太阳能与燃料互补发电系统的制作方法

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太阳能与燃料互补发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能应用领域,尤其涉及一种利用太阳能低温集热器获取热能与燃料互补构成的发电系统。
【背景技术】
[0002]现有的燃料发电系统主要有燃煤发电、燃油发电和燃气发电等,燃料发电系统是用燃料加热蒸汽锅炉中的水,使水变成蒸汽再进一步加热成为过热蒸汽,过热蒸汽推动汽轮发电机发电。燃料在燃烧过程中要排放大量的颗粒物和有毒有害气体,对环境污染太大,影响人们身体健康;大量的碳排放,引起气候变化,造成严重自然灾害。
[0003]为改变或减轻这种现状,人们试图用各种新能源与燃料互补发电,太阳能是巨大而永恒的清洁能源,已有用槽式等中高温太阳能集热器与燃料电厂,尤其燃煤火电厂结合互补的方案,例如,中国科学院工程热物理研宄所申请的申请号为201010520248.2的“注蒸汽式的太阳能与火电站互补发电系统”的专利,提出了利用太阳能产生过热蒸汽注入蒸汽轮机高压缸或中压缸膨胀做功,降低单位发电煤耗,实现了太阳能与火电的互补,实现了火电站的扩容降耗,解决太阳能不稳定不连续的问题;华北电力大学所申请的申请号为200810104285.8的“太阳能辅助燃煤火电厂一体化回热装置”的专利申请,提出了利用太阳能加热回热系统中给水加热器的疏水,变为蒸汽后返回给水加热器放热,解决太阳能热发电方式直接取决于天象、启停频繁并且不稳定等问题;这些方案都使电厂节省燃料,减少了污染排放。但是,它们都需用反射镜聚焦,而反射镜造价高,又只能利用太阳的直射光,太阳能利用效率低,经济效益较差而未能大规模推广应用;因此,还需找到更加科学有效的互补方式。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能与燃料互补发电系统,利用廉价的太阳能为发电厂节省大部分燃料,以降低发电厂的发电成本和减少发电厂的污染排放,增加可再生能源在一次能源应用中的比例。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的太阳能与燃料互补发电系统,包括燃料发电系统和太阳能低温蒸汽生产系统,所述燃料发电系统包括燃料蒸汽锅炉、气轮发电机、凝汽器和水处理器,所述太阳能低温蒸汽生产系统包括加热集热器和蒸汽发生器;所述加热集热器为太阳能低温集热器,所述加热集热器与所述蒸汽发生器连接,所述蒸汽发生器的出汽口连接蒸汽泵的进汽端,蒸汽泵的出汽端通过止回阀连接到所述燃料蒸汽锅炉;所述燃料蒸汽锅炉连接气轮发电机,所述气轮发电机连接所述凝汽器;所述凝汽器通过循环水泵与所述蒸汽发生器连接,所述循环水泵的进水端设置有电动阀,出水端设置有止回阀,所述凝汽器还与所述燃料蒸汽锅炉连接,所述水处理器通过供水泵与所述蒸汽发生器连接,所述水处理器还与所述燃料蒸汽锅炉连接,所述蒸汽发生器上设置有第一水位控制器,所述供水泵在所述第一水位控制器的控制下为所述蒸汽发生器补水。
[0006]进一步的,所述太阳能低温蒸汽生产系统还包括储热箱和换热回路,所述储热箱设置在所述加热集热器和蒸汽发生器之间,所述储热箱与所述加热集热器通过导热介质构成第一循环回路,所述储热箱通过所述换热回路与所述蒸汽发生器连接。
[0007]进一步的,所述太阳能低温蒸汽生产系统还包括热泵,所述热泵设置在所述储热箱与所述蒸汽发生器之间,所述热泵包括冷凝器、节流器、压缩机和蒸发器,所述蒸发器的一端串接压缩机后连接到冷凝器的一端,所述冷凝器的另一端串接节流器后连接到所述蒸发器的另一端,所述热泵与换热回路共同作用为所述蒸汽发生器提供热能。
[0008]进一步的,所述换热回路包括第一循环泵和换热器;所述换热器和热泵的冷凝器设置在蒸汽发生器内,所述热泵的蒸发器设置在储热箱内;所述储热箱经所述第一循环泵连接到设置在所述蒸汽发生器内的换热器的一端,所述换热器的另一端回到储热箱;所述第一循环泵与热泵的压缩机的电源线均连接到电源控制器。
[0009]进一步的,所述换热回路包括热管,所述热管包括蒸发段和冷凝段,所述热管的冷凝段和热泵的冷凝器设置在蒸汽发生器内,所述热管的蒸发段和热泵的蒸发器设置在储热箱内。
[0010]进一步的,所述换热回路包括热管、第二循环泵和换热箱,所述热管的冷凝段设置在蒸汽发生器内,所述热管的蒸发段和热泵的冷凝器设置在换热箱内,所述热泵的蒸发器设置在储热箱内,所述换热箱与所述储热箱之间通过导热介质构成第二循环回路,所述第二循环泵串接在所述第二循环回路的上回路中,所述第二循环泵与所述热泵的压缩机的电源均连接到电源控制器。
[0011]进一步的,所述太阳能低温蒸汽生产系统还包括预热集热器,所述预热集热器为太阳能低温集热器,所述预热集热器用于预热所述蒸汽发生器的给水。
[0012]进一步的,所述太阳能低温蒸汽生产系统还包括热水泵和水箱,所述凝汽器通过循环水泵与所述水箱连接,所述水处理器通过供水泵与所述水箱连接,所述预热集热器与所述水箱通过导热介质构成第三循环回路,所述水箱通过热水泵)与所述蒸汽发生器连接,所述水箱上设置有第二水位控制器。
[0013]进一步的,所述换热箱与所述储热箱构成的第二循环回路的导热介质为空气,所述第二循环泵为气泵。
[0014]进一步的,所述蒸汽发生器的设定温度彡100°C。
[0015]本实用新型的有益效果是:利用廉价高效的低温集热器提供热源,使水在蒸汽发生器中汽化成为含有大量汽化潜热的低温蒸汽后,进入燃料蒸汽锅炉,再加热成为过热蒸汽用于发电。每一克水成为过热蒸汽需约800多卡的热量,水的汽化潜热为每克540卡,太阳能给每克水蒸汽提供了 600多卡的热能,约占蒸汽能耗的2/3,太阳能提供的热能为燃料提供的热能的两倍,有效节省用煤;利用太阳能低温集热器与燃料蒸汽锅炉互补的发电系统,可节省约2/3的燃料,而用太阳能低温集热器获取热能的成本只有烧煤的1/3,这既大大降低了企业的生产成本,又减少了污染排放,产生了双重效果,既有巨大的经济效益又有显着的社会效益。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的第一种实施方式的结构示意图;
[0017]图2是本实用新型的第二种实施方式的结构示意图;
[0018]图3是本实用新型的换热回路的第二种实施方式的示意图;
[0019]图4是本实用新型的换热回路的第三种实施方式的示意图;
[0020]图中所示:加热集热器1、储热箱2、第一循环泵3、换热器4、冷凝器5、蒸汽发生器6、电源控制器7、节流器8、压缩机9、蒸发器10、蒸汽泵11、止回阀12、燃料蒸汽锅炉13、气轮发电机14、凝汽器15、循环水泵16、供水泵17、水处理器18、预热集热器19、热水泵20、水箱21、第一水位控制器22、热管23、第二循环泵24、换热箱25,第二水位控制器26。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0022]图1和图2中虚线的左边部分为现有的燃料发电系统,右边部分为与燃料发电系统互补的太阳能低温蒸汽生产系统。燃料发电系统主要为燃煤发电、燃油发电或燃气发电系统。
[0023]如图1所示,太阳能与燃料互补发电系统,包括燃料发电系统和太阳能低温蒸汽生产系统,所述燃料发电系统包括燃料蒸汽锅炉13、气轮发电机14、凝汽器15和水处理器18,所述太阳能低温蒸汽生产系统包括加热集热器I和蒸汽发生器6 ;所述加热集热器I为太阳能低温集热器,所述加热集热器I与所述蒸汽发生器6连接,所述蒸汽发生器6的出汽口连接蒸汽泵11的进汽端,蒸汽泵11的出汽端通过止回阀12连接到所述燃料蒸汽锅炉13 ;所述燃料蒸汽锅炉13连接气轮发电机14,所述气轮发电机14连接所述凝汽器15 ;所述凝汽器15通过循环水泵16与所述蒸汽发生器6连接,所述循环水泵16的进水端设置有电动阀,出水端设置有止回阀,所述凝汽器15还与所述燃料蒸汽锅炉13连接,所述水处理器18通过供水泵17与所述蒸汽发生器6连接,所述水处理器18还与所述燃料蒸汽锅炉13连接,所述蒸汽发生器6上设置有第一水位控制器22,所述供水泵17在所述第一水位控制器22的控制下为所述蒸汽发生器6补水。
[0024]本实用新型的太阳能与燃料互补发电系统的工作原理:
[0025]加热集热器I为太阳能低温集热器,所述加热集热器I利用吸收的太阳能通过导热介质为蒸汽发生器6提供热能,使水在蒸汽发生器6里汽化成为含有大量汽化潜热的低温蒸汽,通过蒸汽泵11和止回阀12将低温蒸汽注入燃料蒸汽锅炉13,用燃料进一步加热成为过热蒸汽,过热蒸汽进入汽轮发电机14做功发电后变为乏汽,乏汽经凝汽器15冷凝后形成凝结水,一部分凝结水经循环水泵16送到蒸汽发生器6循环利用,其余部分凝结水被送到所述燃料蒸汽锅炉13循环利用,水处理器18是电厂原有的设备,所述水处理器18的作用是将太阳能与燃料互补发电系统的给水进行过滤、净化等处理,经水处理器18处理后的水一部分通过供水泵17在水位控制器22的控制下,向蒸汽发生器6补水,经水处理器18处理后
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