[发明专利]一种光-煤互补热发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种光-煤互补热发电系统，属于太阳能热利用技术领域。

背景技术

我国的资源特点及经济发展水平决定了以煤为主的能源结构将长期存在，其中约50％的煤炭用于发电，作为主要的耗煤大户，燃煤火力发电厂的节能减排意义重大。然而，我国近年来新建的高参数、大容量火电机组的效率已接近或达到国际先进水平，通过进一步提高参数、增大容量来提高机组效率的途径会受到材料等技术瓶颈的制约，因此，高参数、大容量火电机组“内部”进一步节能降耗的潜力在逐渐变小，只有通过寻求“外部”资源才能进一步减少火电机组对化石燃料的依赖，进而实现深层次的技术节能与减排。

光-煤互补复合发电系统是一种先进的能源综合利用系统，是实现我国太阳能大规模利用和火电机组技术节能的一条有效途径。较太阳能发电系统而言，光-煤互补复合发电系统可以降低太阳能热利用的投资与运行维护费用，提高太阳能的热电转换效率，并为太阳能热利用的规模化应用创造了条件。较燃煤系统而言，可降低煤耗，减少污染物排放，为进一步节能减排开辟了新的方向。按照太阳能集热系统连接方式的不同，光-煤互补的形式大致有集热系统与回热系统并联、集热系统与锅炉受热面并联、集热系统与回热系统和锅炉受热面并联以及太阳能加热再热蒸汽等。这些互补方式的共同特点就是循环工质所需热源一部分来自于太阳热能，其余的由燃煤锅炉提供。目前，直接蒸汽发生系统（DSG）是聚光类集热器中唯一在商业化运行的技术，具有比较广阔的应用前景，与工质为导热油的槽式系统相比，DSG系统用水替代导热油，降低了环境污染风险；省略了油/蒸汽换热器及其附件等，简化了系统结构，降低了投资和运营成本；具有较高的蒸汽温度，电站发电效率较高等优点。但是，值得注意的是，由于太阳的辐照强度具有较大的随机性和不可控性，使得基于DSG的光-煤互补复合发电系统存在着以下几个问题：(1)集热器真空集热管不能承受过高的运行压力，集热系统的出口蒸汽温度不稳定，并具有大滞后、大惯性、参数时变等特点；(2)集热系统预热段内存在汽水两相流，以水为工质的集热器在传热过程中容易产生变热流量传热和汽液非均匀分布；其主要原因是太阳能辐照强度随时间不断发生改变时，致使集热器中汇集的热流量也会随之改变。集热器在不断吸收太阳辐照时，在管内产生两相流，致使系统出口蒸汽温度不易控制。与此同时，集热器两端汇聚不同密度的太阳能，使得集热器周向热流量极不均匀，由于集热器内存在相变传热，在重力作用下，汽、液在接收器内呈非均匀分布。非均匀流将导致集热器周向存在较大温差并引起的热应力易使得接收器发生弯曲形变，导致玻璃外套管破裂或使得接收器偏离聚焦线。因此，避免集热器内变热流量传热和汽液非均匀分布的产生，及时有效的控制系统出口蒸汽温度，加强光-煤互补热发电系统的稳定性，是实现太阳能规模化利用和火电机组节能减排的有效途径，是降低大规模开发利用太阳能的技术和经济风险的根本保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种光-煤互补热发电系统，该系统可以避免以水为集热工质的太阳能集热器在传热过程中产生的变热流量传热和汽液非均匀分布等问题，以及通过疏水扩容器，使得系统中工质水的蒸发过程无需额外提供能源，通过非能动稳压器，确保扩容蒸发器内压力恒定而使集热系统出口产生的过热蒸汽参数能够达到稳定的状态，进一步为火电机组提供满足需求的蒸汽及热水。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种光-煤互补热发电系统，该系统由控制阀、增压泵或减压阀、槽式太阳能集热器场（水加热段）、调节阀、疏水扩容、非能动稳压器、疏水泵、槽式太阳能集热器场（蒸汽过热段）、锅炉、汽轮机、发电机凝汽器、凝结水泵、加热器、给水泵组成；光-煤互补热发电系统中用疏水扩容器替代汽水分离器，并在疏水扩容器上设置非能动稳压器，来自火电燃煤机组的给水或凝结水出口连接到控制阀的入口，控制阀的出口连接到减压阀或增压泵的入口，减压阀或增压泵的出口连接到太阳能水加热场和控制阀的进口，太阳能水加热场出口连接到疏水扩容器的入口，控制阀的出口连接到非能动稳压器的入口，稳压器的出口连接到疏水扩容器的入口，疏水扩容器的蒸汽出口连接到太阳能蒸汽过热场的入口，太阳能过热场出口连接到火电机组中的锅炉再热蒸汽的入口或加热器的汽侧，加热器的蒸汽疏水按逐级自流方式连接到下一级加热器疏水，疏水扩容器中的温度较高疏水出口连接匹配的某级加热器出口。锅炉产生的蒸汽进入到汽轮机做功，汽轮机推动发电机发电，汽轮机乏汽进入凝汽器冷却成水进入凝结水泵。凝结水进入各级加热器进行加热最终进入除氧器，来自给水泵的给水经过加热器的加热最终进入锅炉。