塔式太阳能集热与燃气-蒸汽联合循环集成的互补系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108590989A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810230432.X(22)申请日2018.03.20(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人段立强谢坤孙婧蔡海帆(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝(51)Int.Cl.F03G6/06(2006.01)F01D15/10(2006.01)F02C6/18(2006.01)F24S10/30(2018.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称塔式太阳能集热与燃气-蒸汽联合循环集成的互补系统(57)摘要本发明公开了属于太阳能与燃气联合热发电技术领域的一种塔式太阳能集热与燃气-蒸汽联合循环集成的互补系统。该互补系统由塔式太阳能集热场和燃气-蒸汽联合循环基准系统通过两个换热器连接组成；本发明采用塔式太阳能集热场，以熔盐为导热介质，与联合循环系统中的工质进行换热。在太阳直射辐射强度较高时，加热压缩空气，以提高燃烧效率，然后将换热后仍有较高温度的熔盐引入余热锅炉中加热高压给水使其蒸发，起到替代部分高压蒸发器热负荷的作用；在太阳直射辐射强度较低时，只用以加热高压给水。有效利用了较低能流密度时段的太阳能，降低了随时间波动的太阳辐照强度对系统的影响。提高太阳能的利用率和系统的稳定性，并能节约天然气消耗量。CN108590989ACN108590989A权利要求书1/1页1.一种塔式太阳能集热与燃气-蒸汽联合循环集成的互补系统，其特征在于，该互补系统由塔式太阳能集热场和燃气-蒸汽联合循环基准系统通过X1换热器(2)、X2换热器(3)连接组成；其中，塔式太阳能集热器(1)输出和第一节流阀(a1)、第二节流阀(a2)的输入端连接在一起，第二节流阀(a2)的输出端与串联的X1换热器(2)、X2换热器(3)的太阳能导热介质管连通，第一节流阀(a1)的输出端连接在X1换热器(2)、X2换热器(3)的节点处；X2换热器(3)的太阳能热水管出口经过熔盐罐(4)、c1泵连接到塔式太阳能集热场的集热器(1)的输入；X1换热器(2)的换热管与燃烧室(6)、燃气轮机(7)、压气机(5)连接成回路；燃气轮机(7)的抽气接到基准系统余热锅炉的蒸汽入口，X2换热器(3)的换热管两端分别接到基准系统的高压蒸发器(HPB)和第二级高压省煤器(HPE2)的蒸汽入口。2.根据权利要求1所述一种塔式太阳能集热与燃气-蒸汽联合循环集成的互补系统，其特征在于，所述余热锅炉的蒸汽入口与基准系统的余热锅炉的各个受热面串联，各个受热面包括HPS和RH、HPB、IPS、HPE2、LPS、IPB、IPE、HPE1、LPB、LPE的受热面。3.一种权利要求1所述塔式太阳能集热与燃气-蒸汽联合循环集成的互补系统的互补方法，其特征在于，由塔式太阳能集热场的集热器(1)接受太阳的辐射热量，将热量传给中间导热介质熔盐，被加热后的熔盐参与互补系统的热力循环，根据不同时段的太阳能直射辐射强度DNI值的高低分为两种情况:(一)在上午与下午DNI较低的时段，吸收太阳能热量的熔盐流经第一节流阀(a1)流入X2换热器(3)中,加热余热锅炉第二级高压省煤器(HPE2)中引出的部分高压给水,并使其蒸发，得到饱和蒸汽送入余热锅炉中，经高压过热器(HPS)加热为过热蒸汽，进入蒸汽轮机高压缸(HP)做功带动第二同轴发电机(b2)转动发电，而换热后的熔盐流回熔盐罐(4)继续进行热力循环；(二)当DNI较高时，即大于280W/m2，被太阳能加热后的熔盐流经第二节流阀(a2)，进入X1换热器(2)，加热由压气机(5)压缩后的空气，使空气温度从405℃提升至523℃，之后引入燃烧室(6)与天然气混合燃烧；受热后的空气与天然气在燃烧室(6)中混合燃烧得到高温燃气，送入燃气轮机(7)做功，带动第一同轴发电机(b1)发电，燃气轮机的排烟作为热源送入余热锅炉中加热各个受热面；与空气换热后的熔盐进入X2换热器(3)中，加热余热锅炉第二级高压省煤器(HPE2)中引出的部分高压给水并使其蒸发，后续流程与DNI较低时的情况相同，即得到饱和蒸汽送入余热锅炉中，经高压过热器(HPS)加热为过热蒸汽，进入蒸汽轮机高压缸(HP)做功带动第二同轴发电机(b2)转动发电，而换热后的熔盐流回熔盐罐(4)继续进行热力循环；另外，汽轮机低压缸(LP)的排汽经过凝汽器(8)、c4泵进入中压省煤器(IPE)，被余热锅炉的饱和蒸汽余热加热后，一部分进入低压蒸发器(LPB)，另一部分分别通过c3泵进入中压省煤器(IPE)和c2泵进入第一级高压省煤器(HPE1)、第二级高压省煤器(HPE2)返回到X2换热器(3)中，与被太阳能