一种太阳能辅助再热回热热力发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热力发电系统及太阳能技术，尤其涉及一种太阳能辅助再热回热热力发电系统。
【背景技术】
[0002]我国能源结构中，火电在电力装机中比重超过70%，火力发电机组中主要以燃煤机组为主。燃煤电站锅炉近年来向大容量、高参数方向快速发展，无论是生产制造还是运营管理均已接近国外先进水平；而燃煤工业锅炉保有量大、分布广、能耗高、污染重，能效和污染控制整体水平与国外相比有一定的差距，节能减排潜力巨大。
[0003]大型燃煤电站通过脱硫脱硝技术，对SOx，NOx,粉尘等污染物减排有了一定控制。目前全国燃煤电厂现在一年排放150万吨烟尘，而这个数字在1980年是400万吨左右。三十多年来，我国燃煤电厂装机翻了十几倍，但烟尘排放总量却大大下降。电力二氧化硫排放量从2005年的1300万吨降到2012年的883万吨，氮氧化物排放量下降到900多万吨。
[0004]但是随着环境压力的与日俱增，减排改革再次遭遇难题。
[0005]首先，2012年I月I日，国家环保部实行最新《火电厂大气污染物排放标准》。按照规定，烟尘排放限值由50毫克/立方米降低至30毫克/立方米；2012年I月I日起，新建火电机组氮氧化物排放标准为100毫克/立方米；2014年7月I日起，现有火电机组氮氧化物排放标准为100毫克/立方米。这一 〃限时限量〃的环保改造标准，其严厉程度可称〃世界之最〃。严厉的标准，并没有配以合理的补偿机制。受访的大部分电力企业人士均称，国家补贴低于环保投入，企业改造积极性严重受挫。
[0006]其次，目前我国大多数燃煤工业锅炉容量较小，单台平均容量仅为3.8吨/时，其中2吨/时以下台数占比达66.5%，10吨/时以下的燃煤工业锅炉大多没有配置有效的除尘装置，基本没有脱硫脱硝设施，排放超标严重，其污染排放问题亟待解决。
[0007]最后，由于煤炭是一种全碳基化石燃料，现有的技术思路仍然无法实现对CO2排放的有效减少。即使采用0)2吸收技术，如何处理回收的CO2也是面临的一个重大挑战。
[0008]综合以上压力和困难，采用新型节能锅炉势在必行。新型节能锅炉替代现有低效锅炉是解决当前SOx，NOx, C02排放过量的有效手段。
[0009]太阳能作为一种清洁可再生的能源，其在减少污染物排放具有重要意义。如何利用现有燃煤电站的系统设备，结合太阳能技术实现对现有机组污染物排放达标的同时，提高太阳能利用的经济性，具有重要的意义。
【发明内容】
[0010]本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种太阳能辅助再热回热热力发电系统。
[0011]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0012]太阳能辅助再热回热热力发电系统包括锅炉、太阳能高温再热器、汽轮机、发电机、冷凝器、主循环泵、太阳能回热再热器、回热加热器、太阳能吸热器、聚光镜场、次循环泵；锅炉与汽轮机、冷凝器、主循环泵、回热加热器、锅炉顺次连接构成主循环回路；聚光镜场将太阳光聚焦到太阳能吸热器上；太阳能吸热器、太阳能高温再热器、太阳能回热再热器、次循环泵、太阳能吸热器顺次连接构成次循环太阳能加热回路；汽轮机低压缸入口与太阳能高温再热器、汽轮机高压缸出口顺次连接构成再热回路；汽轮机低压缸回热抽汽口与太阳能回热再热器、回热加热器顺次连接；汽轮机与发电机连接。
[0013]所述的太阳能高温再热器为高温太阳能蓄热换热器，蓄热温度为500°C ~1300°C,蓄热工质包括高温熔岩和石墨。
[0014]所述的太阳能回热再热器为中高温太阳能蓄热换热器，蓄热温度为250°C~500°C，蓄热工质包括高温熔岩、石墨和导热油。
[0015]本实用新型与现有技术相比具有的有益效果:
[0016]I)在现有热力循环的基础上，增加了一个相对独立的太阳能次循环，利用太阳能次循环通过增加再热面和回热再热实现减少煤耗和提高系统总功率的目的；
[0017]2)本系统对现有电站系统的改动很小，而且，太阳能次循环作为一个独立单元，与主循环之间可以独立运行，因此在保证太阳能充分利用的基础上，也保证了原有系统的独立运行，同时还可实现利用太阳能蓄热满足调节系统峰谷供能的功能；
[0018]3)本系统通过两级蓄热，一方面实现了太阳能的能量梯级利用，提高了太阳能的利用率，而且，通过两级蓄热，降低吸热器的入口温度，保证了次循环泵能够在相对较低的温度条件下工作，提高了泵的稳定性和寿命，减小了投资成本。
【附图说明】
[0019]图1是太阳能辅助再热回热热力发电系统示意图；
[0020]图中:锅炉1、太阳能高温再热器2、汽轮机3、发电机4、冷凝器5、主循环泵6、太阳能回热再热器7、回热加热器8、太阳能吸热器9、聚光镜场10、次循环泵11。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，太阳能辅助再热回热热力发电系统包括锅炉1、太阳能高温再热器2、汽轮机3、发电机4、冷凝器5、主循环泵6、太阳能回热再热器7、回热加热器8、太阳能吸热器9、聚光镜场10、次循环泵11 ;锅炉I与汽轮机3、冷凝器5、主循环泵6、回热加热器8、锅炉I顺次连接构成主循环回路；聚光镜场10将太阳光聚焦到太阳能吸热器9上；太阳能吸热器9、太阳能高温再热器2、太阳能回热再热器7、次循环泵11、太阳能吸热器9顺次连接构成次循环太阳能加热回路；汽轮机3低压缸入口与太阳能高温再热器2、汽轮机3高压缸出口顺次连接构成再热回路；汽轮机3低压缸回热抽汽口与太阳能回热再热器7、回热加热器8顺次连接；汽轮机3与发电机4连接。
[0022]所述的太阳能高温再热器2为高温太阳能蓄热换热器，蓄热温度为5000C ~1300°C，蓄热工质包括高温熔岩和石墨。
[0023]所述的太阳能回热再热器7为中高温太阳能蓄热换热器，蓄热温度为250°C~500°C，蓄热工质包括高温熔岩、石墨和导热油。
[0024]太阳能辅助再热回热热力发电系统的减排扩容方法是:在现有热力发电系统的基础上，通过增加以聚光镜场10、太阳能吸热器9、太阳能高温再热器2、太阳能回热再热器7、次循环泵11为主要设备的太阳能次循环回路，达到增加原有系统再热面和增加回热再热过程的目的。通过太阳能高温再热器2增加再热面，以达到锅炉I在相同燃煤和流量条件下，增加再热循环流量，利用汽轮机3的设计余量提高系统的功率的效果；同时也可通过相应减少锅炉I流量和燃煤量，利用太阳能高温再热器2增加再热循环流量，以保证系统功率不变，煤耗和排放降低的目的；通过太阳能回热再热器7将汽轮机3低压缸回热抽汽温度和参数加热到与汽轮机3高压缸蒸汽参数相同，一方面实现了太阳能的梯级利用，保证了次循环泵11的工作温度和运行安全，同时，提高了原有系统的回热加热能力，最终达到提高太阳能利用率和减小锅炉煤耗的目的，最终达到减排增效的目的。
[0025]太阳能辅助再热回热热力发电系统的实施过程如下:通过在现有电站周边安装聚光反射镜，将反射光聚焦到太阳能吸热器上加热换热工质，加热后的换热工质通过次循环泵流先后流入太阳能高温再热器和太阳能回热再热器进行加热，并最终流回太阳能吸热器构成次循环太阳能加热回路。太阳能高温再热器通过将汽轮机高压缸出口蒸汽加热后进入低压缸入口，实现太阳能再热加热。太阳能回热再热器通过将低压缸回热抽气蒸汽进行加热后再流入回热加热器中加热锅炉补水。
[0026]当减少锅炉的燃煤量时，即锅炉燃烧产生的热量减少，因此，需要相应减小锅炉循环流量，以保证锅炉出口的蒸汽的压力和参数，此时通过太阳能高温再热器增加汽轮机的再热抽汽量，通过增加再热循环比以达到保证汽轮机功率不降低的目的，从而实现减小煤耗和排放的目的。
[0027]当燃煤量不变时，由于太阳能高温再热器提供了更多的换热面和换热量，考虑到现有汽轮机组在设计上均有较大的余量，因此，可通过提高再热循环流量以达到增加汽轮机功率的目的。
[0028]而且，太阳能回热再热器通过加热提升汽轮机低压缸的蒸汽参数，一方面保证了太阳能循环入口的温度，另一方面提高了回热温度，从而提高了锅炉进口温度，也导致锅炉煤耗的降低，达到减排的目的。
[0029]而且，整个实施过程中，锅炉系统的主循环可在太阳能次循环之外独立运行，也就保证了太阳能不足时，锅炉系统能够正常稳定运行。此外，通过蓄热方式，也保证了太阳能系统的连续运行以及对太阳能利用时段的灵活安排，以达到整个系统的峰谷平衡的目的。
[0030]本实用新型通过太阳能蓄热换热器作为再热器增加现有热力发电系统的再热面，通过回热再热器提高系统回热温度，实现太阳能对燃煤的部分功能替代，达到减排和扩容的目的，实现了太阳能的经济利用以及现有电站的排放降低目的。
【主权项】
1.一种太阳能辅助再热回热热力发电系统，其特征在于包括锅炉(I)、太阳能高温再热器(2)、汽轮机(3)、发电机(4)、冷凝器(5)、主循环泵(6)、太阳能回热再热器(7)、回热加热器(8)、太阳能吸热器(9)、聚光镜场(10)、次循环泵(11);锅炉(I)与汽轮机(3)、冷凝器(5)、主循环泵(6)、回热加热器(8)、锅炉(I)顺次连接构成主循环回路；聚光镜场(10)将太阳光聚焦到太阳能吸热器(9)上；太阳能吸热器(9)、太阳能高温再热器(2)、太阳能回热再热器(7)、次循环泵(11)、太阳能吸热器(9)顺次连接构成次循环太阳能加热回路；汽轮机(3)低压缸入口与太阳能高温再热器(2)、汽轮机(3)高压缸出口顺次连接构成再热回路；汽轮机(3)低压缸回热抽汽口与太阳能回热再热器(7)、回热加热器(8)顺次连接；汽轮机(3)与发电机(4)连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能辅助再热回热热力发电系统，其特征在于所述的太阳能高温再热器(2)为高温太阳能蓄热换热器，蓄热温度为500°C~130(rC，蓄热工质包括高温熔岩和石墨。
3.根据权利要求1所述的太阳能辅助再热回热热力发电系统，其特征在于所述的太阳能回热再热器(7)为中高温太阳能蓄热换热器，蓄热温度为250°C~500°C，蓄热工质包括高温熔岩、石墨和导热油。
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能辅助再热回热热力发电系统。锅炉与汽轮机、冷凝器、主循环泵、回热加热器、锅炉顺次连接构成主循环回路；聚光镜场将太阳光聚焦到太阳能吸热器上；太阳能吸热器、太阳能高温再热器、太阳能回热再热器、次循环泵、太阳能吸热器顺次连接构成次循环太阳能加热回路；汽轮机低压缸入口与太阳能高温再热器、汽轮机高压缸出口顺次连接构成再热回路；汽轮机低压缸回热抽汽口与太阳能回热再热器、回热加热器顺次连接；汽轮机与发电机连接。本实用新型利用太阳能次循环通过增加再热面和回热再热实现减少煤耗和提高系统总功率的目的。在太阳能充分利用的基础上，原有系统的能够独立运行，实现利用太阳能蓄热满足调节系统峰谷供能的功能。
【IPC分类】F01K7-38, F01K3-18
【公开号】CN204267112
【申请号】CN201420733792
【发明人】张晓鹏, 张良, 华蒙, 王宇飞, 陆海, 范利武, 俞自涛, 胡亚才
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月1日