专利名称：实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用系统及方法
技术领域：
本发明属于节能技术领域，具体涉及一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用系统及方法。
背景技术：
随着经济的发展和生活品质的提高，能源和环境问题日益受到社会关注。提高能源利用率，加强余热回收利用，拓展可再生能源的应用场所是节约传统能源、降低碳排放、保护环境的有力措施。太阳能作为一种重要的可再生能源，随着技术的进步，聚光光热技术可将太阳辐射能转换为高达400°C以上的热能，实现太阳能热发电。中国目前能源结构还以煤炭为主，探索新能源的应用途径尤其有意义，如能做到在传统能源基础上使用太阳能等可再生能源，对于我国的节能减排事业会有较大的促进。作为中国耗能大户的火力发电厂，其最大的损失为冷端损失，如果汽轮机凝汽余热能够充分回收并循环利用，将大幅提高电厂的能源利用效率，带来巨大的节能效益、环保效益和社会效益。吸收式热泵技术由于可以利用少量的高温热源能量作为驱动，将低温热源能量送往中温热源，产生大量的中温有用热能，近年来被广泛用于回收利用低品味余(废)热。鉴于此，有必要在投资可控的条件下，提供一种结合太阳能光热技术与传统火电电厂相结合的系统，既拓展太阳能的应用场所，又回收电厂余热，降低电厂煤耗，最终实现传统能源与可再生能源的合理搭配使用。
发明内容
本发明的目的是通过使用无偿的太阳能资源，以太阳能聚光集热技术和吸收式热泵技术为基础，在保证电厂系统经济性的前提下，实现太阳能光热技术和传统火电厂的有机结合。该系统可部分回收汽轮机排汽损失的热量，并充分利用可再生的太阳能资源，具有节能环保的特点。一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用系统，包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、冷却塔以及各种连接管路，其特征在于，还包括太阳能集热器、吸收式热泵、蓄能器、热力补充设备、介质存储罐，所述太阳能集热器的循环管路与吸收式热泵的发生器相连；所述凝汽器的凝结水管和吸收式热泵的冷凝器相连；所述凝汽器的循环冷却水管分成两路，一路和吸收式热泵的蒸发器相连，一路和冷却塔相连。所述太阳能集热器与吸收式热泵驱动热源的工质为水(蒸汽)或沸点高于水的导热油、熔融盐。所述太阳能集热器为一组或多组槽式中高温集热器，配置有太阳能集热器旁通管、对日跟踪系统和控制系统。一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用方法，其特征在于，结合了太阳能聚光集热技术和吸收式热泵技术应用于电厂热カ系统中，在所述的热利用系统中，循环エ质在太阳能集热器中受热升温至100-600°C，进入吸收式热泵作为驱动热源，散热后重新进入太阳能集热器循环；以部分电厂循环冷却水作为低温热源，吸收式热泵从中提取热量用于加热凝结水管流出的凝结水，替代原有抽汽加热。所述太阳能集热器的出口エ质温度通过分析日照參数、调节流量阀控制，エ质的温度范围达100飞00で，太阳能不足吋，由热カ补充设备5产生的热能驱动吸收式热泵；在日照条件差的恶劣天气下或系统停机检修时，使用旁通阀门经太阳能集热器旁通管对太阳能集热器排空。所述冷却塔与吸收式热泵并联，凝汽器的循环冷却水分成两路，一路进入吸收式热泵降温，一路通过冷却塔将多余的汽轮机排汽热量排放到环境，通过流量阀调整二者的相对流量，在吸收式热泵检修或紧急状况下，循环冷却水全部进入冷却塔。
本发明的优点在于无偿使用中高温太阳能资源，回收凝汽器循环水的热量重新用于蒸汽回路，降低电厂热损失，減少汽轮机抽汽，同时增加汽轮机发电量，有效提高电厂的能源利用效率，具有节能环保效益。
图1为ー种带蓄能器与热カ补充设备的槽式太阳能集热器和传统火电相结合的热利用系统的典型流程示意图。图中标号1 一太阳能集热器；2—凝汽器；3—吸收式热泵；4ー蓄能器；5—热カ补充设备；6—介质存储罐；7—锅炉；8—汽轮机；9一发电机；10—冷却塔；11一太阳能集热器旁通管；12—太阳能集热器进ロ管；13—太阳能集热器出ロ管；14一凝汽器循环冷却水供水管；15—凝汽器循环冷却水回水管；16—吸收式热泵余热水供水管；17—吸收式热泵余热水回水管；18—凝结水管。
具体实施例方式下面结合实施例予以说明，所述的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。如图1所示，一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用系统，包括锅炉7、汽轮机8、发电机9、凝汽器2、冷却塔10以及各种连接管路、太阳能集热器1、吸收式热泵3、蓄能器4、热カ补充设备5、介质存储罐6，所述太阳能集热器的循环管路与吸收式热泵的发生器相连；所述凝汽器的凝结水管和吸收式热泵的冷凝器相连；所述凝汽器2的循环冷却水管分成两路，一路和吸收式热泵的蒸发器相连，一路和冷却塔相连。太阳能集热器I由/7组(/7为彡I的整数)小型槽式集热器组成，各组集热器并联连接，工作介质通过循环泵填充集热管；工作时，对日跟踪系统和控制系统采集并分析日照參数，然后命令驱动装置转动槽式集热器的转动轴，使集热器以较优化的角度接收太阳能；大风、大雨等恶劣天气下，控制系统命令驱动装置将集热器旋转到保护状态；在日照条件差的恶劣天气下或系统停机检修时，打开旁通阀，通过旁通管路11排空集热器。太阳能集热器收集太阳能加热集热管内的エ质，受热升温后的エ质通过太阳能集热器出口管13送往吸收式热泵3，放热降温后，在泵送下经太阳能集热器进ロ管12进入太阳能集热器I循环；来自锅炉7的高压蒸汽在汽轮机8中膨胀做功，驱动发电机9做功后的排汽进入凝汽器2，蒸汽凝结成冷凝水后经凝结水管18流出；由凝汽器循环冷却水回水管15流出的循环冷却水分成两路，一路在泵送下经吸收式热泵余热水供水管16进入吸收式热泵蒸发器，作为吸收式热泵的低温热源，放热降温后，由吸收式热泵余热水回水管17流出，另一路通过冷却塔10将多余的汽轮机排汽热排放到环境，两路水的相对流量及其所携带的热量通过阀门调节，最后两路水都进入凝汽器循环冷却水供水管14循环；凝结水回路与吸收式热泵3以串联方式连接，凝结水管18流出的凝结水在吸收式热泵3中被加热升温后进入下一级加热器。为了保证集热器出口管路的エ质达到能够有效驱动吸收式热泵工作的温度，太阳能集热器I与蓄能器4和热カ补充设备5相连。通过检测和分析太阳能集热器供回管路的介质温度判断收集的热能是否富余。在热能富余时，蓄能器4所在的旁路阀门打开，太阳能集热器出口的介质部分流入蓄能器4，在蓄能器4中与蓄能物质换热降温后，汇入吸收式热泵的高温热源进ロ管路；在夜晚、阴天等日照不足且蓄能器4中储有热量时，蓄能器4所在的旁路阀门打开，集热器出口的介质部分流入蓄能器4，在蓄能器4中与蓄能物质换热升温后，汇入吸收式热泵的高温热源进ロ管路。在太阳能不足且蓄能器中储存热量不足时，启动热カ补充设备5，对集热器出ロ介质进行增热升温处理，达到设定温度后，介质作为驱动热源进入吸收式热泵，降温后经循环泵作用进入太阳能集热器管路循环。热カ补充设备以化石燃料的燃烧热或汽轮机抽汽系统抽取的蒸汽作为热源，通过调整燃料的进料量或抽取的蒸汽流量进行量化的热カ补充。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，例如，更换蓄能和热カ补充方式。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为主。
权利要求
1.一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用系统，包括锅炉(7)、汽轮机(8)、发电机(9)、凝汽器(2)、冷却塔(10)以及各种连接管路，其特征在于，还包括太阳能集热器(I)、吸收式热泵(3)、蓄能器(4)、热力补充设备(5)、介质存储罐(6)，所述太阳能集热器的循环管路与吸收式热泵的发生器相连；所述凝汽器的凝结水管和吸收式热泵的冷凝器相连；所述凝汽器(2)的循环冷却水管分成两路，一路和吸收式热泵的蒸发器相连，一路和冷却塔相连。
2.根据权利要求1所述的一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用系统，其特征在于，所述太阳能集热器(I)与吸收式热泵(3)的驱动热源工质为水(蒸汽)或沸点高于水的导热油、熔融盐。
3.根据权利要求1所述的一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用系统，其特征在于，所述太阳能集热器(I)为一组或多组槽式中高温集热器，配置有太阳能集热器旁通管路(11)、对日跟踪系统和控制系统。
4.一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用方法，其特征在于，结合了太阳能聚光集热技术和吸收式热泵技术应用于电厂热力系统中，在由权利要求1所述的循环系统中，循环工质在太阳能集热器(I)中受热升温至100-600°C，进入吸收式热泵(3)作为驱动热源，散热后重新进入太阳能集热器(I)循环；以部分电厂循环冷却水作为低温热源，吸收式热泵(3)从中提取热量用于加热经凝结水管(18)流出的凝结水，替代原有抽汽加热。
5.根据权利要求4所述的一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用方法，其特征在于，所述太阳能集热器(I)的出口工质温度达10(T60(TC，太阳能不足时，由热力补充设备(5)产生的热能驱动吸收式热泵(3);在日照条件差的恶劣天气下或系统停机检修时，使用旁通阀门经太阳能集热器旁通管路(11)对太阳能集热器(I)排空。
6.根据权利要求4所述的一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用方法，其特征在于，所述冷却塔(10)与吸收式热泵(3)并联，凝汽器(2)的循环冷却水分成两路，一路进入吸收式热泵降温，一路通过冷却塔将多余的汽轮机排汽热排放到环境，通过流量阀调整二者的相对流量，在吸收式热泵检修或紧急状况下，循环冷却水全部进入冷却塔。
全文摘要
本发明公开了属于节能技术领域的一种实现太阳能光热技术和火电厂结合的热利用系统及方法。该系统采用太阳能集热器收集太阳能产生中高温热能，作为吸收式热泵的驱动热源，提取凝汽器循环水余热，替代汽轮机低加抽汽作为低加凝结水的加热热源。本发明无偿使用太阳能资源，回收凝汽器循环水的热量重新用于蒸汽回路，降低电厂热损失，减少汽轮机抽汽，同时增加汽轮机发电量，有效提高电厂的能源利用效率，减少常规能源使用，具有节能环保效益。
文档编号F24J2/00GK103017349SQ201210543440
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月16日 优先权日2012年12月16日
发明者王振兴, 徐莹, 周兴, 吴培, 刘静豪, 崔巧伟 申请人:河北建投国融能源服务股份有限公司