一種太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成系統(tǒng)，包括超高壓或高壓的太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)、超高壓或高壓的生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，從太陽(yáng)能光場(chǎng)輸出的高溫導(dǎo)熱油依次流經(jīng)光熱蒸發(fā)器、光熱加熱器，放熱降溫后回到導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐，導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐的低溫導(dǎo)熱油經(jīng)循環(huán)油泵輸送到太陽(yáng)能光場(chǎng)，完成導(dǎo)熱油循環(huán)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光熱的傳輸和換熱；光熱蒸發(fā)器產(chǎn)生的光熱蒸汽通過蒸汽母管送到生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)；設(shè)置輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t與光熱蒸發(fā)器、光熱加熱器并連，輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t產(chǎn)生的輔助蒸汽也通過蒸汽母管與光熱蒸汽混合后送到生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)，光熱混合蒸汽和生物質(zhì)鍋爐自產(chǎn)的蒸汽在生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)中過熱到540℃±5℃，過熱蒸汽輸送到汽輪發(fā)電機(jī)膨脹做功并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。本實(shí)用新型通過太陽(yáng)能與生物質(zhì)能的聯(lián)合做大電廠的裝機(jī)規(guī)模，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及可再生新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，即太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的技術(shù)， 具體地是指一種太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成系統(tǒng)。 一種太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002] 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展依賴于能源，但隨著化石能源的不斷開采，一次能源日漸短缺，使 用成本越來越高；另一方面，由于化石能源的過度使用，環(huán)境污染問題日益突出，嚴(yán)重威脅 著人類的生存環(huán)境。為了減少對(duì)化石能源的依賴并減輕環(huán)境污染，世界各國(guó)都在大力開發(fā) 和利用可再生清潔能源，特別是太陽(yáng)能和生物質(zhì)能。
[0003] 太陽(yáng)能和生物質(zhì)能都具有分布廣泛、取之不盡、成本低廉、清潔環(huán)保的特點(diǎn)，是最 具應(yīng)用前景的可再生清潔能源，合理開發(fā)利用它們，對(duì)保障世界能源安全，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā) 展，改善人類生存環(huán)境具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0004] 太陽(yáng)能熱發(fā)電是太陽(yáng)能利用的重要方向，光熱發(fā)電與常規(guī)熱力發(fā)電的工作原理相 同，區(qū)別在于熱源形式不同，太陽(yáng)能光熱發(fā)電是利用聚光集熱系統(tǒng)，聚集太陽(yáng)的輻射能，通 過光熱轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的熱發(fā)電過程。
[0005] 太陽(yáng)能有槽式、塔式、碟式和菲涅爾式等多種聚光集熱方式，槽式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 單軸跟蹤，技術(shù)較為成熟，是目前真正實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化的光熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0006] 然而，在槽式光熱發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在一些技術(shù)問題，特別是單純太 陽(yáng)能槽式系統(tǒng)。由于太陽(yáng)能的能量密度低，這就決定了需要很大的光場(chǎng)和占地面積，投資成 本很高；隨著時(shí)間及晝夜的變更，光熱供應(yīng)存在波動(dòng)和間歇性，光熱的供給不連續(xù)、不穩(wěn)定； 槽式系統(tǒng)使用的集熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，而導(dǎo)熱油所能承受的最高油溫約400°C，通過換熱產(chǎn)生 的蒸汽溫度最高只能達(dá)到380°C左右，與現(xiàn)代高參數(shù)汽機(jī)540°C的主蒸汽溫度不相匹配。太 陽(yáng)能和槽式系統(tǒng)的這些特點(diǎn)決定了單純太陽(yáng)能光熱發(fā)電的效率低、成本高；電廠晝運(yùn)夜停， 發(fā)電小時(shí)數(shù)少、設(shè)備利用率低；裝置頻繁啟停，設(shè)備遭受較大沖擊，影響使用壽命。
[0007] 為解決上述問題，國(guó)外普遍的做法是在單純太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，配置蓄 熱裝置或與天然氣集成ISCC聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。但蓄熱裝置系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià) 昂貴，還不能從根本上解決漫漫長(zhǎng)夜和陰雨天的蓄熱問題；與ISCC集成的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)建 設(shè)條件苛刻，仍要依賴優(yōu)質(zhì)的天然氣資源和供氣管網(wǎng)，且燃機(jī)及余熱鍋爐系統(tǒng)復(fù)雜、投資很 大。
[0008] 國(guó)內(nèi)也有將光熱集成到常規(guī)燃煤電站的設(shè)想，如取代汽輪機(jī)的某級(jí)抽汽，以加熱 給水的方式進(jìn)入汽機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)。該方式改變了汽機(jī)的熱力系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)的熱效率；光熱 用于加熱溫度很低的給水，光熱的利用品位較低；所能集成的光熱發(fā)電份額也有限，難以超 過 10% ;
[0009] 如光熱以補(bǔ)汽的方式進(jìn)入汽輪機(jī)的中低壓缸，要求對(duì)現(xiàn)有汽機(jī)作技術(shù)改造，增加 了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備成本；光熱蒸汽的波動(dòng)或中斷，影響電站的發(fā)電和供電負(fù)荷，對(duì)電網(wǎng)也會(huì) 造成一定的沖擊；
[0010] 如將光熱蒸汽直接引入燃煤電站鍋爐中去過熱，該方法從能量平衡角度看似簡(jiǎn)單 合理，但從鍋爐結(jié)構(gòu)、受熱面配置和傳熱學(xué)理論上看，很難實(shí)現(xiàn)。
[0011] 綜上所述，常規(guī)太陽(yáng)能槽式熱發(fā)電系統(tǒng)普遍存在技術(shù)參數(shù)低、系統(tǒng)復(fù)雜、發(fā)電效率 低、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、投資成本高的問題，這些問題難以通過簡(jiǎn)單技術(shù)集成得到有效解決，因 此，需要尋求技術(shù)創(chuàng)新，打破常規(guī)組合方式，從多種能源聯(lián)合互補(bǔ)角度，開發(fā)出一種新的太 陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化集成模式。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012] 本實(shí)用新型的目的是為克服常規(guī)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型 將提供一種太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成系統(tǒng)，利用現(xiàn)代熱力發(fā)電高參數(shù)系統(tǒng)平 臺(tái)，提高光熱發(fā)電效率；采用太陽(yáng)能光熱鍋爐與生物質(zhì)鍋爐兩爐帶一機(jī)的共機(jī)發(fā)電模式，簡(jiǎn) 化光熱發(fā)電系統(tǒng)和設(shè)備配置；集成聚光集熱、光熱換熱與輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t并聯(lián) 互補(bǔ)的太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)，有效解決太陽(yáng)能供給存在的間歇性和不穩(wěn)定性問題；采用廉 價(jià)的燃煤作補(bǔ)充燃料，擺脫電廠對(duì)優(yōu)質(zhì)天然氣資源及供應(yīng)管網(wǎng)的依賴；另外，通過太陽(yáng)能與 生物質(zhì)能的聯(lián)合，做大電廠的裝機(jī)規(guī)模，提高聯(lián)合電廠的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
[0013] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案：本實(shí)用新型的太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成 系統(tǒng)包括超高壓或高壓的太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)、超高壓或高壓的生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)和汽輪發(fā) 電機(jī)系統(tǒng)，從太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)的太陽(yáng)能光場(chǎng)輸出的高溫導(dǎo)熱油依次流經(jīng)光熱蒸發(fā)器、 光熱加熱器，放熱降溫后回到導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐，導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐的低溫導(dǎo)熱油經(jīng)循環(huán)油泵輸送到太 陽(yáng)能光場(chǎng)，完成導(dǎo)熱油循環(huán)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光熱的傳輸和換熱；光熱蒸發(fā)器產(chǎn)生的光熱蒸汽通 過蒸汽母管送到生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)；設(shè)置輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t與光熱蒸發(fā)器、光熱加 熱器并連，輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t產(chǎn)生的輔助蒸汽也通過蒸汽母管與光熱蒸汽混合后 送到生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)，光熱混合蒸汽和生物質(zhì)鍋爐自產(chǎn)的蒸汽在生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)中過熱 到540°C ±5°C，過熱蒸汽輸送到汽輪發(fā)電機(jī)膨脹做功并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；汽輪發(fā)電機(jī)的乏 汽接入凝汽器冷凝為凝結(jié)水并匯集至凝汽器的凝結(jié)水箱，凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵加壓送入低壓 加熱器加熱后進(jìn)入除氧器，從除氧器出來的水經(jīng)給水泵打入高壓加熱器加熱，加熱溫度為 240°C ±5°C，然后經(jīng)第一流量分配器分成兩路，一路進(jìn)入生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)生產(chǎn)蒸汽，另一 路進(jìn)入太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)，進(jìn)入太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)的給水經(jīng)第二流量分配器又分為兩 路，一路進(jìn)入光熱加熱器，另一路進(jìn)入輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t，第二流量分配器根據(jù) 太陽(yáng)能的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)進(jìn)入光熱加熱器與進(jìn)入輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t的給水流量分配比 例；進(jìn)入太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)的給水生產(chǎn)飽和蒸汽，完成做功工質(zhì)的循環(huán)過程。
[0014] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0015] 1、本實(shí)用新型構(gòu)建出一種太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的新模式、新系統(tǒng)，借助生 物質(zhì)直燃發(fā)電的高參數(shù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的高效發(fā)電利用目標(biāo)；
[0016] 2、采用太陽(yáng)能光熱鍋爐與生物質(zhì)鍋爐兩爐帶一機(jī)的共機(jī)發(fā)電模式，不設(shè)蓄熱裝 置，簡(jiǎn)化了光熱發(fā)電系統(tǒng)和設(shè)備配置，節(jié)省投資成本；
[0017] 3、將波動(dòng)、間歇的光熱與輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t進(jìn)行并聯(lián)互補(bǔ)，其合理的分 擔(dān)份額，生產(chǎn)出穩(wěn)定流量的中間飽和蒸汽，有效解決了太陽(yáng)能供給存在的間歇性和不穩(wěn)定 性問題；
[0018] 4、與將光熱補(bǔ)入汽機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的利用方式相比，本系統(tǒng)光熱利用包括了工質(zhì)加熱 和蒸發(fā)過程，實(shí)現(xiàn)了光熱的梯級(jí)利用，熱利用效率高；
[0019] 5、本實(shí)用新型輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t最大貢獻(xiàn)率按30%份額配置和儲(chǔ)備，利 用廉價(jià)的燃煤作為輔助補(bǔ)充熱源，擺脫對(duì)優(yōu)質(zhì)天然氣資源及供應(yīng)管網(wǎng)的依賴，符合國(guó)家燃 煤在生物質(zhì)能中摻混熱量比不超過20%的能源政策；
[0020] 6、通過太陽(yáng)能與生物質(zhì)能的聯(lián)合，做大電廠的裝機(jī)規(guī)模，提高聯(lián)合電廠的經(jīng)濟(jì)效 益和環(huán)保效益。
[0021] 7、輔助蒸汽選擇飽和蒸汽，能適應(yīng)光熱的大幅度變化，輔助鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍可 達(dá)30%?100% ;光熱蒸汽選擇飽和蒸汽，方便與輔助蒸汽的匹配，還有利于控制導(dǎo)熱油上限 溫度，延長(zhǎng)使用壽命；
[0022] 8、混合飽和蒸汽全部送去生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)中過熱，并過熱到540°C，以滿足高參數(shù) 汽機(jī)的進(jìn)汽要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1是本實(shí)用新型的主要設(shè)備及流程示意圖。
[0024] 其中，1 一槽式聚光器、2 -集熱器、3 -循環(huán)油泵、4 一導(dǎo)熱油膨脹罐、5 -光熱加 熱器、6 -光熱蒸發(fā)器、7 -飽和蒸汽母管、8 -輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t、9 一生物質(zhì)鍋爐 系統(tǒng)、10 -汽輪機(jī)、11 一發(fā)電機(jī)、12 -凝汽器、13 -凝結(jié)水泵、14 一低壓加熱器、15 -除氧 器、16 -給水泵、17 -高壓加熱器、18 -第一流量分配器19 一第二流量分配器、20 -供電 負(fù)荷、21 -第一流量計(jì)：蒸汽耗量fl、22 -第二流量計(jì)：給水總量f2、23 -第三流量計(jì)：給 水流量f3、24 -第四流量計(jì)：給水流量f4、25 -第五流量計(jì)：給水流量f5、26 -第六流量 計(jì)：給水流量f6、27 -溫度計(jì)：回油溫度t。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0026] 如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的一種太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成系 統(tǒng)主要包括太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)、生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。具體地，太陽(yáng)能光熱 鍋爐系統(tǒng)由槽式聚光器1、集熱器2、循環(huán)油泵3、導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐4、光熱加熱器5、光熱蒸發(fā)器 6、飽和蒸汽母管7、輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t8及附件組成。
[0027] 聚光集熱過程：槽式聚光器1與集熱器2組成單元，多個(gè)單元串、并連構(gòu)成太陽(yáng)能 光場(chǎng)，光場(chǎng)完成太陽(yáng)能的收集、聚光反射和光熱轉(zhuǎn)換過程。
[0028] 光熱傳輸及換熱過程：集熱介質(zhì)導(dǎo)熱油從導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐4經(jīng)循環(huán)油泵3打入光場(chǎng)，進(jìn) 口油溫約280°C，在光場(chǎng)吸熱升溫至近380°C輸出，首先進(jìn)入光熱蒸發(fā)器6,與飽和水換熱后 從光熱蒸發(fā)器6的出口接至光熱加熱器5,再與給水換熱，溫度降至約280°C，回流到導(dǎo)熱油 儲(chǔ)罐4,完成導(dǎo)熱油循環(huán)；給水經(jīng)第二流量分配器進(jìn)行流量分配，一部分進(jìn)入光熱加熱器5， 吸收導(dǎo)熱油的熱量，升溫至飽和水狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)給水的加熱，這部分飽和水接入光熱蒸發(fā)器6， 吸收導(dǎo)熱油的熱量，完成蒸發(fā)過程，產(chǎn)生光熱飽和蒸汽，該蒸汽作為飽和蒸汽之一，接入飽 和蒸汽母管7,與輔助飽和蒸汽混合。
[0029] 輔助飽和蒸汽的產(chǎn)生：分配給輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t8的給水，經(jīng)加熱、蒸發(fā) 產(chǎn)生飽和蒸汽，輔助飽和蒸汽也進(jìn)入飽和蒸汽母管7,與光熱飽和蒸汽混合，送至生物質(zhì)鍋 爐系統(tǒng)9過熱。
[0030] 生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)9主要包括燃燒裝置、省煤器、蒸發(fā)器和過熱器，如上所述，該爐 除自產(chǎn)一定量蒸汽外，還接受來自光熱鍋爐系統(tǒng)的飽和蒸汽，并在其過熱器內(nèi)完成過熱，達(dá) 到約540°C，以滿足高參數(shù)汽機(jī)的進(jìn)汽要求。
[0031] 汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括汽輪機(jī)10、發(fā)電機(jī)11、凝汽器12、凝結(jié)水泵13、低壓加熱器 14、除氧器15、給水泵16、高壓加熱器17等，由生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)9輸出的過熱蒸汽接至汽輪 機(jī)10,蒸汽在汽輪機(jī)10內(nèi)膨脹做功，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)11發(fā)電，做功后的乏汽接入凝汽器12， 乏汽在凝汽器12內(nèi)放熱變?yōu)槟Y(jié)水并匯集至凝結(jié)水箱，凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵13加壓送入低 壓加熱器14,經(jīng)加熱后進(jìn)入除氧器15,從除氧器出來的給水經(jīng)給水泵16打入高壓加熱器17 加熱，溫度升高到215°C?240°C，經(jīng)第一流量分配器分成兩路，一路進(jìn)入生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng) 的省煤器，另一路進(jìn)入太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)，完成做功工質(zhì)的循環(huán)過程。
[0032] 所述光熱鍋爐系統(tǒng)承擔(dān)30%的發(fā)電份額，生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)承擔(dān)70%的發(fā)電份額，具 體到鍋爐系統(tǒng)，發(fā)電份額等效其輸出的熱量份額。
[0033] 所述光熱鍋爐系統(tǒng)包括太陽(yáng)能光場(chǎng)、光熱換熱器和輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t， 太陽(yáng)能光場(chǎng)連接到光熱換熱器，光熱換熱器與輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t都連接到飽和蒸 汽母管。太陽(yáng)能光場(chǎng)由足夠數(shù)量的槽式聚光器、集熱器串、并連組成，聚光器將收集到的太 陽(yáng)輻射能投射到集熱器上，集熱器將輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，并將導(dǎo)熱油加熱到約380°C的溫 度，高溫導(dǎo)熱油在光熱換熱器內(nèi)與循環(huán)工質(zhì)換熱，產(chǎn)生的飽和蒸汽稱之為光熱蒸汽，光熱蒸 汽連接到飽和蒸汽母管。
[0034] 所述光熱換熱器包括加熱器和蒸發(fā)器，蒸發(fā)器與光場(chǎng)導(dǎo)熱油系統(tǒng)的出口連接，導(dǎo) 熱油管路經(jīng)過蒸發(fā)器和加熱器，加熱器低溫導(dǎo)熱油出口與導(dǎo)熱油膨脹罐相連，循環(huán)油泵將 低溫導(dǎo)熱從導(dǎo)熱油膨脹罐打回到光場(chǎng)吸熱升溫，完成導(dǎo)熱油的循環(huán)工作過程；做功工質(zhì)給 水在加熱器內(nèi)吸收導(dǎo)熱油傳遞的熱量，溫度升高至飽和狀態(tài)，連接到蒸發(fā)器內(nèi)，在蒸發(fā)器內(nèi) 進(jìn)一步吸熱蒸發(fā)，形成飽和蒸汽，飽和蒸汽出口連接飽和蒸汽母管。
[0035] 由于在日照周期內(nèi)，太陽(yáng)輻射隨時(shí)間和晝夜變更而變化，所能產(chǎn)生的光熱蒸汽量 也隨之變化，為平衡此變化，本實(shí)用新型特別設(shè)置一套輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t系統(tǒng)，其 產(chǎn)生與光熱蒸汽相同壓力的飽和蒸汽，稱之為輔助蒸汽，光熱蒸汽和輔助蒸汽在飽和蒸汽 母管中混合后，一并送入生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)去過熱。當(dāng)光照變?nèi)?，光熱蒸汽量減少時(shí)，輔助鍋 爐加強(qiáng)燃燒，輔助蒸汽量增加，反之則作反向調(diào)整，原則為總飽和蒸汽量保持穩(wěn)定不變。
[0036] 所述輔助鍋爐為飽和蒸汽鍋爐，其蒸汽壓力須與光熱蒸汽壓力、生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng) 壓力相匹配，其最大熱量貢獻(xiàn)按30%份額配置和儲(chǔ)備。
[0037] 所述生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)主要包括燃燒裝置、省煤器、蒸發(fā)器和過熱器，與常規(guī)鍋爐相 t匕，該爐除自產(chǎn)一定量蒸汽外，還接受來自光熱鍋爐系統(tǒng)的飽和蒸汽，并在其過熱器內(nèi)完成 過熱，達(dá)到約540°C，以滿足高參數(shù)汽機(jī)的進(jìn)汽要求。
[0038] 所述生物質(zhì)鍋爐的具體結(jié)構(gòu)和熱量分配與常規(guī)鍋爐不同，它擁有常規(guī)鍋爐70%的 爐膛容積，負(fù)責(zé)組織70%的生物質(zhì)燃燒，完成55%的給水加熱和蒸發(fā)，完成100%蒸汽量的過 熱。
[0039] 所述汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器、凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧 器、給水泵、高壓加熱器等，來自生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)的合格過熱蒸汽作為主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)膨 脹做功，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。做功后的乏汽進(jìn)入凝汽器并由凝結(jié)水泵加壓后經(jīng)過低壓 加熱器加熱后進(jìn)入除氧器，除氧器采用低壓缸抽汽加熱除去給水中的溶解氧和其它氣體， 從除氧器出來的給水經(jīng)給水泵打入高壓加熱器加熱，然后分成兩路，一路進(jìn)入生物質(zhì)鍋爐 系統(tǒng)的省煤器，另一路進(jìn)入太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)，該兩路的流量及分配比例基本保持不變； 進(jìn)入太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)的給水再分成兩路，一路去光熱加熱器，另一路去輔助燃煤或燃 氣或燃油鍋爐，這兩路流量的分配根據(jù)光照強(qiáng)度的變化及光熱蒸汽產(chǎn)量作耦合調(diào)節(jié)，此消 彼長(zhǎng)。
[0040] 流量分配過程：供電負(fù)荷20決定了本系統(tǒng)的蒸汽耗量Π ，進(jìn)而確定給水總量f2， 第一流量分配器18通過其進(jìn)出口流量f2、f3和f4的檢測(cè)和積算，調(diào)整分配器閥位開度，維 持出口兩路的流量f3:f4按固定比例55:45進(jìn)行分配；進(jìn)入太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)的給水又 由第二流量分配器再分成兩路，一路為去光熱加熱器，另一路為去輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加?鍋爐，這兩路流量的分配根據(jù)光照強(qiáng)弱的變化調(diào)整，具體是按設(shè)置在導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐上回油溫 度t的變化來調(diào)整閥位開度，當(dāng)t升高時(shí)，加大流量f6、減小流量f5 ;當(dāng)t降低時(shí)，減小流量 f6、加大流量f5。
[0041] 光場(chǎng)設(shè)有油溫檢測(cè)與保護(hù)裝置，正午時(shí)分，光照直射較強(qiáng)，分配給光場(chǎng)的給水流量 f6已增至最大（即f5=0)，回油溫度t仍在上升并超過300°C或出油溫度超過380°C時(shí)，啟動(dòng) 光場(chǎng)跟蹤裝置，調(diào)整光照入射角，卸載掉部分光照輻射，使回油溫度t回歸正常范圍；冬夜 或陰雨天時(shí)，沒有光照輻射，分配給光場(chǎng)的給水流量f6已降至0，t降至200°C時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)儲(chǔ) 油罐加熱器對(duì)回油進(jìn)行循環(huán)加熱，防止導(dǎo)熱油凝固并保護(hù)光場(chǎng)設(shè)備免遭凍壞。
[0042] 為什么不直接將光熱蒸汽送至生物質(zhì)鍋爐中去過熱？是因?yàn)楣鉄嵴羝侩S光照 波動(dòng)、不穩(wěn)定、甚至在夜間或陰雨天會(huì)間歇中斷，作為高參數(shù)的電力鍋爐來說，其正常的保 汽溫變負(fù)荷范圍是70%?100%，生物質(zhì)鍋爐無法適應(yīng)光熱的變化工況；另外，非穩(wěn)定外源蒸 汽的過熱，與鍋爐變負(fù)荷還有技術(shù)上的區(qū)別，它打破了鍋爐的熱量分配比例，鍋爐受熱面配 置須調(diào)整設(shè)計(jì)。當(dāng)無光照、無光熱蒸汽時(shí)，鍋爐應(yīng)回歸原先的工作狀態(tài)，但鍋爐受熱面已經(jīng) 過調(diào)整，無法回到調(diào)整前的狀態(tài)，這就是光熱蒸汽與生物質(zhì)鍋爐直接聯(lián)合存在的死結(jié)。為解 開這一死結(jié)，本實(shí)用新型特別設(shè)置了輔助鍋爐和輔助蒸汽系統(tǒng)。之所以要選擇飽和蒸汽鍋 爐，是因?yàn)樗苓m應(yīng)光熱的大幅度變化，只保負(fù)荷即蒸發(fā)量，不用保汽溫，其調(diào)節(jié)范圍可達(dá) 到30%?100%，沒有光熱時(shí)可完全由輔助鍋爐來替代，這樣能保證生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)保持基 本負(fù)荷無需變動(dòng)，復(fù)雜甚至無法完成的聯(lián)合通過本方案得以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)。
[0043] 所述聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的高參數(shù)是指主汽壓力可選超高壓13. 7MPa或高壓9. 81MPa， 主蒸汽溫度為540°C，以保證較高的發(fā)電效率。
[0044] 本實(shí)用新型所述目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，依托生物質(zhì)直燃發(fā)電平臺(tái)，定位 高溫超高壓（13. 7MPa ;540°C)、或高溫高壓參數(shù)（9. 81MPa ;540°C)，采用太陽(yáng)能光熱鍋爐與 生物質(zhì)鍋爐兩爐帶一機(jī)的共機(jī)發(fā)電模式；結(jié)合太陽(yáng)能槽式系統(tǒng)的溫度特性和光熱蒸汽難于 與生物質(zhì)鍋爐所產(chǎn)蒸汽一步直接對(duì)接的技術(shù)問題，將波動(dòng)間歇的光熱先與輔助燃煤或燃?xì)?或燃油鍋爐進(jìn)行并聯(lián)互補(bǔ)，生產(chǎn)出穩(wěn)定流量的中間飽和蒸汽，再送入生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)中過 熱至540°C，以滿足高參數(shù)汽機(jī)的進(jìn)汽要求。通過本方案化整為零、分步實(shí)施的步驟和技 術(shù)集成，有效解決了太陽(yáng)能槽式系統(tǒng)的溫度低、太陽(yáng)能供給存在間歇性和不穩(wěn)定性問題；利 用現(xiàn)代生物質(zhì)直燃發(fā)電的高參數(shù)平臺(tái)，提高光熱發(fā)電效率；簡(jiǎn)化光熱發(fā)電系統(tǒng)和設(shè)備配置； 采用廉價(jià)的燃煤作補(bǔ)充燃料，擺脫電廠對(duì)優(yōu)質(zhì)天然氣資源及供應(yīng)管網(wǎng)的依賴；另外，通過太 陽(yáng)能與生物質(zhì)能的聯(lián)合，做大電廠的裝機(jī)規(guī)模，提高聯(lián)合電廠的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成系統(tǒng)，包括超高壓或高壓的太陽(yáng)能光熱 鍋爐系統(tǒng)、超高壓或高壓的生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于：從太陽(yáng)能光熱 鍋爐系統(tǒng)的太陽(yáng)能光場(chǎng)（1和2)輸出的高溫導(dǎo)熱油依次流經(jīng)光熱蒸發(fā)器（6)、光熱加熱器 (5)，放熱降溫后回到導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐（4)，導(dǎo)熱油儲(chǔ)罐（4)的低溫導(dǎo)熱油經(jīng)循環(huán)油泵（3)輸送到 太陽(yáng)能光場(chǎng)（1和2)完成導(dǎo)熱油循環(huán)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光熱的傳輸和換熱；光熱蒸發(fā)器（6)產(chǎn)生的 光熱蒸汽通過蒸汽母管（7)送到生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)（9);設(shè)置輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t（8) 與光熱蒸發(fā)器（6)、光熱加熱器（5)并連，輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t（8)產(chǎn)生的輔助蒸汽 也通過蒸汽母管（7)與光熱蒸汽混合后送到生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)（9)，光熱混合蒸汽和生物質(zhì) 鍋爐自產(chǎn)的蒸汽在生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)（9)中過熱到，過熱蒸汽輸送到汽輪發(fā)電機(jī)（10)膨脹做 功并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)（11)發(fā)電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能與生物質(zhì)能聯(lián)合發(fā)電的優(yōu)化集成系統(tǒng)，其特征在于： 汽輪發(fā)電機(jī)（10)的乏汽接入凝汽器（12)冷凝為凝結(jié)水并匯集至凝汽器（12)的凝結(jié)水箱， 凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水泵（13)加壓送入低壓加熱器（14)加熱后進(jìn)入除氧器（15)，從除氧器（15) 出來的水經(jīng)給水泵（16)打入高壓加熱器（17)加熱，然后經(jīng)第一流量分配器（18)分成兩路， 一路進(jìn)入生物質(zhì)鍋爐系統(tǒng)（9)生產(chǎn)蒸汽，另一路進(jìn)入太陽(yáng)能光熱鍋爐系統(tǒng)，進(jìn)入太陽(yáng)能光熱 鍋爐系統(tǒng)的給水經(jīng)第二流量分配器（19)又分為兩路，一路進(jìn)入光熱加熱器（5)，另一路進(jìn) 入輔助燃煤或燃?xì)饣蛉加湾仩t（8)。
【文檔編號(hào)】F03G7/00GK203867640SQ201420173803
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】陳義龍, 張巖豐, 劉文焱 申請(qǐng)人:武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司