一种槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统的制作方法

本发明涉及热电联供系统技术和太阳能热利用领域，特别是涉及一种槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统。

背景技术：

在中国北方地区，供热机组由于能源利用率高而被广泛用于解决大面积集中供暖问题。在长达4-6个月的采暖期中，为保证供热质量，供热机组采取“以热定电”的方式运行，机组出力受到热负荷限制，挤压了风电上网空间，造成大量弃风现象，阻碍了可再生能源的发展。因此实现供热机组热电解耦，提高供热机组调峰能力成为目前热电联供领域的研究热点。

与此同时，近年来由于环境污染日益严重及可再生能源利用技术的发展，利用可再生能源供热越来越受到重视，2018年12月国家能源局发布了《关于做好2018-2019年采暖季清洁供暖工作的通知》，明确指出要积极扩大可再生能源供暖规模，将太阳能供暖与其它清洁供暖方式科学搭配，因地制宜发展“太阳能+”供暖。相比于太阳能热发电，太阳能供热具有更高的能源利用效率，因此随着近年来太阳能热利用技术的发展，太阳能供暖得到了广泛的关注，系统也从开始的分散布置向着规模化发展。目前，现有的区域太阳能供暖系统由于集热温度低，若要远距离输送将会增大管网的投资，否则需要将大面积的集热器安装在负荷的附近，这对于城市来说是一个难题。另一方面为解决太阳能与供暖负荷季节错配的问题，需要配置大型的跨季节蓄热系统，这样除使供热成本增加外，由于跨季节储能系统的效率较低(目前一般为50％-70％)也降低了系统整体的能源利用率且技术上也需要进一步突破。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统，利用太阳能热提高供热机组调峰能力，降低供热机组煤耗，同时降低太阳能大规模集中供热的投资成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统，所述系统包括：

燃煤锅炉1、汽轮机、发电机3、凝汽器4、凝结水泵5、轴封冷却器6、给水加热器、给水泵8、油水换热器、导热油热罐10、导热油泵11、导热油冷罐12以及槽式太阳能集热场13；

所述发电机用于对外发电及给所述燃煤锅炉1、汽轮机、凝汽器4、凝结水泵5、轴封冷却器6、给水加热器、给水泵8、油水换热器、导热油热罐10、导热油泵11、导热油冷罐12以及槽式太阳能集热场13厂内设备供电；

所述汽轮机包括：高压缸201、中压缸202和低压缸203；所述给水加热器包括：高压加热器、除氧器702以及低压加热器；所述油水换热器包括：太阳能给水加热器中的油水换热器901、太阳能热网加热器中的油水换热器902；

所述燃煤锅炉1中产生高温高压水蒸气经过所述汽轮机的高压缸201膨胀做功后重新进入所述燃煤锅炉1中进行再热，再热后的水蒸气依次通过所述中压缸202和所述低压缸203膨胀做功后变成乏汽，乏汽进入所述凝汽器4凝结成水，经凝结水泵5加压后依次经过轴封冷却器6和低压加热器被轴封漏气15及汽轮机抽汽加热后进入除氧器702，给水在除氧器702中去除氧气和其他不凝结气体后通过给水泵8进行加压，加压后的给水部分或全部流入太阳能给水加热器中的油水换热器901被导热油加热，其余给水通过高压加热器701被抽汽加热，当两股或一股给水混合后温度达到锅炉进口水温要求后进入燃煤锅炉1中；

所述中压缸202部分排汽被抽出进行热网水加热，抽汽放热后的回水汇入所述除氧器702；

冷的导热油从所述导热油冷罐12中流出，经第二导热油泵1102加压后进入槽式太阳能集热场13升温，被加热后的导热油进入导热油热罐10进行储存；热的导热油从导热油热罐10中流出，经第一导热油泵1101加压后，在非供热季，通过太阳能给水加热器中的油水换热器901对给水进行加热；在供热季，既可通过太阳能给水加热器中的油水换热器901对给水进行加热，又可通过太阳能热网加热器中的油水换热器902对热网水进行加热。放热后的导热油流入导热油冷罐12。

可选的，所述槽式太阳能集热场13包括：多个槽式太阳能集热器17，所述多个槽式太阳能集热器以串、并联的方式组成。

可选的，所述高压加热器具体包括：一级高压加热器7011、二级高压加热器7012和三级高压加热器7013。

可选的，所述低压加热器具体包括：一级低压加热器7031、二级低压加热器7032和三级低压加热器7033。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

在该槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统中，根据系统的负荷需要，可灵活调整用于供热和发电的太阳能热量。在非采暖季，太阳能热通过加热给水与供热机组集成转换成电；在采暖季，太阳能集热系统既可通过加热给水与供热机组集成转换成电，也可通过加热热网水直接用于采暖。在该系统中，当太阳能热用于发电时，由于其热电转换借助供热机组的大容量汽轮机因而提高了发电效率；对供热机组而言，在供暖季由于太阳能的引入可大大提高供热机组的调峰能力，改善由于热电冲突带来的弃风问题。且当太阳能热用于采暖时，可借助于供热机组所带的供热管网系统，扩大太阳能供热的供热半径，降低太阳能供热成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统的结构示意图；

图2为本发明实施例槽式太阳能与供热机组槽式太阳能集热场结构示意图；

图3为本发明实施例非供热季槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统和常规供热机组的可行运行区域示意图。

符号说明：燃煤锅炉1、高压缸201、中压缸202、低压缸203、发电机3、凝汽器4、凝结水泵5、轴封冷却器6、一级高压加热器7011、二级高压加热器7012、三级高压加热器7013、除氧器702、一级低压加热器7031、二级低压加热器7032、三级低压加热器7033、给水泵8、太阳能给水加热器中的油水换热器901、太阳能热网加热器中的油水换热器902、导热油热罐10、第一导热油泵1101、第二导热油泵1102、导热油冷罐12、槽式太阳能集热场13、供热抽汽14、轴封漏气15、供热回水16以及槽式太阳能集热器17。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统，利用太阳能热提高供热机组调峰能力，降低供热机组煤耗，同时降低太阳能大规模集中供热的投资成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括：

燃煤锅炉1、汽轮机、发电机3、凝汽器4、凝结水泵5、轴封冷却器6、给水加热器、给水泵8、油水换热器、导热油热罐10、导热油泵11、导热油冷罐12以及槽式太阳能集热场13；

所述发电机用于对外供电及给所述燃煤锅炉1、汽轮机、凝汽器4、凝结水泵5、轴封冷却器6、给水加热器、给水泵8、油水换热器、导热油热罐10、导热油泵11、导热油冷罐12以及槽式太阳能集热场13等厂内设备供电；

其中，所述汽轮机包括：高压缸201、中压缸202和低压缸203；

所述给水加热器包括：高压加热器、除氧器702以及低压加热器；

所述高压加热器包括：一级高压加热器7011、二级高压加热器7012和三级高压加热器7013。

所述低压加热器包括：一级低压加热器7031、二级低压加热器7032和三级低压加热器7033。

所述油水换热器包括：太阳能给水加热器中的油水换热器901、太阳能热网加热器中的油水换热器902。

所述槽式太阳能集热场13包括：多个槽式太阳能集热器17，所述多个槽式太阳能集热器以串、并联的方式组成。

本发明中的上述系统工作原理如下：

所述燃煤锅炉1中产生高温高压水蒸气经过所述汽轮机的高压缸201膨胀做功后重新进入所述燃煤锅炉1中进行再热，再热后的水蒸气依次通过所述中压缸202和所述低压缸203膨胀做功后变成乏汽，乏汽进入所述凝汽器4凝结成水，经凝结水泵5加压后依次经过轴封冷却器6、三级低压加热器7033、二级低压加热器7032、一级低压加热器7031被轴封漏气15及汽轮机抽汽加热后进入除氧器702，给水在除氧器702中去除氧气和其他不凝结气体后通过给水泵8进行加压，加压后的给水部分或全部流入太阳能给水加热器中的油水换热器901被导热油加热，其余给水依次经过三级高压加热器7013、二级高压加热器7012、三级高压加热器7011被抽汽加热，当两股或一股给水混合后温度达到锅炉进口水温要求后进入燃煤锅炉1中；

所述中压缸202部分排汽即供热抽气14被抽出进行热网水加热，抽汽放热后的回水即供热回水16汇入所述除氧器702；

冷的导热油从所述导热油冷罐12中流出，经第二导热油泵1102加压后进入槽式太阳能集热场13升温，被加热后的导热油进入导热油热罐10进行储存；热的导热油从导热油热罐10中流出，经第一导热油泵1101加压后，在非供热季，通过太阳能给水加热器中的油水换热器901对给水进行加热；在供热季，既可通过太阳能给水加热器中的油水换热器901对给水进行加热，又可通过太阳能热网加热器中的油水换热器902对热网水进行加热。放热后的导热油流入导热油冷罐12。

对图1所述实施例进行模拟计算，计算所得的供热季机组可行运行区域如图3所示。在供热季，相较于改造前的常规供热机组，槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统的可行运行区域得到了明显的提升(由区域abcdea增加为a'a"b'c'd'e'ea')，面积增大了74.7％。在供热功率为259mwth时，槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统的调峰范围由常规供热机组的179.3～292.8mwe拓宽为116.3～344.2mwe，调峰能力由113.5mwe提高到227.9mwe。

在非供热季，较之于改造前的常规供热机组，槽式太阳能与供热机组互补热电联供系统的热力性能得到了明显提升。当输入燃煤量不变时，系统出力由330mwe提高到368mwe，热耗由8210.1kj/kwh降低到7422.7kj/kwh。当输出功率不变时，系统标准煤耗量由295g/kwh减小到268g/kwh。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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