温度会有所降低。另一部分饱和蒸汽引入太阳能加热器中与高温熔盐换热，然后将这部分过热蒸汽与高过出口蒸汽混合，维持主蒸汽(高压缸进汽)温度不变(566℃)，随后通入高压缸(HP)中膨胀为发电机做功。汽轮机高压缸排汽需引入至锅炉中进行再热，排汽将依次通过锅炉内部低温再热器(低再)与高温再热器(高再)。由于采用节省煤型模式，高再出口蒸汽温度会有所降低。将再热蒸汽引入另一太阳能加热器与熔盐换热，维持再热蒸汽(中压缸进汽)温度不变(566℃)，随后通入中压缸(IP)中膨胀为发电机做功，进入中压缸的这部分再热蒸汽按照燃煤电站汽水系统流程继续为发电机做功，依次流经低压缸(LP)、串联的低压加热器5,6,7,8、除氧器4以及串联的高压加热器1,2,3，从而完成整个循环。

进一步，所述燃煤电站受热装置包括低过、分隔屏、后屏和高过设备，以及低再和高再设备，除氧器。

进一步，所述太阳能加热器包括定日镜，塔式接收器和多个高温熔盐槽式换热器。

进一步，所述高温熔盐槽式换热器的数目是2个，一个用于将饱和蒸汽加热至过热蒸汽状态，并与高过出口的过热蒸汽混合以维持高压缸进汽温度不变。另一个用于将高再出口低于额定温度的再热蒸汽加热至额定温度。