蒸汽塔式太阳能热发电与直燃型生物质联合循环发电系统技术方案

本实用新型专利技术一种蒸汽塔式太阳能热发电与直燃型生物质联合循环发电系统，太阳能岛包含主蒸汽出口端和主给水进口端，该主蒸汽出口端连接直燃型生物质锅炉，直燃型生物质锅炉连接汽轮发电机组，该汽轮发电机组连接凝汽器，凝汽器连接除氧器，除氧器连接直燃型生物质锅炉和主给水进口端。本实用新型专利技术水工质塔式太阳能与直燃型生物发电相结合联合循环发电，可提高系统效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发电系统，特别是一种蒸汽塔式太阳能热发电与直燃型生物质联合循环发电系统。
技术介绍
塔式太阳能热发电系统也称集中型太阳能热发电系统，其概念于20世纪70年代就已提出,并于20世纪80年代初开始在美国、意大利、法国、日本等建成示范电站，并进行长期的实验研究，其基本原理是利用太阳能集热系统将太阳热能转换并储存在传热介质(水、熔盐或空气等)中，再用该高温传热介质加热蒸汽至10MPa，500℃以上，驱动常规汽轮发电机组发电。这种发电方式无需常规能源，其动力的供给完全来自于集热系统内因太阳辐射所产生的高温传热介质。基于这一原理构建的塔式太阳能热发电系统主要由定日镜阵列、高塔、吸热器、传热流体、换热部件、蓄热系统、控制系统、汽轮机和发电系统等部分组成，属于太阳能、蓄热与发电三大技术的创新性组合应用。塔式太阳能热发电技术根据吸热传热介质的不同又可分为水工质塔式太阳能热发电技术和熔盐塔式太阳能热发电技术。熔盐塔式太阳能热发电技术由于熔融盐成分复杂、温度高等原因，其对吸热器材料要求较高，熔盐吸热器的研发在我国还处于摸索及试验阶段；水工质塔式太阳能热发电技术采用最为常见的水/蒸汽作为吸热传热工质，对吸热器材质要求大大降低，且若采用水工质塔式太阳能热发电技术产生饱和蒸汽则避免了吸热器内两相流问题及由于过热蒸汽分配不均衡而引起吸热器过热段干烧问题，同时，水工质饱和蒸汽塔式太阳能热发电项目在我国西北地区已有成功运行案例。水工质饱和蒸汽吸热器位于一高塔上,定日镜群以高塔为中心，呈圆周状分布,以便将太阳光精确地聚焦到高塔顶部的吸热器上,将吸热器中的给水加热至300℃左右的饱和温度,在吸热器汽包内产生饱和蒸汽。吸热器产生的饱和蒸汽进入天然气加热锅炉内进一步提升过热度，产生10MPa,500℃以上的蒸汽,最后利用该高温高压蒸汽驱动汽轮发电机组发电。汽轮机排汽经冷凝器冷凝后泵进入给水系统,经高压给水泵升压后进入塔式吸热器内重复循环利用。所发生的能量转换过程为:太阳热能(定日镜场)→饱和蒸汽内能(吸热器)→过热蒸汽内能（天然气加热锅炉）→电能(汽轮发电机)。水工质饱和蒸汽塔式太阳能热力发电功率大、热量传递路程短、热损耗少、聚光比和温度较高。采用成熟的常规能源技术,仅是热能供给部分由太阳能取代化石燃料,从而降低了技术难度和投资风险。其他特点还包括：(1)定日镜采用双轴跟踪，将太阳光精确地聚焦到位于高塔顶部的吸热器上，聚光倍数高，易达到较高温度，但跟踪控制系统复杂。(2)能量集中过程是靠定日镜反射太阳光线一次完成，且吸热器散热面积相对较小，因而光-热转换效率较高。(3)吸热器不存在两相流问题，避免了由于过热蒸汽分配不均衡而引起吸热器过热段干烧和击穿问题，吸热器更加容易设计和制造，同时减少了吸热器的运行维护工作量。其发电系统流程如图1所示，具有太阳能岛1，太阳能岛1具有定日镜场11、吸热塔12和吸热器13，其包含主蒸汽出口端14和主给水进口端15；主蒸汽出口端14连接天然气加热锅炉40，天然气加热锅炉连接汽轮发电机组5，汽轮发电机组连接凝汽器6，凝汽器6连接除氧器7，除氧器7连接主给水进口端15。直燃型生物质发电技术以秸秆、垃圾等为代表的生物质发电方式为直接燃烧发电。燃烧秸秆发电时，秸秆入炉有多种方式：可以将秸秆打包、粉碎造粒(压块)、或打成粉或者与煤混合后末打入锅炉。其生产过程为：将秸秆等生物质加工成适于锅炉燃烧的形式(粉状或块状)，送入锅炉内充分燃烧，使储存于生物质燃料中的化学能转变成热能；锅炉内的热后产生饱和蒸汽，饱和蒸汽在过热器内继续加热成过热蒸汽进入汽轮机，驱动汽轮发电机组旋转，将蒸汽的内能转换成机械能，最后由发电机将机械能变成电能。具体发电流程请 参见附图2所示，其具有生物质存储区91、粉碎系统92、排粉风机93、直燃型生物质锅炉4、空气预热器95、送风机96、除尘器97、引风机98、灰渣泵9及烟囱90。根据国内生物质电厂运行经验，项目所在地区必须应能提供充足的生物质燃料资源，如农林废弃物，枯枝落叶、秸秆谷壳等，而生物质燃料的收集成为制约生物质发电发展的重要因素之一。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种将蒸汽塔式太阳能热发电技术和直燃型生物质发电技术相结合的联合循环发电系统。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种蒸汽塔式太阳能热发电与直燃型生物质联合循环发电系统，太阳能岛包含主蒸汽出口端和主给水进口端，该主蒸汽出口端连接直燃型生物质锅炉，直燃型生物质锅炉连接汽轮发电机组，该汽轮发电机组连接凝汽器，凝汽器连接除氧器，除氧器连接直燃型生物质锅炉和主给水进口端。该直燃型生物质锅炉具有省煤器，除氧器连接省煤器，省煤器连接蒸发受热面，蒸发受热面通过汽包连接蒸汽混合联箱，蒸汽混合联箱连接一级过热器，一级过热器连接二级过热器，二级过热器连接汽轮发电机组，主蒸汽出口端连接蒸汽混合联箱。本技术的有益效果如下。1、水工质塔式太阳能与直燃型生物发电相结合联合循环发电，可提高系统效率。常规水工质塔式太阳能发电全厂总热效率约为14～16%。常规直燃型生物质发电全厂总热效率约为20%～30%。水工质饱和蒸汽塔式太阳能与直燃型生物发电相结合联合循环发电全厂总热效率可达30%～40%。使整个水工质饱和蒸汽塔式太阳能与直燃型生物发电相结合联合循环发电电站的总体效率可提高约10个百分点。水工质饱和蒸汽塔式太阳能与直燃型生物发电相结合联合循环发电系统充分利用太阳能作为中低温加热热源，生物质发电的高温烟气作为高温加热热源，提高发电系统效率及能源利用效率。2、水工质饱和蒸汽塔式太阳能与直燃型生物发电相结合联合循环发电与常规水工质塔式太阳能相比提高了系统的稳定性。常规水工质塔式太阳能发电系统需要每天启停，在每天启停的过程中需要消耗大量的额外能量，减少了汽轮机组出力；同时，汽轮机每天启停，增加了机组的疲劳损伤，减少了机组的运行寿命。同时，由于水工质塔式太阳能热发电系统难以配置热储能系统，其受太阳能辐射的影响较大，辐射的变化使得汽轮机出力产生较大波动。水工质饱和蒸汽塔式太阳能与直燃型生物发电相结合联合循环发电系统每天在50%~100%负荷之间运行，通过调整机组出力，减少了机组的频繁启停及低负荷运行工况时间，同时，有效抵御由于辐射变化带来的发电出力的较大波动。3、降低生物质电站对当地生物质燃料产量要求。根据国内生物质电厂运行经验，项目所在地区应能提供充足的生物质燃料资源，如农林废弃物，枯枝落叶、秸秆谷壳等，而生物质燃料的收集成为制约生物质发电发展的重要因素之一。鉴于太阳能热发电工艺的特殊性，生物质能作为太阳能热发电系统的辅助热源，故对项目所在地生物质燃料产量要求不高，便于生物质发电项目在国内的普及。附图说明图1为现有的水工质饱和蒸汽塔式太阳能热发电系统流程结构图。图2为现有的直燃型生物质发电系统流程结构图。图3为本技术的发电系统流程结构图。具体实施方式如图3所示，本技术一种蒸汽塔式太阳能热发电与直燃型生物质联合循环发电系统，具有太阳能岛1，太阳能岛1具有定日镜场11、吸热塔12和吸热器13，这是现有装置，其包含主蒸汽出口端14和主给水进口端15，该主蒸汽出口端14连接直燃型生物质锅炉4，直燃型生物质锅炉4连接汽轮发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽塔式太阳能热发电与直燃型生物质联合循环发电系统，其特征在于，太阳能岛包含主蒸汽出口端和主给水进口端，该主蒸汽出口端连接直燃型生物质锅炉，直燃型生物质锅炉连接汽轮发电机组，该汽轮发电机组连接凝汽器，凝汽器连接除氧器，除氧器连接直燃型生物质锅炉和主给水进口端。

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽塔式太阳能热发电与直燃型生物质联合循环发电系统，其特征在于，太阳能岛包含主蒸汽出口端和主给水进口端，该主蒸汽出口端连接直燃型生物质锅炉，直燃型生物质锅炉连接汽轮发电机组，该汽轮发电机组连接凝汽器，凝汽器连接除氧器，除氧器连接直燃型生物质锅炉和主给水进口端。2.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田增华，李惠民，张钧，武耀勇，吴真，封春菲，曹烜军，潘耘峰，马鹏涛，赵舵，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11