太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统技术方案

本发明专利技术提供一种太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统，包括太阳能聚光集热系统、生物质气化装置、燃气发电机、蒸汽轮机、蒸汽发电机，太阳能聚光集热系统连接太阳能换热系统；生物质气化装置通过燃气压缩机、燃烧室、燃气透平机连接到燃气发电机，燃气透平机的输出同时连接到燃气余热系统，燃气余热系统的低压蒸汽输出口连接到蒸汽轮机的中、低压缸，燃气余热系统的高压蒸汽输出口与太阳能换热系统产生的高压蒸汽都连接到蒸汽混合调节系统，蒸汽混合调节系统输出连接到蒸汽轮机的高压缸，借助蒸汽混合调节系统，实现不同温度蒸汽混合，并对混合蒸汽温度加以调节控制，满足滑参数蒸汽轮机用汽要求，实现太阳能光热与生物质能双能源、燃机布雷登与蒸汽朗肯循环相叠加的双循环联合发电模式。

【技术实现步骤摘要】
太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统
本专利技术涉及一种太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统，属于可再生新能源领域中，太阳能光热与生物质能联合发电的利用技术，具体地是指太阳能光热与生物质气化、燃气一蒸汽联合循环(BIGCC)集成新的联合发电系统。
技术介绍
太阳能和生物质能是分布广泛、取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，经济、高效地利用它们是缓解甚至解决能源危机最有效的途径。光热发电与常规热力发电的工作原理相同，区别在于热源形式不同，太阳能光热发电是利用聚光集热系统，聚集太阳的辐射能，通过光热转换、热电转换，从而实现太阳能的光热发电过程。太阳能主要的聚光集热方式有:槽式、塔式、碟式和菲涅尔式四种，槽式系统结构简单，只需单轴跟踪，技术较为成熟，是目前已真正商业化的光热发电系统；塔式须双轴跟踪，且对跟踪控制技术的要求极高，商业化技术风险较大；碟式结构紧凑，安装方便，适合于分布式能源系统，但其核心部件斯特林发动机技术难度大；菲涅尔式只适用于小规模中低温太阳能热利用。因此，现阶段，采用槽式太阳能热发电技术才是最可靠的、最合理的选择。然而，在槽式太阳能光热发电技术的实际应用中，也存在着一些局限性问题。投资成本高:太阳能的能量密度低，聚光集热所需的光场面积大，占地也大；集热品位低:槽式系统使用的集热介质为导热油，而导热油所能承受的最高油温为400°C，通过换热所产生的蒸汽只能达到390°C左右，而现代汽机的主蒸汽温度最低也在435°C以上；光热供给不稳定:随着时间及昼夜的变更，光热供应存在波动和间歇性；这些特性决定了太阳能光热发电的效率低、成本高；电厂昼运夜停，发电时数少、设备利用率低；装置频繁启停，设备冲击大，影响使用寿命。当前，国外有采用带辅助加热装置的纯太阳能热发电模式、或与天然气集成ISCC联合循环发电模式，前者间断运行，电厂经济效益较差；后一类电站建设条件苛刻，仍然依赖传统化石能源，且投资较大，很难大范围推广应用。寻求一种与常规发电平台的复合对接，实现高效连续运行，是当前槽式太阳能热发电系统的重要研究方向，本专利技术就是针对这一课题进行的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统，利用BIGCC蒸汽朗肯循环滑参数运行的特点，将太阳能光热集成到BIGCC的蒸汽朗肯循环中去，组成双能源、双循环联合的能源梯级利用发电系统，有效解决槽式光热蒸汽温度低、太阳能供给存在间歇性、不稳定性问题。本专利技术的技术方案:本专利技术的一种太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统包括太阳能聚光集热系统、生物质气化装置、燃气发电机、蒸汽轮机、蒸汽发电机，其太阳能聚光集热系统连接太阳能换热系统；生物质气化装置通过燃气压缩机、燃烧室、燃气透平机连接到燃气发电机，燃气透平机的输出同时连接到燃气余热系统，燃气余热系统的低压蒸汽输出口连接到蒸汽轮机的中、低压缸，燃气余热系统的高压蒸汽输出口与太阳能换热系统产生的高压蒸汽都连接到蒸汽混合调节系统，蒸汽混合调节系统输出连接到蒸汽轮机的高压缸。所述的蒸汽混合调节系统包括混合器外壳，高压蒸汽喷管由混合器外壳后端伸至腔体中前部，高压蒸汽喷管的前端封闭，前部管壁上有喷汽孔，高压蒸汽喷管的后端为高压蒸汽入口，高压蒸汽喷管的后部高压蒸汽入口内安装有减温水喷管；减温水喷管伸入到高压蒸汽喷管中部分有喷水孔，减温水喷管的外端减温水入口连接电磁阀；混合器外壳后部外壁上有太阳能换热系统蒸汽入口 ；混合器外壳前部外壁上安装测温器，测温器探头伸至混合器外壳内腔中，测温器信号线连接温度控制器，温度控制器的控制输出端连接到减温水喷管外端的电磁阀；混合器外壳的前端是混合蒸汽出口。在高压蒸汽喷管内的中后部有内衬套管，内衬套管由高压蒸汽进口至喷汽孔布置区后部，内衬套管两端外环与混合器外壳之间封闭。所述的太阳能换热系统包括加热器、蒸发器和过热器，过热器与太阳能聚光集热系统的导热油系统连接，导热油管路经过蒸发器和加热器，加热器有低温导热油出口与太阳能聚光集热系统的导热油系统回油口连接；加热器内有换热水管，换热水管连接到蒸发器内；蒸发器上端有汽水分离器，汽水分离器的蒸汽出口连接蒸汽管路，蒸汽管路经过过热器，其输出口至蒸汽混合调节系统。所述的燃气余热系统的高压蒸汽参数为高压IOMPa或中压3.82MPa，蒸汽温度为4850C ;太阳能换热系统的蒸汽参数为高压IOMPa或中压设3.82MPa，蒸汽温度为390°C ;蒸汽轮机的主蒸汽温度选为435°C ;供至蒸汽轮机的混合蒸汽温度为435°C。设太阳能储热系统，太阳能储热系统分别与太阳能换热系统和太阳能聚光集热系统连接。本专利技术的优点及效果:1、构建出一种太阳能光热与生物质气化、燃气一蒸汽联合循环(BIGCC)集成的联合发电新系统，实现太阳能光热与生物质能双能源、燃机布雷登与蒸汽朗肯循环相叠加的双循环联合发电模式；2、与光热补入汽机回热系统利用方式相比，本系统光热利用包括工质加热、蒸发和过热等多级、梯级高效利用过程；3、利用BIGCC系统热源，简化光热发电配置，光场不设置辅助加热设备、光热蒸汽共用BIGCC余热蒸汽的汽机和发电机，降低光热发电设备投入；4、配置蒸汽混合调节系统，实现不同温度蒸汽混合共融，并对混合蒸汽温度加以调节控制，满足滑参数蒸汽轮机用汽要求；5、通过配置储热和系统集成，有效解决太阳能供给存在间歇性、不稳定性问题；6、借助BIGCC清洁、高效的系统平台，提高光热发电效率；还能节省光热发电汽机设备和辅助加热设备及系统的投入，降低光热发电的投资成本；利用电厂周边的生物质资源，摆脱ISCC对天然气资源及供应管网的依赖；另外，还可利用光热的有效补充，做大联合电厂的装机规模，提高联合电厂的经济效益和环保效益。7、摆脱联合电厂对天然气资源及供应管网的依赖；8、利用光热的补充，做大联合电厂装机规模，提高电厂的经济、环保效益。【附图说明】图1为本专利技术太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统的主要设备及流程示意图。图2为图1中太阳能换热系统的示意图。图3为图1中蒸汽混合调节系统的示意图。图中:1 一生物质气化装置，2—燃气净化装置，3—燃气压缩机，4一燃机压气机，5一燃烧室，6—燃气透平机，7一燃机发电机，8一燃机余热系统，9一太阳能聚光集热系统，10 一太阳能储热系统，11 一太阳能换热系统，12 一蒸汽混合调节系统，13 一蒸汽轮机，14 一蒸汽发电机。【具体实施方式】本专利技术所述目的通过如下技术方案来实现，结合BIGCC的底循环为蒸汽朗肯循环，且汽轮机滑参数运行的特点，设立一套蒸汽混合调节系统，将槽式太阳能光热蒸汽与BIGCC余热高压蒸汽进行混合，并对混合蒸汽温度加以调节控制，将调温后的混合蒸汽作为主蒸汽，送入蒸汽轮机膨胀做功，带动发电机发电，实现光热蒸汽与BIGCC余热蒸汽的共机发电。以下结合附图对本专利技术的具体实施作进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术提供的一种太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统包括太阳能聚光集热系统9、生物质气化装置1、燃气发电机7、蒸汽轮机13、蒸汽发电机14，太阳能聚光集热系统9连接太阳能换热系统11 ;生物质气化装置I通过燃气压缩机3、燃烧室5、燃气透平机6连接到燃气发电7机，燃气透平机6的输出同时连接到燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统，包括太阳能聚光集热系统（9）、生物质气化装置（1）、燃气发电机（7）、蒸汽轮机（13）、蒸汽发电机（14），其特征在于：太阳能聚光集热系统（9）连接太阳能换热系统（11）；生物质气化装置（1）通过燃气压缩机（3）、燃烧室（5）、燃气透平机（6）连接到燃气发电机（7），燃气透平机（6）的输出同时连接到燃气余热系统（8），燃气余热系统（8）的低压蒸汽输出口连接到蒸汽轮机（13）的中、低压缸，燃气余热系统（8）的高压蒸汽输出口与太阳能换热系统（11）产生的高压蒸汽都连接到蒸汽混合调节系统（12），蒸汽混合调节系统（12）的输出连接到蒸汽轮机（13）的高压缸。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统，包括太阳能聚光集热系统(9)、生物质气化装置(I)、燃气发电机(7)、蒸汽轮机(13)、蒸汽发电机(14)，其特征在于:太阳能聚光集热系统(9 )连接太阳能换热系统(11);生物质气化装置(I)通过燃气压缩机(3 )、燃烧室(5 )、燃气透平机(6 )连接到燃气发电机(7 )，燃气透平机(6 )的输出同时连接到燃气余热系统(8)，燃气余热系统(8)的低压蒸汽输出口连接到蒸汽轮机(13)的中、低压缸，燃气余热系统(8)的高压蒸汽输出口与太阳能换热系统(11)产生的高压蒸汽都连接到蒸汽混合调节系统(12)，蒸汽混合调节系统(12)的输出连接到蒸汽轮机(13)的高压缸。2.根据权利要求1所述的太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统，其特征在于:蒸汽混合调节系统(12)包括混合器外壳(12a)，高压蒸汽喷管(12b)由混合器外壳(12a)后端伸至腔体中前部，高压蒸汽喷管(12b)的前端封闭，前部管壁上有喷汽孔(12bl)，高压蒸汽喷管(12b)的后端为高压蒸汽入口( 12b2)，高压蒸汽喷管(12b)的后部高压蒸汽入口(12b2)内安装有减温水喷管(12d);减温水喷管(12d)伸入到高压蒸汽喷管(12b)中部分有喷水孔(12dl)，减温水喷管(12d)的外端减温水入口连接电磁阀(12h);混合器外壳(12a)后部外壁上有太阳能换热系统蒸汽入口( 12g);混合器外壳(12a)前部外壁上安装测温器(12e)，测温器(12e)探头伸至混合器外壳(12a)内腔中，测温器(12e)信号线连接温度控制器(12f)，温度控制器(12f)的控制输出端连接到减温水喷管(12d)外端的电磁阀(12h);混合器外壳(12a)的前端是混合蒸汽出口。3.根据权利要求2所述的太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统，其特征在于:在高压蒸汽喷管(12b)内的中后部有内衬套管(12c)，内衬套管(12c)由高压蒸汽进口至喷汽孔(12bl)布置区后部，内衬套管(12c)两端外环与混合器外壳(12a)之间封闭。4.根据权利要求1或2或3所述的太阳能光热与BIGCC集成的联合发电系统，其特征在于:太阳能换热系统(1 1)包括加热器(11a)、蒸发器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义龙，张岩丰，唐宏明，刘文焱，
申请(专利权)人：武汉凯迪工程技术研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42