采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法及系统，包括太阳能聚光集热装置、生物质锅炉装置、汽轮发电机系统，其太阳能聚光集热装置以水为介质，采用中压太阳能真空集热管串并联矩阵组合，太阳能聚光集热装置的出口通过第二控制阀与生物质锅炉的汽包底部连通，生物质锅炉汽包的蒸汽出口与汽轮发电机的气缸连接。太阳能聚光集热装置的进水管路中串联除氧器和给水泵。生物质锅炉汽包的蒸汽出口与汽轮发电机气缸连接的管路中串联蒸汽再热器，蒸汽再热器连接到汽轮发电机气缸，蒸汽再热器置于生物质锅炉烟道中。补水罐是除盐储水罐，除盐储水罐通过补水泵与除氧器连接；通过第一控制阀与太阳能聚光集热装置的出口连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法及系统，属于新 能源发电领域，特别是生物质和太阳能发电的清洁能源。
技术介绍
随着传统化石能源(煤、石油、天然气)储量的日益减少，以及由于使用化石能源 所带来的环境污染问题，直接威胁着人类的生存和发展，重视和发展可再生、环保能源已成 为各国政府的共识。太阳能具有分布广泛，储量无限，收集利用清洁，CO2零排放的优点引起 人们广泛关注。但长期以来，太阳能的大规模开发利用，因成本还是很高，在经济上无法与常规的 化石能源相匹敌，而且在地面上收集太阳光热受天气变化的影响较大，存在不稳定、不连续 问题。因此，寻找技术途径，解决上述问题就成为当今能源动力领域研究的热点及前沿课题。生物质是植物通过光合作用生成的有机物质，其分布广泛、可利用量大、较化石能 源清洁，具有CO2零排放的特征，是一种重要的可再生能源。生物质利用同样也是当今能源 领域研究的热点及前沿课题。以农作物秸杆、森林薪炭材、木材加工废弃物为燃料的生物质 电站锅炉已有很成熟的产业化案例。但是，这种燃料与煤相比，单位体积所含热值小，为维 持电站锅炉连续运转，其储料场面积相当大，造成土地开发投资大，燃料露天储存遇阴雨受 潮影响燃烧，有的品种受潮还会发生自燃，这些问题都严重影响生物质电厂的整体效益。美国eSolar公司开发了一种塔式太阳能热发电技术，塔式II系统采用几百或几 千个反射镜(又称定日镜)将太阳光辐射反射到接收器上(又称太阳锅炉)，其聚焦工作温 度可达IOOiTC左右，加热传热介质熔化盐(或导热油)到560°C左右，并储存在蓄热罐内， 再通过热交换器由熔化盐(或导热油)加热水成为高温高压蒸汽，通入汽轮机中作功发电。以色列LUZ公司在美国南加州沙漠开发了 9套抛物线槽式太阳能发电系统，通过 抛物面槽式反射镜，线聚光到位于抛物面焦线上的吸热管上，管内的传热介质油被加热流 动并储存在蓄热罐内，蓄热油再通过热交换器加热水成为约372°C的蒸汽，通入汽轮机中作 功发电。由于太阳光幅射到地面上受天气云雾的影响较大，以及太阳光能的收集只能在当 地时间约早8:00-17:30时进行，为了适应太阳能的这种特点，频繁快速地启动机组，并维 持汽轮机的转速稳定，上述的塔式或槽式光热发电系统曾经采用了一种专门开发的快速启 动汽轮机(又称太阳能汽轮机，便于昼启夜停或晴启阴停)，相对于传统化石能源汽轮机无 需较长的盘车预热启动时间，同时还设置了足够大的蓄热系统，并采用了蓄热介质(蓄热 油或熔融盐)与工作介质(水蒸汽)的二次热交换，此种方案使得系统复杂，投资增大，二 次热交换还降低了热电转换效率，并且专用的太阳能汽轮发电机同样相对于传统化石能源 汽轮机，因特殊材料，特殊结构而体积大，价格贵，热效率低。特别是蓄热介质采用熔化盐的系统，更使得机组运行困难，因为熔化盐的温度低于260°C左右时，液态盐将变为固态，固态盐无论是在管道内或是蓄热罐内，都会对运行造 成影响，而长期(数日连阴雨或冬季数日连阴雪天是会存在的)保温熔化盐到260°C以上， 也是很复杂困难及耗费能量的事。在冬季夜晚或长期阴雪天，气温降至摄氏零度以下时，上述太阳能机组因不能连 续运行，除去设备闲置，不能产生效益外，如何对汽水系统设备保温防冻避免冻坏，也成为 很复杂、困难及耗费能源的事。
技术实现思路
为了克服上述已知能源电站的技术缺陷，本专利技术的主要目的在于 提供一种采用生 物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法及系统，采用生物质锅炉作为辅助热源，巧妙地 将生物质能源与太阳能结合，解决太阳能的不稳定等问题。本专利技术的技术方案本专利技术的采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法将 太阳能聚光集热装置、生物质锅炉装置、汽轮发电机系统巧妙结合，太阳能聚光集热装置和 生物质锅炉装置都以水为工作介质吸热、蓄热，而生物质锅炉作为第二热源为太阳能热发 电提供辅助热能，具体作法是1)使生物质锅炉汽包水位Ll到达预定水位，点燃生物质锅炉，按生物质锅炉发电 厂的运行规程启动汽轮机组；及2)启动太阳能聚光集热装置，检测太阳能聚光集热装置出水总管水温t3，当 t3 ^ 95°C时，打开太阳能聚光集热装置出水总管至生物质锅炉汽包的第二控制阀和给太 阳能集热管供水的第三控制阀，将水加入生物质锅炉汽包中，根据水温t3调整给太阳能集 热管供水量，使之保持t3 ^ 95°C ；机组控制系统自动调节，维持锅炉汽包水位、及锅炉出口 蒸汽压力、锅炉出口蒸气温度为额定值，机组稳定运行；3)当调整给太阳能集热管供水流量至最低值时，机组检测太阳能聚光集热装置出 口总管水温t3水温仍下降，当t3<95°C时，关闭太阳能聚光集热装置出水总管第二控制阀 和给太阳能集热管供水的第三控制阀，太阳能集热管中水停止流动，处于保温待运行状态， 机组变为生物质热电厂发电模式，机组控制系统自动调节，增大生物质锅炉燃料投入量，使 锅炉出口蒸汽压力、锅炉出口蒸气温度为额定值，机组稳定运行；4)当太阳能聚光集热装置出口总管水温t3水温继续下降，当t3 = 5 9°C时，打 开太阳能聚光集热装置出口总管至补水罐的第一控制阀，并打开放气阀，集热管中所有常 温水会全部流入除盐水罐；再打开放水阀，排除管道内余水，并引压缩空气从排气阀口吹扫 至所有管道无水；太阳能聚光集热装置及管线处于无水避冻状态，机组处于生物质锅炉发 电状态。5)当太阳光幅射恢复，集热管内水温上升，当t3彡95°C时，恢复步骤1)运行，向 生物质锅炉供水，则机组控制系统自动调节生物质燃料流量下降。一种采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电系统，包括太阳能聚光集热装 置、生物质锅炉装置、汽轮发电机系统，其特怔在于太阳能聚光集热装置和生物质锅炉装 置都以水为介质，太阳能聚光集热装置采用中压太阳能真空集热管串并联矩阵组合，太阳 能聚光集热装置的出口通过第二控制阀与生物质锅炉的汽包底部连通，生物质锅炉汽包的 蒸汽出口与汽轮机的气缸连接。进一步地，所述的太阳能聚光集热装置采用中压太阳能真空集热管串并联矩阵组 合，太阳能聚光集热装置的出口通过第二控制阀与生物质锅炉的汽包底部连通，生物质锅 炉汽 包的蒸汽出口与汽轮机的气缸连接。进一步地，所述的生物质锅炉汽包的蒸汽出口与汽轮机气缸连接的管路中串联蒸 汽过热器，蒸汽过热器连接到汽轮机高压气缸的进口，蒸汽过热器置于生物质锅炉烟道中。进一步地，所述的汽轮机高压气缸的出口通过管路连接蒸汽再热器，蒸汽再热器 连接到汽轮机低压气缸的进口，蒸汽再热器置于生物质锅炉烟道中。进一步地，所述的汽轮机气缸出口冷凝器的出水口连接到除氧器，通过除氧器和 给水泵连接到太阳能聚光集热装置和/或生物质锅炉的进水口。进一步地，所述的生物质锅炉的进水管路中串联辅助加热器，辅助加热器安装在 生物质锅炉烟道中。进一步地，所述的太阳能聚光集热装置和生物质锅炉的补水罐是加有保温层的除 盐储水罐，除盐储水罐通过补水泵与除氧器连接，通过除氧器和给水泵连接到太阳能聚光 集热装置和生物质锅炉的进水口 ；除盐储水罐还通过第一控制阀与太阳能聚光集热装置的 出口连接。进一步地，在太阳能聚光集热装置的水出口至第二控制阀和第一控制阀之间的管 路上安装温度传感器，温度传感器所显示控制点的最终输出在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法，包括太阳能聚光集热装置、生物质锅炉装置、汽轮发电机系统，其特怔在于：太阳能聚光集热装置和生物质锅炉装置都以水为工作介质吸热、蓄热，而生物质锅炉作为第二热源为太阳能热发电提供辅助热能，具体作法是：　　１）使生物质锅炉汽包水位Ｌ１到达预定水位，点燃生物质锅炉，按生物质锅炉发电厂的运行规程启动汽轮机组；及　　２）启动太阳能聚光集热装置，检测太阳能聚光集热装置出水总管水温ｔ３，当ｔ３≥９５℃时，打开太阳能聚光集热装置出水总管至生物质锅炉汽包的第二控制阀和给太阳能集热管供水的第三控制阀，将水加入生物质锅炉汽包中，根据水温ｔ３调整给太阳能集热管供水量，使之保持ｔ３≥９５℃；机组控制系统自动调节，维持锅炉汽包水位、及锅炉出口蒸汽压力、锅炉出口蒸气温度为额定值，机组稳定运行；３）当调整给太阳能集热管供水流量至最低值时，机组检测太阳能聚光集热装置出口总管水温ｔ３水温仍下降，当ｔ３＜９５℃时，关闭太阳能聚光集热装置出水总管第二控制阀和给太阳能集热管供水的第三控制阀，太阳能集热管中水停止流动，处于保温待运行状态，机组变为生物质热电厂发电模式，机组控制系统自动调节，增大生物质锅炉燃料投入量，使锅炉出口蒸汽压力、锅炉出口蒸气温度为额定值，机组稳定运行；　　４）当太阳能聚光集热装置出口总管水温ｔ３水温继续下降，当ｔ３＝５～９℃时，打开太阳能聚光集热装置出口总管至补水罐的第一控制阀，并打开放气阀，集热管中所有常温水会全部流入除盐水罐；再打开放水阀，排除管道内余水，并引压缩空气从排气阀口吹扫至所有管道无水；太阳能聚光集热装置及管线处于无水避冻状态，机组处于生物质锅炉发电状态。　　５）当太阳光幅射恢复，集热管内水温上升，当ｔ３≥９５℃时，恢复步骤１）运行，向生物质锅炉供水，则机组控制系统自动调节生物质燃料流量下降。...

【技术特征摘要】
一种采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电方法，包括太阳能聚光集热装置、生物质锅炉装置、汽轮发电机系统，其特怔在于太阳能聚光集热装置和生物质锅炉装置都以水为工作介质吸热、蓄热，而生物质锅炉作为第二热源为太阳能热发电提供辅助热能，具体作法是1)使生物质锅炉汽包水位L1到达预定水位，点燃生物质锅炉，按生物质锅炉发电厂的运行规程启动汽轮机组；及2)启动太阳能聚光集热装置，检测太阳能聚光集热装置出水总管水温t3，当t3≥95℃时，打开太阳能聚光集热装置出水总管至生物质锅炉汽包的第二控制阀和给太阳能集热管供水的第三控制阀，将水加入生物质锅炉汽包中，根据水温t3调整给太阳能集热管供水量，使之保持t3≥95℃；机组控制系统自动调节，维持锅炉汽包水位、及锅炉出口蒸汽压力、锅炉出口蒸气温度为额定值，机组稳定运行；3)当调整给太阳能集热管供水流量至最低值时，机组检测太阳能聚光集热装置出口总管水温t3水温仍下降，当t3＜95℃时，关闭太阳能聚光集热装置出水总管第二控制阀和给太阳能集热管供水的第三控制阀，太阳能集热管中水停止流动，处于保温待运行状态，机组变为生物质热电厂发电模式，机组控制系统自动调节，增大生物质锅炉燃料投入量，使锅炉出口蒸汽压力、锅炉出口蒸气温度为额定值，机组稳定运行；4)当太阳能聚光集热装置出口总管水温t3水温继续下降，当t3＝5～9℃时，打开太阳能聚光集热装置出口总管至补水罐的第一控制阀，并打开放气阀，集热管中所有常温水会全部流入除盐水罐；再打开放水阀，排除管道内余水，并引压缩空气从排气阀口吹扫至所有管道无水；太阳能聚光集热装置及管线处于无水避冻状态，机组处于生物质锅炉发电状态。5)当太阳光幅射恢复，集热管内水温上升，当t3≥95℃时，恢复步骤1)运行，向生物质锅炉供水，则机组控制系统自动调节生物质燃料流量下降。2.一种用于权利要求1的采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电系统，包括太阳 能聚光集热装置、生物质锅炉装置、汽轮发电机系统，其特怔在于太阳能聚光集热装置和 生物质锅炉装置都以水为介质，太阳能聚光集热装置采用中压太阳能真空集热管串并联矩 阵组合，太阳能聚光集热装置的出口通过第二控制阀(22)与生物质锅炉(6)的汽包(6a) 底部连通，生物质锅炉汽包(6a)的蒸汽出口与汽轮机的气缸连接。3.根据权利要求2所述的采用生物质锅炉作为辅助热源的太阳能发电系统，其特怔在 于太阳能聚光集热装置采用中压太阳能真空集热管串并联矩阵组合，太阳能聚光集热装 置的出口通过第二控制阀(22)与生物质锅炉(6)的汽包(6a)底部连通，生物质锅炉汽包 (6a)的蒸汽出口与汽轮机的气缸连接。4.根据权利要求2或3所述的采用生物质锅炉作...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨清萍，张岩丰，李宏，
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：83[中国|武汉]