一种源端耦合的太阳能增益型燃煤电站锅炉的制作方法

1.本实用新型涉及一种锅炉，具体涉及一种源端耦合的太阳能增益型燃煤电站锅炉。


背景技术：

2.我国是全球第一大碳排放国，占据了世界27.2％的碳排放量。为实现既定的“碳达峰、碳中和”目标，电力行业除了要发展零碳排放的风电、光伏等新能源电站作为未来的增量电力，同时也必须对存量巨大、碳排放较高的传统燃煤火电厂进行降碳改造。从规模来看，存量改造的节煤降碳作用和影响，将远远大于增量替换。此外，技术改造的成本，也远远小于新建风电厂和光伏光热电站的投资。
3.目前的自然能发电技术路线，将风电、光伏等新能源电力与传统火电相并列，二者间此消彼长的竞争态势近年来愈实用新型显。而在实际建设中，为满足电力调峰需求，新能源电站项目上马的同时，需要配套建设一定容量的燃煤电站。双电站的布置无疑造成了投资的极大浪费，秉持碳减排的初衷，却又新增了传统燃煤电厂这类碳排放大户。
4.若能将风能、光能等新能源形式，借助光热、风热转换装置，与现有的存量电站燃煤锅炉有机结合，实现新能源助力燃煤锅炉节煤降碳的良好效果，这无疑开辟了自然能利用与传统火电和谐共生的新方向，然而现有技术并没有给出类似的公开。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种源端耦合的太阳能增益型燃煤电站锅炉，该锅炉能够实现光能与锅炉的有机耦合。
6.为达到上述目的，本实用新型所述的源端耦合的太阳能增益型燃煤电站锅炉包括太阳能集热器、高压加热器、炉膛、除氧器、给水泵及调节阀；
7.太阳能集热器的出口及高压加热器的出口通过管道并管后与炉膛的入口相连通，除氧器的出口经给水泵后分为两路，其中一路经调节阀与太阳能集热器的入口相连通，另一路与高压加热器的入口相连通。
8.还包括反射镜，反射镜正对太阳能集热器，其中，太阳光经反射镜照射到太阳能集热器上。
9.高压加热器为管式换热器。
10.反射镜采用阵列式布置。
11.高压加热器的蒸汽侧与汽缸的抽汽口相连通。
12.当光照强度小于预设最小强度时，则关闭调节阀，给水泵输出的给水进入到高压加热器中加热，然后进入炉膛中。
13.当光照强度高于最高强度时，则关闭高压加热器，打开调节阀，给水泵输出的给水进入到太阳能集热器中加热，然后进入到炉膛中。
14.当光照强度大于最小强度且小于最高强度时，则调节调节阀的开度，给水泵输出
的给水分为两路，其中一路进入到高压加热器中加热，另一路进入到太阳能集热器中加热，高压加热器输出的给水及太阳能集热器输出的给水汇流后进入到炉膛中。
15.本实用新型具有以下有益效果：
16.本实用新型所述的源端耦合的太阳能增益型燃煤电站锅炉在具体操作时，根据太阳光照强度的变化，调节调节阀的开度，使得给水泵输出的给水分为两路，其中一路经高压加热器加热，另一路经太阳能集热器加热，然后汇流后进入到炉膛中，以实现光能与锅炉的有机耦合，同时，太阳能集热器采用旁路设计，投退灵活，充分考虑太阳能加热的波动性，相比新建光伏、光热电站来降低碳排放，具有改造成本低廉、适用范围广泛、降碳潜力巨大等优点，具有光明的应用前景。同时将太阳能以热能的形式，从电力生产的源头端注入常规燃煤火电机组，实现新能源与燃煤火电机组的和谐共生、协同发电，提高给水温度，降低机组煤耗，考虑到存量巨大的燃煤火电厂，本实用新型对削减碳排放的潜能巨大。相比于新建光伏或光热型新能源电站，本实用新型仅对现有火电机组实施技术改造，在利用太阳能的同时，大大降低传统燃煤锅炉的碳排放，经济性、环保性、规模性优势显著。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图。
18.其中，1为除氧器、2为给水泵、3为调节阀、4为高压加热器、5为炉膛、6为太阳能集热器、7为反射镜。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本实用新型公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本实用新型公开的概念。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
20.在附图中示出了根据本实用新型公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
21.参考图1，本实用新型所述的源端耦合的太阳能增益型燃煤电站锅炉包括除氧器1、给水泵2、调节阀3、高压加热器4、炉膛5、太阳能集热器6及反射镜7；
22.太阳能集热器6的出口及高压加热器4的出口通过管道并管后与炉膛5的入口相连通，除氧器1的出口经给水泵2后分为两路，其中一路经调节阀3与太阳能集热器6的入口相连通，另一路与高压加热器4的入口相连通，反射镜7正对太阳能集热器6，其中，太阳光经反射镜7照射到太阳能集热器6上。
23.当夜间或阴天条件下，光照强度较低甚至无实际加热能力时，太阳能集热器6利用调节阀3实施隔离，退出运行，此时锅炉给水完全依靠高压加热器4来提高水温，高压加热器
4为管式换热器，管内高温蒸汽来自汽轮机汽缸的抽汽，换热后的蒸汽变为疏水排出。
24.当光照强度逐渐增加时，打开调节阀3，调整旁路的水流量，以适应太阳能集热器6加热能力的波动变化，当太阳能集热器6所在旁路投入运行时，高压加热器4可降低出力甚至完全退出，以便省去汽缸抽汽，避免汽轮机做功效率的降低。反射镜7采用阵列式布置，其具有自动逐日功能，以保证最大程度的利用当前的太阳光。
25.相比于光热型电站把熔盐加热至550℃，本实用新型中的太阳能集热器6只需要将锅炉给水加热至最高300℃即可，因此不需要建设光热电站占地面积巨大的反射镜7，也不需要那么高的支撑塔，规模小，成本低，加热能力满足火电机组运行要求即可。
26.本实用新型具有3种工质模式，分别为常规模式、双路运行模式及全太阳能模式。
27.常规模式：在光照强度较弱、太阳能集热器6不满足正常运行条件时，即光照强度小于最小强度，关闭调节阀3，给水泵2输出的给水全部进入高压加热器4中，利用汽轮机汽缸抽汽进行加热，汽缸内的一部分蒸汽被抽取出加热给水，因此会导致汽轮机效率降低。
28.双路运行模式：由于一天中太阳的光照强度是周期性变化的，因此太阳能集热器6的加热能力也是变化的，从而会导致太阳能集热器6输出的水温波动，因此需要通过调节阀3对主路及旁路的给水量进行合理分配，以适应集热器6当前的加热能力，即光照强度大于最小强度且大于最大强度时，则将调节阀3的开度随太阳能集热器6加热能力的提高而开大，旁路水量增加，出口水温维持在设计值，而主路水量降低，高压加热器4所需的汽缸抽汽逐步减少，从而利用太阳能提高汽轮机效率；当光照强度减弱时，太阳能集热器6的加热能力下降，此时调小调节阀3的开度，减少旁路的水量，随着主路分配的水量增加，高压加热器4所需的汽缸抽汽增加，以应对太阳能集热器6的波动性。
29.全太阳能模式：当光照强度足够大时，即当光照强度大于预设最大强度，即太阳能集热器6的加热能力达到最大，此时调节阀3全开，给水全部通过旁路提供，且出口水温满足要求，此时高压加热器4完全停用，不再需要汽缸抽汽，太阳能以外部热能的形式从源头输入燃煤发电机组，系统节煤减碳效果达到最大。
30.本实用新型实现了新能源与燃煤火电的和谐共生，协同发展，以新能源促进存量火电的碳减排，且“新能源加热器”投用灵活，充分考虑自然能的波动性，利用合理的控制切换逻辑，充分发挥新能源的节煤减碳潜力，实现“1+1＞2”的效果。存量燃煤电站若能以上述源端耦合形式与新能源融合，打造“太阳能融合型燃煤机组”，对我国碳减排事业产生基础性的重要支撑作用。