一種適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，涉及太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域，包括燃煤電站和塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，燃煤電站具有煙囪，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)具有太陽能吸熱器和太陽能鏡場，太陽能吸熱器布置于煙囪上，太陽能鏡場布置于煙囪四周或單側(cè)的燃煤電站地面或建筑物頂部。本實用新型是一種適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，無需對吸熱塔進行單獨設(shè)計與建設(shè)，無需規(guī)劃單獨的大面積的區(qū)域布置鏡場。
【專利說明】
一種適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]受能源結(jié)構(gòu)的影響，燃煤火力發(fā)電在目前我國電力能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著十分重要地位，其中裝機容量占到電力總裝機容量的73%，發(fā)電量比例甚至超過80%。然而，煤炭資源的過度消耗，卻給環(huán)境保護和人類的健康生活帶來了巨大壓力，成為影響人們生活和制約社會發(fā)展的嚴重問題。因此，大力開發(fā)可再生能源，努力提高新能源在我國能源結(jié)構(gòu)中的比例已變得刻不容緩，同時也是保障我國經(jīng)濟持續(xù)、健康與穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。
[0003]太陽能作為一種可再生能源，由于其儲量的無限性，利用的清潔性使許多發(fā)達國家都把太陽能等可再生能源從原來的補充能源上升到戰(zhàn)略替代能源的地位。太陽能熱發(fā)電技術(shù)作為太陽能利用的一種重要途徑，由于其聚光倍數(shù)和熱效率較高，正得到大規(guī)模的開發(fā)和利用，但限于太陽輻射的波動性和間歇性，使其存在著不可控及不連續(xù)的技術(shù)缺陷，目前則主要通過儲熱技術(shù)或是與常規(guī)燃料發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合的方式對其進行調(diào)節(jié)和緩沖。
[0004]通過配置龐大的儲熱系統(tǒng)來保證光熱機組的長時間連續(xù)、穩(wěn)定運行在技術(shù)是可行的，并已在國外工程上得到了充分驗證，但儲熱系統(tǒng)的建立會使電站的系統(tǒng)復(fù)雜化，并大大增加初始投資和發(fā)電成本，在目前國內(nèi)光熱發(fā)電技術(shù)尚未通過大規(guī)模示范驗證的條件下，該方案較難得到投資方的認可。采用太陽能與常規(guī)燃料發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合的方式，可以有效解決太陽能利用不穩(wěn)定的問題，同時充分利用兩者在熱力系統(tǒng)及常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)方面的相通性，從技術(shù)與設(shè)備層面降低開發(fā)利用太陽能的風(fēng)險與投資。
[0005]目前，國內(nèi)以華北電力大學(xué)、中國電規(guī)總院、天威太陽能熱發(fā)電(成都)公司等為代表的高校、研究機構(gòu)和企業(yè)等在國外工程項目方案基礎(chǔ)上，對槽式聚光熱發(fā)電與燃煤火力發(fā)電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)進行了較深入的研究和示范性裝置建設(shè)，主要工作集中在對各種接入方案的可行性、效率與經(jīng)濟性方面進行對比研究。但目前國內(nèi)10Mff以上的火力發(fā)電機組均已經(jīng)采用亞臨界以上級別鍋爐，其蒸汽參數(shù)已達并超過16.7MPa/538°C，遠遠高于目前主流槽式聚熱發(fā)電系統(tǒng)可以達到的參數(shù)指標，理論效果好，但從工程實踐上看，目前成熟的槽式或菲涅爾式不具備與主流燃煤火電機組并聯(lián)運行的能力，只能用于取代燃煤火電機組的部分低溫低壓介質(zhì)。而塔式太陽能已經(jīng)有540°C以上的蒸汽參數(shù)電站投運，塔式技術(shù)的寬溫度參數(shù)與燃煤機組有更靈活的接入方式和更高的提升潛力，因此采用塔式光熱發(fā)電機組與燃煤機組聯(lián)合循環(huán)發(fā)電或供熱的方式具有較廣闊的應(yīng)用前景。
[0006]對于采用塔式技術(shù)路線的光煤互補電站來說，無論光熱系統(tǒng)與原燃煤機組的接入方式如何，其光島系統(tǒng)包括鏡場部分及吸熱部分都是不可或缺的，這也就意味著燃煤電站如想實現(xiàn)與光熱系統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)，就需要其附近擁有或預(yù)留大面積的空地進行鏡場設(shè)備的布置，并搭建高高的吸熱塔用于放置吸熱器，而且隨著光熱系統(tǒng)容量及規(guī)模的增大，所需要的鏡場面積及吸熱塔的高度都將大幅提升，這將在一定程度上大大增加電站的初始投資或后期改造費用，甚至導(dǎo)致部分電站不再具備與太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)的基本條件。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的在于:提出一種適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，無需對吸熱塔進行單獨設(shè)計與建設(shè)，無需規(guī)劃單獨的大面積的區(qū)域布置鏡場。
[0008]本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0009]—種適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，包括燃煤電站和塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，燃煤電站具有煙囪，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)具有太陽能吸熱器和太陽能鏡場，太陽能吸熱器布置于煙囪上，太陽能鏡場布置于煙囪四周或單側(cè)的燃煤電站地面或建筑物頂部。
[0010]作為選擇，太陽能吸熱器沿煙囪外壁面進行圓周式連續(xù)布置或多區(qū)域分開布置。
[0011]作為選擇，太陽能吸熱器附近區(qū)域的煙囪壁面設(shè)置有太陽能鏡場反射光斑防護裝置。作為進一步選擇，太陽能鏡場反射光斑防護裝置包括沿煙囪壁面固定的防護板，防護板與煙囪壁面間留有間隙。作為進一步選擇，防護板為壓型板。
[0012]作為選擇，太陽能吸熱器上升管及下降管沿煙囪壁外側(cè)上下走向布置和固定，并與燃煤電站燃煤機組系統(tǒng)實現(xiàn)互補連接。
[0013]作為選擇，太陽能吸熱器采用圓周式或面式管屏結(jié)構(gòu)，太陽能鏡場采用定日鏡。
[0014]作為進一步選擇，布置于燃煤電站地面的太陽能鏡場的定日鏡面積大于布置于建筑物頂部的太陽能鏡場的定日鏡面積。
[0015]前述本實用新型主方案及其各進一步選擇方案可以自由組合以形成多個方案，均為本實用新型可采用并要求保護的方案:如本實用新型，各選擇即可和其他選擇任意組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本發(fā)明方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識可明了有多種組合，均為本實用新型所要保護的技術(shù)方案，在此不做窮舉。
[0016]本實用新型中各零件的作用如下:
[0017]該專利適用于太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)與燃煤電站聯(lián)合循環(huán)發(fā)電或供熱的方式，其中太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)采用塔式技術(shù)，吸熱器采用圓周式或面式管屏結(jié)構(gòu)，鏡場聚光設(shè)備采用定日鏡，燃煤電站煙氣排放采用高煙囪排放方式。
[0018]本專利將塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)布置于電站廠區(qū)內(nèi)，充分利用了電廠的土地資源和建筑頂部空間。將太陽能吸熱塔與電站煙囪進行一體化布置設(shè)計。對于塔式太陽能系統(tǒng)，不再單獨設(shè)計和搭建吸熱塔，而是根據(jù)太陽能鏡場布置需求將吸熱器安裝于煙囪高處。煙囪在滿足電站煙氣高空排放需求的同時，也作為塔式太陽能系統(tǒng)的吸熱塔。如此布置設(shè)計可以降低初始投資，節(jié)約成本。太陽能鏡場設(shè)備布置于煙囪四周或單側(cè)擁有較大面積和開闊空間的地面或建筑物頂部，比如鍋爐房頂部，儲煤場頂部等，如此布置可以克服電站可利用土地面積有限的問題，充分提高電站土地使用率。太陽能吸熱器受熱面根據(jù)鏡場分布情況沿煙囪外壁面進行圓周式連續(xù)布置或多區(qū)域分開布置。吸熱器具體安裝高度根據(jù)太陽能系統(tǒng)技術(shù)要求而定。
[0019]在鏡場系統(tǒng)運行過程中，如定日鏡發(fā)生故障或跟蹤誤差等事故，會引起定日鏡的反射光斑溢出，如此會使光斑直接照射到吸熱器附近區(qū)域的煙囪表面。煙囪為混凝土結(jié)構(gòu)，其筒外壁無法承受高溫，如長時間照射，必然會對其安全性產(chǎn)生影響，因此該專利在吸熱器受熱面的周邊煙囪表面增加了太陽能鏡場反射光斑防護裝置。
[0020]太陽能鏡場反射光斑防護裝置采用空氣層+防護板的技術(shù)方案對吸熱器附近區(qū)域的煙囪壁面進行保護，沿吸熱器附近煙囪區(qū)域的環(huán)形壁面固定防護板，用于避免溢出的光斑直接照射至煙囪外表面。防護板與煙囪壁外側(cè)預(yù)留一定空間，如此可利用高空中空氣在空間內(nèi)的自身流動實現(xiàn)對流散熱，將承受高溫輻射的防護板熱量帶走。防護板采用耐高溫、抗腐蝕性能好且具有高反射率的壓型板，壓型板通過支架固定于沿煙囪壁外側(cè)布置的預(yù)埋件上。在高空強風(fēng)作用下，同等厚度的壓型板較平板具有更強的剛度和風(fēng)載承受力，在一定程度上可以降低防護板厚度和整體重量。
[0021]本實用新型的有益效果:該專利將塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)布置于燃煤電站廠區(qū)內(nèi)，對于吸熱塔采用與電站煙囪一體化的布置設(shè)計，不再單獨設(shè)計建設(shè)，對太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)而言可以降低初始投資，節(jié)約成本;通過將太陽能鏡場設(shè)備布置于煙囪四周或單側(cè)擁有較大面積和開闊空間的地面或建筑物頂部，則可以充分利用電站的土地資源，最大化的提高電站的土地使用率。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型實施例的立面布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本實用新型實施例的平面布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本實用新型實施例的防護板布置的立面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本實用新型實施例的防護板布置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是圖4中I部放大圖；
[0027]圖6是圖5的P-P剖視圖；
[0028]圖中，1-1小面積定日鏡，1-2大面積定日鏡，2-電站煙囪，3-太陽能吸熱器，4-防護板，5-電站建筑物，6-預(yù)埋件，7-支撐角鋼，8-支撐圓管，9-自攻螺釘，10-上升管及下降管。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0030]參考圖1-6所示，一種適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，包括燃煤電站和塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，燃煤電站具有電站煙囪2，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)具有太陽能吸熱器3和太陽能鏡場(包括小面積定日鏡1-1和大面積定日鏡1-2)，太陽能吸熱器3布置于煙囪上，太陽能鏡場布置于電站煙囪2四周或單側(cè)的燃煤電站地面或電站建筑物5頂部。該方案中，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)采用塔式技術(shù)路線，其系統(tǒng)設(shè)備布置于燃煤電站廠區(qū)內(nèi)；太陽能吸熱器3與電站煙囪2進行一體化布置設(shè)計，如圖1所示;其中，電站煙囪2采用混凝土結(jié)構(gòu)，在太陽能吸熱器3安裝標高處的電站煙囪2壁面外側(cè)設(shè)計布置有預(yù)埋件6，用于太陽能吸熱器3的搭建、鋼構(gòu)的固定及受熱面的安裝;預(yù)埋件6的布置數(shù)量及位置根據(jù)太陽能吸熱器3安裝需要確定;太陽能吸熱器3在安裝標高處沿電站煙囪2外壁面進行布置，其受熱面采用圓周式連續(xù)布置或多區(qū)域分開布置，其布置結(jié)構(gòu)型式根據(jù)太陽能鏡場分布情況確定。
[0031]太陽能鏡場設(shè)備-定日鏡布置于電站煙囪2四周或單側(cè)擁有較大面積和開闊空間的地面或電站建筑物5的頂部，比如鍋爐房頂部，儲煤場頂部等，如圖2所示;采用多規(guī)格定日鏡的組合鏡場，布置于電站建筑物5頂部的定日鏡采用小面積規(guī)格定日鏡1-1(例如，規(guī)格為2m2，3m2，5m2等)，布置于地面上的定日鏡采用則采用大面積規(guī)格定日鏡1-2(例如，規(guī)格為60m2，90m2，10m2或120m2等)。布置于電站建筑物5頂部的定日鏡采用小面積規(guī)格定日鏡，一是可以減輕電站建筑物5頂部局部承載負荷，利于其承載的平均化和結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理化;二是可以減小定日鏡高空所受風(fēng)載，利于其安全、穩(wěn)定運行。布置于地面的定日鏡采用大面積規(guī)格定日鏡以降低單位造價。對于電站建筑物5，如頂部標高較高，可在其頂部四周布置防風(fēng)墻，用于減小定日鏡1-1高空所受風(fēng)載和保證其安全、穩(wěn)定運行。
[0032]為避免鏡場反射至受熱面的光斑溢出而引起煙囪壁溫超溫坡壞，采用空氣層+防護板4的技術(shù)方案對太陽能吸熱器3附近區(qū)域的電站煙囪2煙囪壁面進行壁溫超溫保護。防護板4采用耐高溫、抗腐蝕性能好且具有高反射率的壓型板，通過自攻螺釘9安裝于支架上；支架由支撐角鋼7和支撐圓鋼8組裝而成，并沿電站煙囪2壁面外側(cè)與預(yù)埋件6進行焊接固定，如圖6所示;防護板4通過支架安裝于太陽能吸熱器3附近區(qū)域，與電站煙囪2的壁面外側(cè)設(shè)計有氣流流通空間，如圖5所示，可利用高空氣流自身流動實現(xiàn)對流散熱;太陽能吸熱器3的上升管及下降管10沿電站煙囪2外側(cè)上下走向布置和固定，與燃煤機組系統(tǒng)實現(xiàn)光煤互補連接。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，包括燃煤電站和塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，燃煤電站具有煙囪，塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)具有太陽能吸熱器和太陽能鏡場，其特征在于:太陽能吸熱器布置于煙囪上，太陽能鏡場布置于煙囪四周或單側(cè)的燃煤電站地面或建筑物頂部。2.如權(quán)利要求1所述的適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，其特征在于:太陽能吸熱器沿煙囪外壁面進行圓周式連續(xù)布置或多區(qū)域分開布置。3.如權(quán)利要求1所述的適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，其特征在于:太陽能吸熱器附近區(qū)域的煙囪壁面設(shè)置有太陽能鏡場反射光斑防護裝置。4.如權(quán)利要求3所述的適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，其特征在于:太陽能鏡場反射光斑防護裝置包括沿煙囪壁面固定的防護板，防護板與煙囪壁面間留有間隙。5.如權(quán)利要求4所述的適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，其特征在于:防護板為壓型板。6.如權(quán)利要求1所述的適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，其特征在于:太陽能吸熱器上升管及下降管沿煙囪壁外側(cè)上下走向布置和固定，并與燃煤電站燃煤機組系統(tǒng)實現(xiàn)互補連接。7.如權(quán)利要求1所述的適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，其特征在于:太陽能吸熱器采用圓周式或面式管屏結(jié)構(gòu)，太陽能鏡場采用定日鏡。8.如權(quán)利要求7所述的適用于光煤互補電站的塔式太陽能系統(tǒng)，其特征在于:布置于燃煤電站地面的太陽能鏡場的定日鏡面積大于布置于建筑物頂部的太陽能鏡場的定日鏡面積。
【文檔編號】F24J2/38GK205505431SQ201620240895
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】丁路, 奚正穩(wěn), 華文瀚, 何杰, 孫登科, 聶立, 臧平偉, 張平, 王娟娟
【申請人】東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司