太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料發(fā)電系統(tǒng)和太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)，燃料發(fā)電系統(tǒng)包括燃料蒸汽鍋爐、氣輪發(fā)電機(jī)、凝汽器和水處理器，太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)包括加熱集熱器和蒸汽發(fā)生器；加熱集熱器為太陽能低溫集熱器，加熱集熱器與蒸汽發(fā)生器連接，蒸汽發(fā)生器的出汽口連接蒸汽泵的進(jìn)汽端，蒸汽泵的出汽端通過止回閥連接到燃料蒸汽鍋爐；燃料蒸汽鍋爐連接氣輪發(fā)電機(jī)，氣輪發(fā)電機(jī)連接凝汽器；水處理器與燃料蒸汽鍋爐連接。利用低溫集熱器提供熱源，使水在蒸汽發(fā)生器中汽化成為含有大量汽化潛熱的低溫蒸汽，進(jìn)入燃料蒸汽鍋爐，再加熱成為過熱蒸汽用于發(fā)電?？晒?jié)省約2/3的燃料，既有巨大的經(jīng)濟(jì)效益又有顯著的社會(huì)效益。
【專利說明】太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種利用太陽能低溫集熱器獲取熱能與燃料互補(bǔ)構(gòu)成的發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的燃料發(fā)電系統(tǒng)主要有燃煤發(fā)電、燃油發(fā)電和燃?xì)獍l(fā)電等，燃料發(fā)電系統(tǒng)是用燃料加熱蒸汽鍋爐中的水，使水變成蒸汽再進(jìn)一步加熱成為過熱蒸汽，過熱蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。燃料在燃燒過程中要排放大量的顆粒物和有毒有害氣體，對環(huán)境污染太大，影響人們身體健康；大量的碳排放，引起氣候變化，造成嚴(yán)重自然災(zāi)害。
[0003]為改變或減輕這種現(xiàn)狀，人們試圖用各種新能源與燃料互補(bǔ)發(fā)電，太陽能是巨大而永恒的清潔能源，已有用槽式等中高溫太陽能集熱器與燃料電廠，尤其燃煤火電廠結(jié)合互補(bǔ)的方案，例如，中國科學(xué)院工程熱物理研究所申請的申請?zhí)枮?01010520248.2的“注蒸汽式的太陽能與火電站互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)”的專利，提出了利用太陽能產(chǎn)生過熱蒸汽注入蒸汽輪機(jī)高壓缸或中壓缸膨脹做功，降低單位發(fā)電煤耗，實(shí)現(xiàn)了太陽能與火電的互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了火電站的擴(kuò)容降耗，解決太陽能不穩(wěn)定不連續(xù)的問題；華北電力大學(xué)所申請的申請?zhí)枮?00810104285.8的“太陽能輔助燃煤火電廠一體化回?zé)嵫b置”的專利申請，提出了利用太陽能加熱回?zé)嵯到y(tǒng)中給水加熱器的疏水，變?yōu)檎羝蠓祷亟o水加熱器放熱，解決太陽能熱發(fā)電方式直接取決于天象、啟停頻繁并且不穩(wěn)定等問題；這些方案都使電廠節(jié)省燃料，減少了污染排放。但是，它們都需用反射鏡聚焦，而反射鏡造價(jià)高，又只能利用太陽的直射光，太陽能利用效率低，經(jīng)濟(jì)效益較差而未能大規(guī)模推廣應(yīng)用；因此，還需找到更加科學(xué)有效的互補(bǔ)方式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，利用廉價(jià)的太陽能為發(fā)電廠節(jié)省大部分燃料，以降低發(fā)電廠的發(fā)電成本和減少發(fā)電廠的污染排放，增加可再生能源在一次能源應(yīng)用中的比例。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料發(fā)電系統(tǒng)和太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)，所述燃料發(fā)電系統(tǒng)包括燃料蒸汽鍋爐、氣輪發(fā)電機(jī)、凝汽器和水處理器，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)包括加熱集熱器和蒸汽發(fā)生器；所述加熱集熱器為太陽能低溫集熱器，所述加熱集熱器與所述蒸汽發(fā)生器連接，所述蒸汽發(fā)生器的出汽口連接蒸汽泵的進(jìn)汽端，蒸汽泵的出汽端通過止回閥連接到所述燃料蒸汽鍋爐；所述燃料蒸汽鍋爐連接氣輪發(fā)電機(jī)，所述氣輪發(fā)電機(jī)連接所述凝汽器；所述凝汽器通過循環(huán)水泵與所述蒸汽發(fā)生器連接，所述循環(huán)水泵的進(jìn)水端設(shè)置有電動(dòng)閥，出水端設(shè)置有止回閥，所述凝汽器還與所述燃料蒸汽鍋爐連接，所述水處理器通過供水泵與所述蒸汽發(fā)生器連接，所述水處理器還與所述燃料蒸汽鍋爐連接，所述蒸汽發(fā)生器上設(shè)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為所述蒸汽發(fā)生器補(bǔ)水。
[0006]進(jìn)一步的，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括儲熱箱和換熱回路，所述儲熱箱設(shè)置在所述加熱集熱器和蒸汽發(fā)生器之間，所述儲熱箱與所述加熱集熱器通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第一循環(huán)回路，所述儲熱箱通過所述換熱回路與所述蒸汽發(fā)生器連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括熱泵，所述熱泵設(shè)置在所述儲熱箱與所述蒸汽發(fā)生器之間，所述熱泵包括冷凝器、節(jié)流器、壓縮機(jī)和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器的一端串接壓縮機(jī)后連接到冷凝器的一端，所述冷凝器的另一端串接節(jié)流器后連接到所述蒸發(fā)器的另一端，所述熱泵與換熱回路共同作用為所述蒸汽發(fā)生器提供熱能。
[0008]進(jìn)一步的，所述換熱回路包括第一循環(huán)泵和換熱器；所述換熱器和熱泵的冷凝器設(shè)置在蒸汽發(fā)生器內(nèi)，所述熱泵的蒸發(fā)器設(shè)置在儲熱箱內(nèi)；所述儲熱箱經(jīng)所述第一循環(huán)泵連接到設(shè)置在所述蒸汽發(fā)生器內(nèi)的換熱器的一端，所述接換熱器的另一端回到儲熱箱；所述第一循環(huán)泵與熱泵的壓縮機(jī)的電源線均連接到電源控制器。
[0009]進(jìn)一步的，所述換熱回路包括熱管，所述熱管包括蒸發(fā)段和冷凝段，所述熱管的冷凝段和熱泵的冷凝器設(shè)置在蒸汽發(fā)生器內(nèi)，所述熱管的蒸發(fā)段和熱泵的蒸發(fā)器設(shè)置在儲熱箱內(nèi)。
[0010]進(jìn)一步的，所述換熱回路包括熱管、第二循環(huán)泵和換熱箱，所述熱管的冷凝段設(shè)置在蒸汽發(fā)生器內(nèi)，所述熱管的蒸發(fā)段和熱泵的冷凝器設(shè)置在換熱箱內(nèi)，所述熱泵的蒸發(fā)器設(shè)置在儲熱箱內(nèi)，所述換熱箱與所述儲熱箱之間通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第二循環(huán)回路，所述第二循環(huán)泵串接在所述第二循環(huán)回路的上回路中，所述第二循環(huán)泵與所述熱泵的壓縮機(jī)的電源均連接到電源控制器。
[0011]進(jìn)一步的，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括預(yù)熱集熱器，所述預(yù)熱集熱器為太陽能低溫集熱器，所述預(yù)熱集熱器用于預(yù)熱所述蒸汽發(fā)生器的給水。
[0012]進(jìn)一步的，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括熱水泵和水箱，所述凝汽器通過循環(huán)水泵與所述水箱連接，所述水處理器通過供水泵與所述水箱連接，所述預(yù)熱集熱器與所述水箱通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第三循環(huán)回路，所述水箱通過熱水泵)與所述蒸汽發(fā)生器連接，所述水箱上設(shè)置有第二水位控制器。
[0013]進(jìn)一步的，所述換熱箱與所述儲熱箱構(gòu)成的第二循環(huán)回路的導(dǎo)熱介質(zhì)為空氣，所述第二循環(huán)泵為氣泵。
[0014]進(jìn)一步的，所述蒸汽發(fā)生器的設(shè)定溫度彡100°C。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:利用廉價(jià)高效的低溫集熱器提供熱源，使水在蒸汽發(fā)生器中汽化成為含有大量汽化潛熱的低溫蒸汽后，進(jìn)入燃料蒸汽鍋爐，再加熱成為過熱蒸汽用于發(fā)電。每一克水成為過熱蒸汽需約800多卡的熱量，水的汽化潛熱為每克540卡，太陽能給每克水蒸汽提供了 600多卡的熱能，約占蒸汽能耗的2/3，太陽能提供的熱能為燃料提供的熱能的兩倍，有效節(jié)省用煤；利用太陽能低溫集熱器與燃料蒸汽鍋爐互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)，可節(jié)省約2/3的燃料，而用太陽能低溫集熱器獲取熱能的成本只有燒煤的1/3，這既大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，又減少了污染排放，產(chǎn)生了雙重效果，既有巨大的經(jīng)濟(jì)效益又有顯著的社會(huì)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的換熱回路的第二種實(shí)施方式的示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明的換熱回路的第三種實(shí)施方式的示意圖；
[0020]圖中所示:加熱集熱器1、儲熱箱2、第一循環(huán)泵3、換熱器4、冷凝器5、蒸汽發(fā)生器
6、電源控制器7、節(jié)流器8、壓縮機(jī)9、蒸發(fā)器10、蒸汽泵11、止回閥12、燃料蒸汽鍋爐13、氣輪發(fā)電機(jī)14、凝汽器15、循環(huán)水泵16、供水泵17、水處理器18、預(yù)熱集熱器19、熱水泵20、水箱21、第一水位控制器22、熱管23、第二循環(huán)泵24、換熱箱25，第二水位控制器26。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0022]圖1和圖2中虛線的左邊部分為現(xiàn)有的燃料發(fā)電系統(tǒng)，右邊部分為與燃料發(fā)電系統(tǒng)互補(bǔ)的太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)。燃料發(fā)電系統(tǒng)主要為燃煤發(fā)電、燃油發(fā)電或燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)。
[0023]如圖1所示，太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料發(fā)電系統(tǒng)和太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)，所述燃料發(fā)電系統(tǒng)包括燃料蒸汽鍋爐13、氣輪發(fā)電機(jī)14、凝汽器15和水處理器18，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)包括加熱集熱器I和蒸汽發(fā)生器6 ;所述加熱集熱器I為太陽能低溫集熱器，所述加熱集熱器I與所述蒸汽發(fā)生器6連接，所述蒸汽發(fā)生器6的出汽口連接蒸汽泵11的進(jìn)汽端，蒸汽泵11的出汽端通過止回閥12連接到所述燃料蒸汽鍋爐13 ;所述燃料蒸汽鍋爐13連接氣輪發(fā)電機(jī)14，所述氣輪發(fā)電機(jī)14連接所述凝汽器15 ;所述凝汽器15通過循環(huán)水泵16與所述蒸汽發(fā)生器6連接，所述循環(huán)水泵16的進(jìn)水端設(shè)置有電動(dòng)閥，出水端設(shè)置有止回閥，所述凝汽器15還與所述燃料蒸汽鍋爐13連接，所述水處理器18通過供水泵17與所述蒸汽發(fā)生器6連接，所述水處理器18還與所述燃料蒸汽鍋爐13連接，所述蒸汽發(fā)生器6上設(shè)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的控制下為所述蒸汽發(fā)生器6補(bǔ)水。
[0024]本發(fā)明的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理:
[0025]加熱集熱器I為太陽能低溫集熱器，所述加熱集熱器I利用吸收的太陽能通過導(dǎo)熱介質(zhì)為蒸汽發(fā)生器6提供熱能，使水在蒸汽發(fā)生器6里汽化成為含有大量汽化潛熱的低溫蒸汽，通過蒸汽泵11和止回閥12將低溫蒸汽注入燃料蒸汽鍋爐13，用燃料進(jìn)一步加熱成為過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)14做功發(fā)電后變?yōu)榉ζζ?jīng)凝汽器15冷凝后形成凝結(jié)水，一部分凝結(jié)水經(jīng)循環(huán)水泵16送到蒸汽發(fā)生器6循環(huán)利用，其余部分凝結(jié)水被送到所述燃料蒸汽鍋爐13循環(huán)利用，水處理器18是電廠原有的設(shè)備，所述水處理器18的作用是將太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的給水進(jìn)行過濾、凈化等處理，經(jīng)水處理器18處理后的水一部分通過供水泵17在水位控制器22的控制下，向蒸汽發(fā)生器6補(bǔ)水，經(jīng)水處理器18處理后的水還被輸送到燃料蒸汽鍋爐13為燃料蒸汽鍋爐13補(bǔ)水。利用廉價(jià)高效的加熱集熱器I吸收太能能提供熱源，使水在蒸汽發(fā)生器6中汽化成為含有大量汽化潛熱的低溫蒸汽后，進(jìn)入燃料蒸汽鍋爐13，再加熱成為過熱蒸汽用于發(fā)電。每一克水成為過熱蒸汽需約800多卡的熱量，水的汽化潛熱為每克540卡，太陽能給每克水蒸汽提供了 600多卡的熱能，約占蒸汽能耗的2/3，太陽能提供的熱能為燃料提供的熱能的兩倍，有效節(jié)省用煤；利用太陽能低溫集熱器與燃料蒸汽鍋爐互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)，可節(jié)省約2/3的燃料，而用太陽能低溫集熱器獲取熱能的成本只有燒煤的1/3，這既大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，又減少了污染排放，產(chǎn)生了雙重效果，既有巨大的經(jīng)濟(jì)效益又有顯著的社會(huì)效益。
[0026]如圖1所示，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括儲熱箱2和換熱回路，所述儲熱箱2設(shè)置在所述加熱集熱器I和蒸汽發(fā)生器6之間，所述儲熱箱2與所述加熱集熱器I通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第一循環(huán)回路，該導(dǎo)熱介質(zhì)可以為空氣，也可以為導(dǎo)熱油等，所述儲熱箱2通過所述換熱回路與所述蒸汽發(fā)生器6連接。加熱集熱器I連結(jié)儲熱箱2，加熱集熱器I與儲熱箱2之間通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路，該循環(huán)回路可以是自然循環(huán)，也可以加泵構(gòu)成強(qiáng)制循環(huán)，儲熱箱2經(jīng)換熱回路連接到蒸汽發(fā)生器6。加熱集熱器I利用吸收的太陽能加熱第一循環(huán)回路的導(dǎo)熱介質(zhì)，第一循環(huán)回路的導(dǎo)熱介質(zhì)將熱能傳遞給儲熱箱2并將熱能存儲在儲熱箱2內(nèi)，儲熱箱2內(nèi)的熱能通過換熱回路傳遞給蒸汽發(fā)生器6，使蒸汽發(fā)生器6內(nèi)的水汽化成為含有大量汽化潛熱的低溫蒸汽。
[0027]如圖1所示，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括熱泵，所述熱泵設(shè)置在所述儲熱箱2與所述蒸汽發(fā)生器6之間，所述熱泵包括冷凝器5、節(jié)流器8、壓縮機(jī)9和蒸發(fā)器10，所述蒸發(fā)器10的一端串接壓縮機(jī)9后連接到冷凝器5的一端，所述冷凝器5的另一端串接節(jié)流器8后連接到所述蒸發(fā)器10的另一端，所述熱泵與換熱回路共同作用為所述蒸汽發(fā)生器6提供熱能。所述冷凝器5、節(jié)流器8、蒸發(fā)器10和壓縮機(jī)9串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路，當(dāng)太陽照度強(qiáng)的時(shí)候，加熱集熱器I吸收的太陽能通過換熱回路為蒸汽發(fā)生器6供熱，當(dāng)太陽能不足時(shí)，接通熱泵的壓縮機(jī)9的電源，通過熱泵為蒸汽發(fā)生器6供熱，保持蒸汽發(fā)生器6里面的溫度，維持蒸發(fā)量，這既充分利用太陽能，又能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0028]如圖1所示，換熱回路的第一種實(shí)施方式:所述換熱回路包括第一循環(huán)泵3和換熱器4 ;所述換熱器4和熱泵的冷凝器5設(shè)置在蒸汽發(fā)生器6內(nèi)，所述熱泵的蒸發(fā)器10設(shè)置在儲熱箱2內(nèi)；所述儲熱箱2經(jīng)所述第一循環(huán)泵3連接到設(shè)置在所述蒸汽發(fā)生器6內(nèi)的換熱器4的一端，所述接換熱器4的另一端回到儲熱箱2 ;所述第一循環(huán)泵3與熱泵的壓縮機(jī)9的電源線均連接到電源控制器7。設(shè)置在儲熱箱2里面的蒸發(fā)器10的一端連接到壓縮機(jī)9，壓縮機(jī)9的另一端連接到設(shè)置在蒸汽發(fā)生器里面6的冷凝器5的一端，冷凝器5的另一端經(jīng)節(jié)流器8回到蒸發(fā)器10的另一端；儲熱箱2經(jīng)第一循環(huán)泵3連接到設(shè)置在蒸汽發(fā)生器6里面的換熱器4，換熱器4的另一端經(jīng)管道回到儲熱箱2 ;第一循環(huán)泵3與熱泵壓縮機(jī)9的電源線均連接到電源控制器7 ;換熱回路與熱泵并聯(lián)為蒸汽發(fā)生器6提供熱能，當(dāng)太陽照度強(qiáng)的時(shí)候，加熱集熱器I吸收的太陽能通過第一循環(huán)泵3為蒸汽發(fā)生器6供熱，當(dāng)太陽能不足時(shí)，電源控制器7動(dòng)作，切斷循環(huán)泵3的電源，接通壓縮機(jī)9的電源，通過熱泵為蒸汽發(fā)生器6供熱，保持蒸汽發(fā)生器6里面的溫度，維持蒸發(fā)量。
[0029]如圖3所示，換熱回路的第二種實(shí)施方式:所述換熱回路包括熱管23，所述熱管23包括蒸發(fā)段和冷凝段，所述熱管23的冷凝段和熱泵的冷凝器5設(shè)置在蒸汽發(fā)生器6內(nèi)，所述熱管23的蒸發(fā)段和熱泵的蒸發(fā)器10設(shè)置在儲熱箱2內(nèi)。采用熱管23將儲熱箱2連接到蒸汽發(fā)生器6，熱管23的蒸發(fā)段設(shè)置在儲熱箱2內(nèi)，熱管23的冷凝段設(shè)置在蒸汽發(fā)生器6內(nèi)；設(shè)置在儲熱箱2里面的蒸發(fā)器10的一端連接到壓縮機(jī)9，壓縮機(jī)9的另一端連接到設(shè)置在蒸汽發(fā)生器里面6的冷凝器5的一端，冷凝器5的另一端經(jīng)節(jié)流器8回到蒸發(fā)器10的另一端；采用這種實(shí)施方式，可以簡述為熱泵與熱管23并聯(lián)，采用熱管23與熱泵并聯(lián)為蒸汽發(fā)生器6提供熱能，當(dāng)太陽照度強(qiáng)的時(shí)候，加熱集熱器I吸收的太陽能通過熱管23為蒸汽發(fā)生器6供熱，當(dāng)太陽能不足時(shí)，通過熱泵為蒸汽發(fā)生器6供熱，保持蒸汽發(fā)生器6里面的溫度，維持蒸發(fā)量。采用熱管換熱，其傳熱效果更好，且不耗電。
[0030]如圖4所示，換熱回路的第三種實(shí)施方式:所述換熱回路包括熱管23、第二循環(huán)泵24和換熱箱25，所述熱管23的冷凝段設(shè)置在蒸汽發(fā)生器6內(nèi)，所述熱管23的蒸發(fā)段和熱泵的冷凝器5設(shè)置在換熱箱25內(nèi)，所述熱泵的蒸發(fā)器10設(shè)置在儲熱箱2內(nèi)，所述換熱箱25與所述儲熱箱2之間通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第二循環(huán)回路，該導(dǎo)熱介質(zhì)可以為空氣，也可以為導(dǎo)熱油等，所述第二循環(huán)泵24串接在所述第二循環(huán)回路的上回路中，所述第二循環(huán)泵24與所述熱泵的壓縮機(jī)9的電源均連接到電源控制器7。采用這種實(shí)施方式，可以簡述為熱泵與熱管23串聯(lián)為蒸汽發(fā)生器6供熱，即熱泵與熱管23之間設(shè)置一個(gè)換熱箱25，熱泵的冷凝器5和熱管的蒸發(fā)端設(shè)置均在換熱箱25內(nèi)，熱泵與熱管23在換熱箱25內(nèi)進(jìn)行熱量交換；換熱箱25與儲熱箱2之間設(shè)置一個(gè)循環(huán)回路，在該循環(huán)回路的上回路中串接第二循環(huán)泵24，第二循環(huán)泵24與壓縮機(jī)9的電源均連接到電源控制器7。所述“上回路”是指導(dǎo)熱介質(zhì)從儲熱箱2向換熱箱25輸送的那一段。當(dāng)太陽照度強(qiáng)時(shí)，即換熱箱25里的導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，電源控制器7切斷熱泵壓縮機(jī)9的電源，接通第二循環(huán)泵24的電源，導(dǎo)熱介質(zhì)的熱能經(jīng)熱管23傳遞給蒸汽發(fā)生器6;反之，當(dāng)太陽照度弱時(shí)，即換熱箱25里面的導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，換熱箱25里的導(dǎo)熱介質(zhì)溫度偏低，電源控制器7切斷第二循環(huán)泵24的電源，接通壓縮機(jī)9的電源，利用熱泵提升換熱箱25里面的導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度，使換熱箱25里面的導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度始終保持設(shè)定值，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定，不隨太陽照度的變化而變化，并使弱時(shí)段的太陽能充分得到利用。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述換熱箱25與所述儲熱箱2構(gòu)成的第二循環(huán)回路的導(dǎo)熱介質(zhì)為空氣，所述第二循環(huán)泵24為氣泵。所述換熱箱25與儲熱箱2之間的導(dǎo)熱介質(zhì)為空氣，用空氣作導(dǎo)熱介質(zhì)，能降低安裝成本，同時(shí)，氣液換熱，能使熱管23的換熱效率更高。
[0031]如圖2所示，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括預(yù)熱集熱器19，所述預(yù)熱集熱器19為太陽能低溫集熱器，所述預(yù)熱集熱器19用于預(yù)熱所述蒸汽發(fā)生器6的給水。通過預(yù)熱集熱器19先給蒸汽發(fā)生器6的給水預(yù)熱。
[0032]如圖2所示，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括熱水泵20和水箱21，所述凝汽器15通過循環(huán)水泵16與所述水箱21連接，所述水處理器18通過供水泵17與所述水箱21連接，所述預(yù)熱集熱器19與所述水箱21通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第三循環(huán)回路，該導(dǎo)熱介質(zhì)可以為空氣，也可以為導(dǎo)熱油等，所述水箱21通過熱水泵20與所述蒸汽發(fā)生器6連接，所述水箱21上設(shè)置有第二水位控制器26。預(yù)熱集熱器19連結(jié)水箱21，預(yù)熱集熱器19與水箱21之間通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第三循環(huán)回路，此第三循環(huán)回路可以是自然循環(huán)，也可以加泵構(gòu)成強(qiáng)制循環(huán)，水箱21經(jīng)熱水泵20連接到蒸汽發(fā)生器6，預(yù)熱集熱器19通過導(dǎo)熱介質(zhì)把水箱21中的冷水預(yù)熱后，通過熱水泵20為蒸汽發(fā)生器6提供熱水；作為優(yōu)選的實(shí)施方式，熱水在換熱器4上可以為淋浴式，以便于充分換熱；加熱集熱器I利用吸收的太陽能為蒸汽發(fā)生器6提供熱能，使蒸汽發(fā)生器6里熱水汽化成為含有大量汽化潛熱的低溫蒸汽，通過蒸汽泵11和止回閥12將低溫蒸汽注入燃料蒸汽鍋爐13，用燃料進(jìn)一步加熱成為過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)14做功發(fā)電后變?yōu)榉ζ?，乏汽?jīng)凝汽器15冷凝后形成凝結(jié)水，一部分凝結(jié)水經(jīng)循環(huán)水泵16送到水箱21內(nèi)循環(huán)利用，其余部分凝結(jié)水被送到所述燃料蒸汽鍋爐13循環(huán)利用，水處理器18是電廠原有的設(shè)備，所述水處理器18的作用是將太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的給水進(jìn)行過濾、凈化等處理，經(jīng)水處理器18處理后的水一部分通過供水泵17在第二水位控制器26的控制下，向水箱21補(bǔ)水，經(jīng)水處理器18處理后的水還被輸送到燃料蒸汽鍋爐13為燃料蒸汽鍋爐13補(bǔ)水。
[0033]若把蒸汽發(fā)生器6的溫度設(shè)定為低于100°C，蒸汽發(fā)生器6內(nèi)的水也可以被汽化，但此時(shí)，水是在負(fù)壓狀態(tài)下汽化，蒸汽泵11既要抽取也要加壓就會(huì)多耗電，且溫度越低越耗電，蒸汽發(fā)生器6的設(shè)定溫度適當(dāng)?shù)鸵稽c(diǎn)，如90°C以上也可以。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述蒸汽發(fā)生器6的設(shè)定溫度彡100°C;把蒸汽發(fā)生器6的溫度設(shè)定為彡100C，是為了使水在常壓狀態(tài)下汽化，這樣，蒸汽泵11就只需加壓而不用抽取，從而減少耗電。
[0034]上面各實(shí)施方式中的預(yù)熱集熱器19和加熱集熱器I均為太陽能低溫集熱器，太陽能低溫集熱器包括平板集熱器和真空管集熱器；平板集熱器包括金屬板芯平板集熱器、全玻璃真空平板集熱器、黑瓷太陽能平板集熱器等；真空管集熱器包括全玻璃真空管集熱器、真空管銅管集熱器和真空管熱管集熱器。
[0035]實(shí)施例
[0036]以燃煤電廠為例，在電廠附近，安裝太陽能低溫集熱器，例如，真空管集熱器或者平板集熱器，太陽能低溫集熱器以平方米作為單位，燃煤電廠的發(fā)電量以千瓦作為單位，太陽能低溫集熱器的平方米數(shù)約為燃煤電廠的千瓦數(shù)的1.2倍，預(yù)熱集熱器19與加熱集熱器I的平方米數(shù)之比為1:5。
[0037]如圖2和圖4所示，其中，換熱回路如圖4所示，太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包括燃料發(fā)電系統(tǒng)和太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)，所述燃料發(fā)電系統(tǒng)包括燃料蒸汽鍋爐13、氣輪發(fā)電機(jī)14、凝汽器15和水處理器18，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)包括加熱集熱器1、儲熱箱2、第一循環(huán)泵3、換熱器4、冷凝器5、蒸汽發(fā)生器6、電源控制器7、節(jié)流器8、壓縮機(jī)9、蒸發(fā)器10、蒸汽泵11、止回閥12、循環(huán)水泵16、供水泵17、預(yù)熱集熱器19、熱水泵20、水箱21、水位控制器22、熱管23、第二循環(huán)泵24、換熱箱25 ;所述熱泵包括冷凝器5、節(jié)流器8、蒸發(fā)器10和壓縮機(jī)9，它們串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路，即所述蒸發(fā)器10的一端串接壓縮機(jī)9后連接到冷凝器5的一端，所述冷凝器5的另一端串接節(jié)流器8后連接到所述蒸發(fā)器10的另一端；所述加熱集熱器I和蒸汽發(fā)生器6之間依次設(shè)置有儲熱箱2、換熱箱25，即所述儲熱箱2設(shè)置在所述加熱集熱器I和換熱箱25之間，所述換熱箱25設(shè)置在所述儲熱箱2和蒸汽發(fā)生器6之間；所述儲熱箱2與所述加熱集熱器I通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第一循環(huán)回路，該導(dǎo)熱介質(zhì)可以為空氣，也可以為導(dǎo)熱油等；如圖4所示，采用熱泵與熱管23串聯(lián)的方式為蒸汽發(fā)生器6供熱，所述熱管23的冷凝段設(shè)置在蒸汽發(fā)生器6內(nèi)，所述熱管23的蒸發(fā)段和熱泵的冷凝器5設(shè)置在換熱箱25內(nèi)，所述熱泵的蒸發(fā)器10設(shè)置在儲熱箱2內(nèi)，所述換熱箱25與所述儲熱箱2之間通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第二循環(huán)回路，該導(dǎo)熱介質(zhì)可以為空氣，也可以為導(dǎo)熱油等，所述第二循環(huán)泵24串接在所述第二循環(huán)回路的上回路中，所述第二循環(huán)泵24與所述熱泵的壓縮機(jī)9的電源均連接到電源控制器7 ;所述預(yù)熱集熱器19與所述水箱21通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第三循環(huán)回路，該導(dǎo)熱介質(zhì)可以為空氣，也可以為導(dǎo)熱油等，所述水箱21通過熱水泵20與所述蒸汽發(fā)生器6連接，所述水箱21上設(shè)置有第二水位控制器26 ;所述蒸汽發(fā)生器6上設(shè)置有第一水位控制器22，所述蒸汽發(fā)生器6的出汽口連接蒸汽泵11的進(jìn)汽端，蒸汽泵11的出汽端通過止回閥12連接到所述燃料蒸汽鍋爐13 ;所述燃料蒸汽鍋爐13連接氣輪發(fā)電機(jī)14，所述氣輪發(fā)電機(jī)14連接所述凝汽器15 ;所述凝汽器15通過循環(huán)水泵16與通過循環(huán)水泵16與所述水箱21連接，所述循環(huán)水泵16的進(jìn)水端設(shè)置有電動(dòng)閥，出水端設(shè)置有止回閥，所述凝汽器15還與所述燃料蒸汽鍋爐13連接，所述水處理器18通過供水泵17與所述水箱21連接，所述水處理器18還與所述燃料蒸汽鍋爐13連接，所述供水泵17在所述第二水位控制器26的控制下為水箱21補(bǔ)水。
【權(quán)利要求】
1.太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括燃料發(fā)電系統(tǒng)和太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)，所述燃料發(fā)電系統(tǒng)包括燃料蒸汽鍋爐(13)、氣輪發(fā)電機(jī)(14)、凝汽器(15)和水處理器(18)，所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)包括加熱集熱器(I)和蒸汽發(fā)生器￠);所述加熱集熱器(I)為太陽能低溫集熱器，所述加熱集熱器(I)與所述蒸汽發(fā)生器(6)連接，所述蒸汽發(fā)生器￠)的出汽口連接蒸汽泵(11)的進(jìn)汽端，蒸汽泵(11)的出汽端通過止回閥(12)連接到所述燃料蒸汽鍋爐(13);所述燃料蒸汽鍋爐(13)連接氣輪發(fā)電機(jī)(14)，所述氣輪發(fā)電機(jī)(14)連接所述凝汽器(15);所述凝汽器(15)通過循環(huán)水泵(16)與所述蒸汽發(fā)生器(6)連接，所述循環(huán)水泵(16)的進(jìn)水端設(shè)置有電動(dòng)閥，出水端設(shè)置有止回閥，所述凝汽器(15)還與所述燃料蒸汽鍋爐(13)連接，所述水處理器(18)通過供水泵(17)與所述蒸汽發(fā)生器(6)連接，所述水處理器(18)還與所述燃料蒸汽鍋爐(13)連接，所述蒸汽發(fā)生器(6)上設(shè)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)的控制下為所述蒸汽發(fā)生器(6)補(bǔ)水。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括儲熱箱(2)和換熱回路，所述儲熱箱(2)設(shè)置在所述加熱集熱器(I)和蒸汽發(fā)生器(6)之間，所述儲熱箱(2)與所述加熱集熱器(I)通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第一循環(huán)回路，所述儲熱箱(2)通過所述換熱回路與所述蒸汽發(fā)生器(6)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括熱泵，所述熱泵設(shè)置在所述儲熱箱(2)與所述蒸汽發(fā)生器(6)之間，所述熱泵包括冷凝器(5)、節(jié)流器(8)、壓縮機(jī)(9)和蒸發(fā)器(10)，所述蒸發(fā)器(10)的一端串接壓縮機(jī)(9)后連接到冷凝器(5)的一端，所述冷凝器(5)的另一端串接節(jié)流器(8)后連接到所述蒸發(fā)器(10)的另一端，所述熱泵與換熱回路共同作用為所述蒸汽發(fā)生器(6)提供熱倉泛。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱回路包括第一循環(huán)泵(3)和換熱器(4);所述換熱器(4)和熱泵的冷凝器(5)設(shè)置在蒸汽發(fā)生器(6)內(nèi)，所述熱泵的蒸發(fā)器(10)設(shè)置在儲熱箱(2)內(nèi)；所述儲熱箱(2)經(jīng)所述第一循環(huán)泵(3)連接到設(shè)置在所述蒸汽發(fā)生器出)內(nèi)的換熱器(4)的一端，所述接換熱器(4)的另一端回到儲熱箱(2);所述第一循環(huán)泵(3)與熱泵的壓縮機(jī)(9)的電源線均連接到電源控制器(7)。
5.如權(quán)利要求3所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱回路包括熱管(23)，所述熱管(23)包括蒸發(fā)段和冷凝段，所述熱管(23)的冷凝段和熱泵的冷凝器(5)設(shè)置在蒸汽發(fā)生器￠)內(nèi)，所述熱管(23)的蒸發(fā)段和熱泵的蒸發(fā)器(10)設(shè)置在儲熱箱(2)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求3所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱回路包括熱管(23)、第二循環(huán)泵(24)和換熱箱(25)，所述熱管(23)的冷凝段設(shè)置在蒸汽發(fā)生器(6)內(nèi)，所述熱管(23)的蒸發(fā)段和熱泵的冷凝器(5)設(shè)置在換熱箱(25)內(nèi)，所述熱泵的蒸發(fā)器(10)設(shè)置在儲熱箱(2)內(nèi)，所述換熱箱(25)與所述儲熱箱(2)之間通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第二循環(huán)回路，所述第二循環(huán)泵(24)串接在所述第二循環(huán)回路的上回路中，所述第二循環(huán)泵(24)與所述熱泵的壓縮機(jī)(9)的電源均連接到電源控制器(7)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括預(yù)熱集熱器(19)，所述預(yù)熱集熱器(19)為太陽能低溫集熱器，所述預(yù)熱集熱器(19)用于預(yù)熱所述蒸汽發(fā)生器￠)的給水。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能低溫蒸汽生產(chǎn)系統(tǒng)還包括熱水泵(20)和水箱(21)，所述凝汽器(15)通過循環(huán)水泵(16)與所述水箱(21)連接，所述水處理器(18)通過供水泵(17)與所述水箱(21)連接，所述預(yù)熱集熱器(19)與所述水箱(21)通過導(dǎo)熱介質(zhì)構(gòu)成第三循環(huán)回路，所述水箱(21)通過熱水泵(20))與所述蒸汽發(fā)生器(6)連接，所述水箱(21)上設(shè)置有第二水位控制器(26)。
9.如權(quán)利要求6所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱箱(25)與所述儲熱箱(2)構(gòu)成的第二循環(huán)回路的導(dǎo)熱介質(zhì)為空氣，所述第二循環(huán)泵(24)為氣泵。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的太陽能與燃料互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸汽發(fā)生器(6)的設(shè)定溫度彡100°C。
【文檔編號】F03G6/06GK104373310SQ201410749471
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】黃雙華, 余華陽, 劉黔蜀, 張樹立, 吳恩輝, 徐眾 申請人:攀枝花學(xué)院