專利名稱：太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的技術領域，具體涉及一種利用太陽能集熱器輔助 工業(yè)余熱發(fā)電的朗肯循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術：
太陽能熱發(fā)電是太陽能向高品質能源轉化的方式之一，國外研究表明，對于全年 太陽輻射高于1300kWh/m2的地區(qū)，采用太陽能熱發(fā)電的經(jīng)濟性要高于光伏發(fā)電系統(tǒng)。然 而，太陽能所具有的低密度、間歇性、空間分布不均等特點也給太陽能的收集和利用提出了 很高的要求。根據(jù)國外的研究和示范運行，目前已經(jīng)開發(fā)出了多種形式的太陽能熱發(fā)電系 統(tǒng)，單機容量也從千瓦級發(fā)展到兆瓦級。但是，不論使用哪種集熱器，在單純的太陽能熱發(fā) 電系統(tǒng)里，集熱系統(tǒng)的鏡場占地面積較大，集熱器的投資占很大比例，而且需要設置蓄熱系 統(tǒng)，在現(xiàn)階段的技術下，蓄熱設備的成本十分的高昂，也增加了系統(tǒng)的復雜性。同時在工業(yè) 余熱發(fā)電方面，由于受到生產工藝的影響，致使機組往往不能達到其設計發(fā)電能力，設備能 力沒有得到充分發(fā)揮。由于目前太陽能熱發(fā)電屬于中低溫(300°C-400°C)范圍，與工業(yè)余熱發(fā)電系統(tǒng)的參 數(shù)接近，因此為了提高原有工業(yè)余熱機組的發(fā)電量，同時在不消耗額外能源的情況下，可以 采用太陽能和工業(yè)余熱結合的方式進行互補發(fā)電的模式。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供太陽能和工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電的循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的熱源一 方面由太陽能集熱器提供，另一方面來自工業(yè)余熱，從而提高系統(tǒng)整體發(fā)電量，減少工業(yè)余 熱熱源不穩(wěn)定帶來的影響。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為
太陽能和工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、中間換熱器、工質泵、余熱鍋爐 及其汽包、汽輪機、發(fā)電機、凝汽器、除氧器、給水泵等，太陽能集熱器熱載體側出口接于中 間換熱器，中間換熱器熱載體出口連接工質泵入口，工質泵出口連接太陽能集熱器熱載體 進口 ；
當所述汽輪機采用單壓系統(tǒng)時所述給水泵出口接于所述余熱鍋爐的省煤器入口，省 煤器出口接于所述余熱鍋爐汽包；所述汽包下降管一路連接所述中間換熱器工質側進口， 一路連接所述余熱鍋爐蒸發(fā)器進口，蒸發(fā)器出口接于所述汽包；由所述汽包引出的飽和蒸 汽工質接于所述余熱鍋爐過熱器進口，過熱器出口接于所述汽輪機的入口 ；所述汽輪機的 出口連接所述凝汽器的工質側進口，凝汽器的工質側出口接至所述除氧器的工質側進口， 除氧器的工質側出口接于所述給水泵；
當所述汽輪機采用帶有閃蒸器的雙壓系統(tǒng)時所述給水泵出口一路接于所述中間換熱 器工質側進口，一路接于所述余熱鍋爐省煤器工質側入口 ；所述中間換熱器工質側出口接 于所述閃蒸器工質側入口，閃蒸器工質側出口接于所述汽輪機補汽入口，閃蒸器飽和液體引出管接于所述給水泵進口 ；所述鍋爐省煤器工質側出口接于所述汽包，所述汽包下降管 接于所述余熱鍋爐蒸發(fā)器進口，蒸發(fā)器出口接于所述汽包；由所述汽包引出的飽和蒸汽工 質接于所述余熱鍋爐過熱器進口，過熱器出口與所述雙壓汽輪機的入口相接；所述汽輪機 的工質出口接于所述凝汽器的工質側進口，凝汽器的工質側出口接至所述除氧器的工質側 進口，除氧器的工質側出口接于所述給水泵。本發(fā)明提出了一種優(yōu)化設計的發(fā)電系統(tǒng)，在不考慮蓄熱的基礎之上，一方面避免 了設計太陽能蓄熱系統(tǒng)的復雜性和設備的龐大性，同時又解決了由于工業(yè)余熱回收過程 中，生產工藝影響造成的熱源不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明具有以下有益效果(1)減少了蓄熱系 統(tǒng)，避免了系統(tǒng)的復雜性和設備的龐大性；(2)保證了原有工業(yè)余熱發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加 了系統(tǒng)的發(fā)電量；(3)本系統(tǒng)可在常規(guī)的工業(yè)余熱發(fā)電系統(tǒng)上進行改造，而不需投入過多 的成本；(4)由于該太陽能集熱系統(tǒng)工作在中低溫范圍內，因此在設計參數(shù)上，與工業(yè)上的 中低溫余熱發(fā)電能夠實現(xiàn)較好的匹配。


圖1為本發(fā)明發(fā)電系統(tǒng)中汽輪機采用單壓系統(tǒng)的原理及設備連接示意圖。圖2為本發(fā)明發(fā)電系統(tǒng)中汽輪機采用雙壓系統(tǒng)的原理及設備連接示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例作進一步說明。本發(fā)明所述的太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)是指中低溫的朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
如圖所示，太陽能集熱器1、中間換熱器2和工質泵3組成一個循環(huán)，熱載體在太陽 能集熱器1中吸收太陽能，溫度升高，成為高溫熱載體，高溫熱載體在中間換熱器2中將熱 量傳遞給做功工質后，其溫度降低，然后被工質泵3升壓后重新進入太陽能集熱器1吸熱。 其中，太陽能集熱器1可以采用槽式太陽能集熱器或塔式太陽能集熱場或兩者的組合，熱 載體可以是導熱油或水，做功工質可以是水或有機工質或多元混合工質。中間換熱器2、余熱鍋爐5及其汽包6、汽輪機7、發(fā)電機8、凝汽器9、除氧器10、給 水泵4等組成朗肯循環(huán)。汽輪機7可采用單壓系統(tǒng)(圖1)或雙壓系統(tǒng)(圖2)，具體的實施方 案和參數(shù)可根據(jù)汽輪機類型來選擇。汽輪機可以采用單級或多級補汽式汽輪機。當發(fā)電系統(tǒng)中汽輪機7采用單壓系統(tǒng)時，中間換熱器2與余熱鍋爐5的蒸發(fā)器并 聯(lián)。液態(tài)工質經(jīng)過給水泵4升壓后，進入余熱鍋爐5省煤器段，由省煤器出來的工質進入汽 包6，然后通過下降管分兩路，一路進入中間換熱器2，做功工質在中間換熱器2內獲得熱量 后相變成蒸汽，然后在汽包6進行汽液分離；另一路工質進入余熱鍋爐5的蒸發(fā)器，工質在 蒸發(fā)器內相變成為蒸汽，隨后進入汽包6進行汽液分離；由汽包6分離出來的飽和蒸汽工質 在余熱鍋爐5的過熱器吸熱成為過熱工質，并進一步引入汽輪機7做功，同時汽輪機7帶動 發(fā)電機8輸出電能。由汽輪機7排出的乏汽在凝汽器9內充分冷凝后成為液態(tài)，經(jīng)除氧器 10除氧，給水泵4升壓后進入新的循環(huán)。當發(fā)電系統(tǒng)中汽輪機7采用雙壓系統(tǒng)時，中間換熱器2和閃蒸器11與余熱鍋爐5 并聯(lián)運行。液態(tài)工質經(jīng)過給水泵4升壓后，分成兩路，一路直接進入中間換熱器2，在中間 換熱器2內，做功工質吸收熱載體的熱量成為高溫的液態(tài)工質，高溫的液態(tài)工質被引入閃蒸器11內，閃蒸成低參數(shù)的飽和蒸汽工質后，被引至汽輪機7的入口，進行膨脹做功，由閃 蒸器11引出的飽和工質接至給水泵4入口 ；另一路則進入余熱鍋爐5，分別在省煤器段和 蒸發(fā)段吸收熱量后相變成蒸汽，然后由汽包6弓丨出至余熱鍋爐5的過熱器，進一步吸熱成為 高溫高壓的過熱工質，然后工質被引入汽輪機7膨脹做功，同時汽輪機7帶動發(fā)電機8輸出 電能。由汽輪機排出的乏汽在凝汽器9內充分冷凝后成為液態(tài)，經(jīng)除氧器10除氧，給水泵 4升壓后進入新的循環(huán)。 以上所述僅為本發(fā)明所述太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)選例實施方式，并 不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同 替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
權利要求
1.太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、中間換熱器、工質泵、余熱鍋 爐及其汽包、汽輪機、發(fā)電機、凝汽器、除氧器、給水泵等，太陽能集熱器熱載體側出口接于 中間換熱器，中間換熱器熱載體出口連接工質泵入口，工質泵出口連接太陽能集熱器熱載 體進口，其特征在于所述汽輪機采用單壓系統(tǒng)所述給水泵出口接于所述余熱鍋爐的省煤 器入口，省煤器出口接于所述余熱鍋爐汽包；所述汽包下降管一路連接所述中間換熱器工 質側進口，一路連接所述余熱鍋爐蒸發(fā)器進口，蒸發(fā)器出口接于所述汽包；由所述汽包引出 的飽和蒸汽工質接于所述余熱鍋爐過熱器進口，過熱器出口接于所述汽輪機的入口 ；所述 汽輪機的出口連接所述凝汽器的工質側進口，凝汽器的工質側出口接至所述除氧器的工質 側進口，除氧器的工質側出口接于所述給水泵。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述汽輪機采 用帶有閃蒸器的雙壓系統(tǒng)所述給水泵出口一路接于所述中間換熱器工質側進口，一路接 于所述余熱鍋爐省煤器工質側入口 ；所述中間換熱器工質側出口接于所述閃蒸器工質側入 口，閃蒸器工質側出口接于所述汽輪機的入口，閃蒸器飽和液體引出管接于所述給水泵進 口 ；所述鍋爐省煤器工質側出口接于所述汽包，所述汽包下降管接于所述余熱鍋爐蒸發(fā)器 進口，蒸發(fā)器出口接于所述汽包；由所述汽包引出的飽和蒸汽工質接于所述余熱鍋爐過熱 器進口，過熱器出口與所述雙壓汽輪機的入口相接；所述汽輪機的工質出口接于所述凝汽 器的工質側進口，凝汽器的工質側出口接至所述除氧器的工質側進口，除氧器的工質側出 口接于所述給水泵。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述太陽能 集熱器是槽式太陽能集熱器、塔式太陽能集熱場或兩者的組合。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述中間換 熱器可以是一個或多個。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述余熱鍋 爐為立式自然循環(huán)余熱鍋爐。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述熱載體 是導熱油或水。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述做功工 質是水或有機工質或多元混合工質。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述汽輪機 是單級或多級補汽式汽輪機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能與工業(yè)余熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及到利用太陽能集熱器輔助工業(yè)余熱發(fā)電的朗肯循環(huán)系統(tǒng)。由太陽能集熱器、中間換熱器和工質泵依次串聯(lián)組成一個循環(huán)；中間換熱器、余熱鍋爐及其汽包、汽輪機、發(fā)電機、凝汽器、除氧器、給水泵等設備組成朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)參數(shù)和汽輪機形式不同可采用單壓系統(tǒng)或雙壓系統(tǒng)單壓系統(tǒng)是中間換熱器作為余熱鍋爐的蒸發(fā)器并入余熱鍋爐系統(tǒng)中，共同生產過熱蒸汽工質；雙壓系統(tǒng)是將中間換熱器和閃蒸器作為單獨的設備并入余熱鍋爐系統(tǒng)中。本發(fā)明的系統(tǒng)提高了工業(yè)余熱發(fā)電發(fā)電機組的發(fā)電量，減少了工業(yè)余熱波動對發(fā)電量的影響，同時降低了單純太陽能熱發(fā)電的投資。
文檔編號F01K11/02GK102080636SQ20101057886
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權日2010年12月8日
發(fā)明者何張陳, 劉亞雷, 宋紀元, 方明, 王建立, 王暐, 謝奕敏 申請人:南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司