[实用新型]一种与燃气-蒸汽联合循环结合的太阳能热利用的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能热利用技术领域，具体涉及一种与燃气-蒸汽联合循环结合的太阳能热利用的装置。

背景技术

现有技术中关于太阳能热发电与燃气-蒸汽联合循环发电概述如下。

1、槽式线聚焦太阳能热发电系统

槽式线聚焦太阳能热发电系统是利用槽式线聚焦反射镜达到聚光要求的太阳能热发电形式，槽式线聚焦发射镜多对太阳多进行一维跟踪，其聚光比在40～80之间，集热工质的温度一般低于400℃。系统通常由槽式聚光集热装置、蓄热装置、发电装置或/和辅助能源装置(如锅炉)等组成。槽式线聚焦太阳能热发电系统目前普遍采用导热油作为集热工质，低温导热油经油泵被送入到太阳能集热管，被加热到390℃左右，成为高温导热油，高温导热油依次通过蒸汽再热器、过热器、蒸发器和预热器等装置，将收集到的太阳能传递到蒸汽循环中，产生370℃左右的过热蒸汽，进入汽轮机中做功，输出电能。槽式线聚焦太阳能热发电系统目前的主要障碍是集热工质温度不高，动力子系统的热效率偏低；主要问题是当系统集热温度高于400℃后，太阳能集热器的真空度难以保证、寿命迅速降低，并且集热效率也急剧下降。例如，当太阳直射辐射强度为800W/m²，温度为500℃时的集热效率为0.5，而温度为250℃时为0.7，500℃比250℃的集热效率约降低28.6％。因槽式线聚焦反射镜的几何聚光比低及集热温度低等条件的制约，使得槽式线聚焦太阳能热发电系统中的动力子系统热效率偏低，通常在35％左右，因此，槽式线聚焦太阳能的热利用效率较低。

2、塔式太阳能热发电系统

塔式太阳热发电系统也称为集中式太阳能热发电系统，系统聚光比通常在200～700之间，系统最高运行温度可达到1500℃。塔式太阳能热发电系统通常由定日镜、吸热器、蓄热装置、蒸汽产生装置以及热动装置等部件组成。为最大限度的捕捉到太阳辐射，定日镜通常采用双轴跟踪装置。经定日镜反射的太阳辐射聚集到塔顶的吸热器上，加热吸热器中的热传输工质；蒸汽产生装置所产生的过热蒸汽进入动力子系统后实现热功转换，完成电能输出。塔式太阳能热发电系统在20世纪80年代后备受世人关注，目前，世界范围内有多座示范电站正在运行或建设中。与抛物槽式太阳能热发电系统相比，塔式太阳能热发电系统的集热温度高，易生产高参数蒸汽，因此热动装置的效率相应提高。目前，塔式太阳能热发电系统的主要障碍是，当定日镜场的聚光集热功率增大时，即单塔太阳能热发电系统大型化后，定日镜场的集热效率随之降低，例如，当定日镜场的聚光功率为50MW时，其年均场效率为0.6，当聚光功率为500MW时，场效率为0.4，且随着聚光功率的增加，场效率减小的趋势加快，因此，增大塔式太阳能热发电的系统容量难度较大。

3、燃气-蒸汽联合循环发电系统

燃气-蒸汽联合循环装置是二十世纪四十年代末开始发展起来的一种能源综合利用技术，其特征是将具有较高平均吸热温度的燃气轮机循环(Brayton)与具有较低平均放热温度的蒸汽轮机循环(Rankine)结合起来，使燃气轮机的废热成为汽轮机循环的加热源，达到扬长避短，相互弥补的目的，使整个联合循环的热能利用水平较燃气轮机循环或汽轮机循环都有明显的提高。目前，燃气轮机的入口烟气温度已经达到1430℃，大型燃气-蒸汽联合循环的发电效率在55％左右。处于对材料的耐热温度等因素的考虑，单独的燃气-蒸汽联合循环的发电效率提升的空间不大。在联合循环的燃气轮机中，特别是大型燃气轮机，空气压缩机的功耗较大，约能占到燃气透平所产生功率的60％左右。如果采用多级压缩中间冷却的空气压缩机，虽然减小了空气压缩机的功耗，同时也降低了进入燃烧室的空气温度。如果保持相同的燃气透平的入口烟气温度，需要消耗更多的燃料。综合考虑上述的两种因素，系统的效率变化不大。

从上面的分析可以看出，目前槽式线聚焦方式能产生400℃左右的中温能量，如果这部分能量直接用来发电，年均发电效率10％左右，处于较低的水平；塔式太阳能热发电系统，虽然其集热温度有所提高，但电厂容量不宜过大；燃气-蒸汽联合循环发电系统，受到燃气透平材料的耐温、耐磨和耐腐蚀等方面的限制，联合循环发电效率的提升收到了制约。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提出一种与燃气-蒸汽联合循环结合的太阳能热利用的装置。该系统采用太阳能聚光集热子系统产生的能量来预热进入燃烧室的空气和燃料，经过与空气和燃料进行热交换后的载热介质继续为制冷子系统提供能量，制冷子系统为多级压缩中间冷却的空气压缩机的中冷器的提供冷量。