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CN104019005B - 一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统 - Google Patents

一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统 Download PDF

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郑建涛
徐海卫
刘冠杰
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Huaneng Clean Energy Research Institute
Huaneng Group Technology Innovation Center Co Ltd
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Abstract

一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统，蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场的工质为导热油，蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场经过高温油罐和蒸汽发生器连接，蒸汽发生器经过低温油罐连接和蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场连接，蒸汽发生器和汽水分离器连接，汽水分离器和过热器连接，过热段菲涅尔太阳能集热场、过热蒸汽辅助电加热系统分别和过热器连接，过热器和汽轮机连接，汽轮机和发电机连接，汽轮机和凝汽器连接，凝汽器和凝结水泵连接，凝结水泵和补水管回合后与除氧器入口连接，除氧器出口通过给水泵和蒸汽发生器连接，蒸发段菲涅尔太阳能集热场采用两回路，过热段菲涅尔太阳能集热场采用过热蒸汽辅助电加热系统，具有更高效率，结构简单。

Description

一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统
技术领域
本发明属于太阳能光热利用技术领域，具体涉及一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统。
背景技术
太阳能具有资源充足、长寿、分布广泛、安全、清洁以及技术可靠的优点。由于太阳能可以转换成多种其他形式的能量，因此应用范围非常广泛。其中太阳能发电在我国具有很大的发展潜力。我国太阳能资源丰富，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。从全局来看，中国是太阳能资源相当丰富的国家，具有发展太阳能利用事业得天独厚的优越条件。
其中菲涅尔太阳能热发电技术以其结构简单、成本低等优势，具有良好的商业化前景。菲涅尔太阳能热发电系统是利用具有跟踪太阳运动装置的主反射镜列将太阳光反射聚集到二次曲面的二级反射镜和集热管上，集热管将太阳光的辐射能转化为热能，并加热集热管内高温高压的水，产生蒸汽推动汽轮机发电机组发电。相比槽式太阳能热发电技术，菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电技术除成本优势外，其更显著的优势是可提供更高参数的过热蒸汽，蒸汽温度可达500℃以上，将显著提高太阳能热发电的能量转换效率。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统，显著提高太阳能热发电的能量转换效率。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统，包括蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10，蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10的工质为导热油，蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10的出口和高温油罐11的入口连接，高温油罐11的出口和蒸汽发生器9的导热油侧高温入口连接，蒸汽发生器9的导热油侧低温出口和低温油罐12的入口连接，低温油罐12的出口和蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10的入口连接，蒸汽发生器9的汽水侧高温出口和汽水分离器5的入口连接，汽水分离器5的水出口和扩容器13连接，汽水分离器5的气出口和过热器3的入口连接，过热段菲涅尔太阳能集热场1、过热蒸汽辅助电加热系统2分别和过热器3连接，过热器3的出口和汽轮机4进气口连接，汽轮机4和发电机7连接，汽轮机4出气口和凝汽器6入口连接，凝汽器6的出水口和凝结水泵14入口连接，凝结水泵14出口和补水管15回合后与除氧器8入口连接，除氧器8出口通过给水泵16和蒸汽发生器9的汽水侧低温入口连接。
所述的过热器3采用太阳能真空集热管。
所述的过热器3采用直接电加热过热器3辅助伴热。
所述的过热器3出口安装辅助电伴热锅炉。
本发明的特点：1）蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场一回路采用导热油为工质，并通过储热装置增加蒸发段的负荷稳定性，减少因太阳辐射波动导致的蒸汽流量的波动，进一步减少对后续汽轮机发电过程的冲击。2）过热蒸汽段采用直接蒸汽菲涅尔式太阳能集热镜场，进一步提高过热蒸汽参数，从而提高后续汽轮机发电系统效率，使整个太阳热发电系统具有更高的效率。3）该过热蒸汽辅助电加热系统具有响应速度快，可快速响应太阳辐射波动引起的蒸汽参数变化，使过热蒸汽参数保持稳定。4）过热蒸汽辅助电加热系统，稳定了过热蒸汽参数，减少其受太阳辐射波动的影响，特别是过热蒸汽辅助电加热系统可简化太阳能热发电系统结构，减少工程投资，缩短建设周期。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更详细的说明。
如附图所示，一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统，包括蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10，蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10的工质为导热油，蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10的出口和高温油罐11的入口连接，高温油罐11的出口和蒸汽发生器9的导热油侧高温入口连接，蒸汽发生器9的导热油侧低温出口和低温油罐12的入口连接，低温油罐12的出口和蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10的入口连接，一回路导热油在低温油罐12和高温油罐11之间进行循环，为进一步增加太阳能热发电时间，还能够增加储热油罐，蒸汽发生器9的汽水侧高温出口和汽水分离器5的入口连接，汽水分离器5的水出口和扩容器13连接，汽水分离器5的气出口和过热器3的入口连接，过热段菲涅尔太阳能集热场1、过热蒸汽辅助电加热系统2分别和过热器3连接，过热器3的出口和汽轮机4进气口连接，汽轮机4和发电机7连接，汽轮机4出气口和凝汽器6入口连接，凝汽器6的出水口和凝结水泵14入口连接，凝结水泵14出口和补水管15回合后与除氧器8入口连接，除氧器8出口通过给水泵16和蒸汽发生器9的汽水侧低温入口连接，导热油一回路通过蒸汽发生器9与二回路汽水系统进行热交换，将给水加热为湿饱和蒸汽，然后通过汽水分离器5将汽水分离，干饱和蒸汽进入过热段菲涅尔太阳能集热场1，通过过热器3将干饱和蒸汽加热为高参数过热蒸汽，进入汽轮机4发电。由于受天气变化的影响，特别是云层对太阳辐射的遮挡作用，过热段菲涅尔太阳能集热场1的热负荷也随之具有较大的波动，为增加过热段过热蒸汽参数的稳定性，本发明通过过热蒸汽辅助电加热系统2对过热器3进行辅助加热，以稳定过热蒸汽参数，达到太阳能热发电系统的稳定性。
所述的过热器3采用太阳能真空集热管。
所述的过热器3采用直接电加热过热器3辅助伴热。
所述的过热器3出口安装辅助电伴热锅炉。
本发明的工作原理为：
首先启动运行蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场回路：蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10-高温油罐11-蒸汽发生器9-低温油罐12-蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场10，待蒸汽发生器9达到预定温度后，启动运行热发电系统的汽水系统：补水管15-除氧器8-蒸汽发生器9-汽水分离器5，将给水加热为湿饱和蒸汽，并通过汽水分离器5将汽水分离。同时启动运行过热段菲涅尔式太阳能集热镜场回路：汽水分离器5-过热器3-过热段菲涅尔太阳能集热场1（过热蒸汽辅助电加热系统2）-过热器3，由汽水分离器5中的干饱和蒸汽进入过热段菲涅尔太阳能集热场1，并通过过热器3将干饱和蒸汽加热为高参数过热蒸汽，进入汽轮机4发电，当太阳辐射值波动时，同时启动过热蒸汽辅助电加热系统2，快速平衡太阳辐射波动所致的蒸汽参数变化，使过热蒸汽参数保持稳定。

Claims (3)

1.一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统，包括蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场(10)，其特征在于：蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场(10)的工质为导热油，蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场(10)的出口和高温油罐(11)的入口连接，高温油罐(11)的出口和蒸汽发生器(9)的导热油侧高温入口连接，蒸汽发生器(9)的导热油侧低温出口和低温油罐(12)的入口连接，低温油罐(12)的出口和蒸发段菲涅尔式太阳能集热镜场(10)的入口连接，蒸汽发生器(9)的汽水侧高温出口和汽水分离器(5)的入口连接，汽水分离器(5)的水出口和扩容器(13)连接，汽水分离器(5)的气出口和过热器(3)的入口连接，过热段菲涅尔太阳能集热场(1)、过热蒸汽辅助电加热系统(2)分别和过热器(3)连接，过热器(3)的出口和汽轮机(4)进气口连接，汽轮机(4)和发电机(7)连接，汽轮机(4)出气口和凝汽器(6)入口连接，凝汽器(6)的出水口和凝结水泵(14)入口连接，凝结水泵(14)出口和补水管(15)回合后与除氧器(8)入口连接，除氧器(8)出口通过给水泵(16)和蒸汽发生器(9)的汽水侧低温入口连接；
所述的过热器(3)出口安装辅助电伴热锅炉。
2.根据权利要求1所述的一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统，其特征在于：所述的过热器(3)采用太阳能真空集热管。
3.根据权利要求1所述的一种电伴热式菲涅尔直接蒸汽太阳能热发电系统，其特征在于：所述的过热器(3)采用直接电加热过热器(3)辅助伴热。
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