[发明专利]一种变工况主动调控的光煤互补间接空冷发电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能与化石能源互补发电及间接空冷技术领域，尤其涉及一种变工况主动调控的光煤互补间接空冷发电系统及方法。

背景技术

截止2009年底，我国总计有35.4GW直接空冷火电机组投产运行，装机容量达火电总装机容量的5.4％，直接空冷机组具有节水、防冻性能好、占地面积小、投资费用低等优点。但同时，直接空冷机组受环境影响显著，环境温度会对其经济运行产生不利影响，在夏季高温炎热期间机组运行背压较高，从设计背压10～19kPa升至30～40kPa，机组被迫降负荷运行，严重影响了机组的经济运行，机组年均发电效率将大幅下降。为此，有些电站在夏季对空冷单元进行频繁高标准清洗，或加装水喷雾实现降温，但这与直接空冷的节水目标背道而驰，且收效甚微。

值得注意的是，夏季炎热天气通常与太阳辐照强度高相伴而生，这就为改善直接空冷机组的夏季变工况运行性能提供了一个新的思路。申请号为201420508838.7的实用新型专利提出了一种太阳能吸收式制冷用的空冷机组，通过太阳能集热器驱动吸收式制冷，在空冷单元内换热以达到降低空冷器进口空气温度，强化空冷器冷却效果的目的。但以上方案主要针对炎热的夏季，当冬季环境温度下降，空冷机组可实现额定工况运行时，太阳能镜场将长期处于闲置状态，造成固定投资浪费，整个系统经济性难以提高。

因此，如何进行全系统主动调控，保证变工况下火电机组的发电功率稳定，实现机组全年发电效率接近额定工况，同时充分有效利用太阳能资源，成为了利用太阳能解决直接空冷变工况运行难题的关键技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种变工况主动调控的光煤互补间接空冷发电系统及方法，将系统的动力岛、回热子系统、吸收式制冷单元等关键过程相互耦合，根据不同环境条件，通过汽轮机低压抽汽在加热给水、驱动吸收式制冷、膨胀作功等功能之间的主动切换，实现光煤互补系统间接制冷的主动调控，使火电站的夏季发电效率仍接近设计工况，且冬季亦可有效利用太阳能资源，提高整个系统的技术经济性。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种变工况主动调控的光煤互补间接空冷发电系统，该系统包括锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4、发电机5、高压给水加热器6、高压给水泵7、除氧器8、低压给水加热器9、低压给水泵10、抽汽流路控制阀11、吸收式制冷机12、空冷冷凝器13、给水流路控制阀14、镜场换热器15和复合抛物面聚光器16，其中：

锅炉1、汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4、发电机5、高压给水加热器6、高压给水泵7、除氧器8、低压给水加热器9、低压给水泵10和空冷冷凝器13构成热力循环回路；吸收式制冷机12和空冷冷凝器13构成吸收式制冷机支路，镜场换热器15和复合抛物面聚光器16构成镜场换热器支路，汽轮机低压缸4和低压给水加热器9构成抽汽加热给水支路；

锅炉1产生主蒸汽，依次通过汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4膨胀作功，带动发电机5对外输出电功率；乏汽进入空冷冷凝器13冷却为冷凝水，通过低压给水泵10加压，进入低压给水加热器9加热，而后进入除氧器8，再通过高压给水泵7进一步加压，进入高压给水加热器6，加热至锅炉进口水温要求后，进入锅炉，完成热力循环；

在夏季白天，环境温度升高，导致汽轮机背压上升时，抽汽流路控制阀11开启吸收式制冷机支路，汽轮机低压抽汽用于驱动吸收式制冷机，对空冷冷凝器13入口空气进行冷却，使汽轮机背压接近设计值；同时，给水流路控制阀14开启镜场换热器支路，启用复合抛物面聚光器16，替代原低压抽汽加热低压给水；

在冬季白天，环境温度下降，汽轮机可维持背压为设计值时，抽汽流路控制阀11关闭吸收式制冷机支路，汽轮机低压抽汽可在汽轮机低压缸4中继续膨胀作功；同时，给水流路控制阀14开启镜场换热器支路，启用复合抛物面聚光器16，替代原低压抽汽加热低压给水；

在夏季和冬季夜晚，环境温度下降，汽轮机可维持背压为设计值时，抽汽流路控制阀11关闭吸收式制冷机支路，开启抽汽加热给水支路，汽轮机低压抽汽进入最低压的低压给水加热器9，恢复加热给水功能；同时，给水流路控制阀14关闭镜场换热器支路，复合抛物面聚光器16关闭。