[发明专利]一种太阳能水质吸热装置与低限负荷锅炉复合的热力系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能水质吸热装置与低限负荷锅炉复合的热力系统，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能高温热发电技术是太阳能规模利用的一个重要方向，对人类解决化石能源危机、空气污染等问题具有深远的意义。由于太阳能塔式聚焦热发电具有高参数、大容量等优点而受到各国的关注。太阳能热发电的介质有多种：水、熔盐、空气、液态金属、有机工质等，由于熔盐具有热容高、液相温度范围宽、流动性好、蓄热特性强等特点，用其作为载热介质的研究受到各国学者的重视。但熔盐系统也具有管路复杂、凝固点很高特点，因此熔盐系统对管路预热、设备保温、运行维护等要求严格，这在一定程度上限制了太阳能熔盐系统的发展。以水为吸热介质的热力系统具有工质廉价、传热效果好、使用安全等显著优点，但由于水蒸汽的传热性能相对较低，因此用它作为吸热介质也可能会导致吸热器超温等安全问题的发生；同时由于水蒸汽蓄热能力差，这个因素也限制了以水为吸热介质的太阳能高温热利用技术发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种太阳能水质吸热装置与低限负荷锅炉复合的热力系统，以降低太阳能高温热发电的技术难度，并提升系统的可靠性及利用率，便于太阳能热发电技术的应用推广。

本发明的技术解决方案是：一种太阳能水质吸热装置与低限负荷锅炉复合的热力系统，该热力系统包括定日镜、太阳能汽包、吸热器、蓄热器、低限负荷锅炉、汽轮机、发电机、冷凝器、凝结水泵、除氧器、给水泵；所述的低限负荷锅炉包括了燃烧器、水冷壁、辅助汽包、过热器、空预器、省煤器，其中：

定日镜反射太阳光至吸热器，被吸热器吸收后产生蒸汽，并汇集在吸热器上部的太阳能汽包中；从太阳能汽包出来的饱和蒸汽被引至蓄热器，汇集到蓄热器的另一路饱和蒸汽来源于低限负荷锅炉，从除氧器过来的锅炉给水，进入到辅助汽包，在水冷壁中产生蒸汽，并汇集在辅助汽包的上部，然后引至蓄热器；

从蓄热器出来的饱和蒸汽在过热器中吸热、升温，产生的过热蒸汽被引入到汽轮机膨胀做功，带动发电机产生电能，从汽轮机出来的低参数蒸汽在冷凝器中被冷却凝结，凝结水经凝结水泵输送到省煤器，省煤器对凝结水进行适当预热，并可以降低低限负荷锅炉的排烟温度，提升其热效率，空预器能够对进入低限负荷锅炉的空气进行预热，高温的空气有助于燃烧过程的控制及稳定；空预器同样起到烟气余热回收的用途，提升低限负荷锅炉的热效率，凝结水从省煤器出来后进入到除氧器，经除氧后的水被给水泵输送到太阳能汽包及辅助汽包中，完成工质的一次循环过程。

其中，通常情况下，太阳能热力系统产生的蒸发量占总蒸发量的比例较高，大于70%，而低限负荷锅炉产生的蒸发量较少，小于30%；根据发电系统的设计目标、汽轮发电系统的变工况运行特性等因素，上述的比例会有所不同。

本发明的原理在于：

在太阳能吸热塔的顶部构建以水为工质的吸热装置，该装置主要包括了太阳能吸热器及相关配套设备；对于采用自然循环的系统，该装置还包括了汽包等热力设备。在本发明中，除上述太阳能热力装置外，还包括了低限负荷锅炉等热力设备：低限负荷锅炉能够产生一定容量的蒸发量（约15%-30%，该比例会根据不同的设计方案而有所不同），并在低限负荷锅炉中对全部饱和蒸汽完成过热过程，同时为了提高低限负荷锅炉的热效率，在低限负荷锅炉的尾部烟道布置有空预器、省煤器等热回收装置。

本发明的太阳能水质吸热装置与低限负荷锅炉复合的热力系统，主要包括如下基本部件：定日镜、太阳能汽包、吸热器、蓄热器、低限负荷锅炉、汽轮机、发电机、冷凝器、凝结水泵、除氧器、给水泵等；而低限负荷锅炉主要包括了燃烧器、水冷壁、辅助汽包、过热器、空预器、省煤器等。