一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统及其方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统及其方法，该系统包括槽式太阳能集热子系统、燃气轮机子系统、汽轮机子系统、余热锅炉子系统。为了增加太阳能集热器出口蒸汽产量，提出从过热蒸汽管道或汽轮机中抽汽加热太阳能集热器进口水的方法，以达到最佳的蒸汽产量，提升联合循环的能量利用率。根据太阳辐射的强弱和排烟温度自动调整进入太阳能集热器的进水比例和过热蒸汽管道或汽轮机的抽汽量，保证太阳能集热器进口水温度达到其设计接近点温差对应的温度值，实现对能量的梯级互补和综合利用，提高太阳能联合循环系统的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统及其方法
本专利技术实施例涉及发电设备
，具体涉及一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统及其方法。
技术介绍
能源与环境问题一直是当今世界的热点问题，随着科学技术的不断进步和人们生活水平的提升，现代社会对电能的需求越来越高，环境问题也愈加重要。燃用天然气等清洁能源的燃气-蒸汽联合循环电厂具有启动快、供电效率高、占地面积小、电站建设周期短、投资低、可靠性高、环境污染小、机组噪声小等优点，在我国电力产业中比重逐渐增大，已成为北上广深等大城市的主力机组，同时太阳能作为清洁可再生能源，能对煤炭、石油、天然气等不可再生能源提供有力的补充，可基于“能量对口，梯度利用”的原则将太阳能耦合在燃气—蒸汽联合循环(GTCC)系统中构成太阳能燃气—蒸汽联合循环(ISCC)系统，利用太阳能加热部分给水，是实现能源高效利用的一种方式，然而不同的耦合方式对系统性能的影响不同，如何在燃气-蒸汽联合循环中耦合太阳能以获得更高的联合循环运行效率成为了研究的必要问题，对我国可持续发展战略具有重大的现实意义。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统及其方法，以获得更高的联合循环运行效率。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提出了一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统，所述系统包括燃气轮机子系统、汽轮机子系统、槽式太阳能集热子系统以及余热锅炉子系统；所述燃气轮机子系统包括依次连接的压气机、燃烧室、燃气透平和发电机，所述燃气透平的出口通过排气管道连接所述余热锅炉子系统以对燃气轮机排气进行回收利用；所述汽轮机子系统包括依次连接的高压缸、低压缸和发电机；所述槽式太阳能集热子系统包括太阳能集热器、进口水加热器、第一高压水泵以及第一混合器，所述太阳能集热器的进口连接进水口加热器的出口，所述进口水加热器的进口连接第一高压水泵的出口，所述第一高压水泵的进口连接第一混合器的出口；所述余热锅炉子系统包括冷凝器、低压水泵、第一分流器、第二混合器、凝结水预热器、第二分流器以及高压过热器，所述冷凝器连接低压缸，所述低压水泵连接冷凝器，所述第一分流器的进口连接低压水泵，所述第一分流器的第一路出口连接第二混合器的第一路进口，所述第二混合器的第二路进口连接进口水加热器的热源介质出口，所述第二混合器的出口连接凝结水预热器的进口，所述凝结水预热器的出口连接第二分流器的进口，所述第二分流器的第一路出口连接第一混合器的第一路进口，所述第一分流器的第二路出口连接第一混合器的第二路进口，所述太阳能集热器的出口连接高压过热器的进口，所述高压过热器的出口连接所述高压缸。进一步地，所述余热锅炉子系统还包括第二高压水泵、高压省煤器、高压蒸发器、高压汽包以及第三混合器，所述第二分流器的第二路出口连接所述第二高压水泵的进口，所述第二高压水泵的出口连接高压省煤器的进口，所述高压省煤器的出口连接高压汽包和高压蒸发器的进口，所述高压蒸发器的出口连接第三混合器的第一路进口，所述太阳能集热器的出口连接第三混合器的第二路进口，所述第三混合器的出口连接高压过热器的进口。进一步地，所述余热锅炉子系统还包括低压蒸发器、低压汽包以及低压过热器，所述第二分流器的第三路出口连接低压汽包和低压蒸发器的进口，所述低压汽包的出口连接低压过热器的进口，所述低压过热器的出口连接低压缸。进一步地，所述进口水加热器的热源来自所述汽轮机子系统或系统过热蒸汽管道中的抽汽。进一步地，所述进口水加热器的热源进口连接有流量控制器，所述流量控制器用于控制汽轮机子系统或系统过热蒸汽管道的抽汽量，抽汽量根据所述进口水加热器的进口水参数实时调整，使所述进口水加热器出口温度维持到设计值。进一步地，所述余热锅炉子系统还包括温度控制器，所述第一分流器的第二路出口连接温度控制器的进口，所述温度控制器的出口连接第一混合器的第二路进口，所述温度控制器根据余热锅炉子系统的排烟温度大小控制所述第一分流器流出的流量，当所述余热锅炉子系统的排烟温度高于设计值时，则增加进入所述凝结水预热器的出口水流量，当所述余热锅炉子系统的排烟温度低于设计值时，减少进入所述凝结水预热器的出口水流量。根据本专利技术实施例的第二方面，提出了一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统的运行方法，所述方法包括：压气机将压缩的空气通过管路输入燃烧室，输入的空气与燃料充分混合后燃烧产生高温高压的气体，高温高压的气体经管道进入燃气透平中做功并带动发电机发电，燃气透平出口的排气进入余热锅炉子系统用于加热工质水进行回收利用；经过汽轮机子系统高压缸和低压缸做功后的蒸汽通过管道进入冷凝器冷凝成凝结水，产生的凝结水通过管道进入低压水泵升压后进入第一分流器分流为两路，第一路凝结水进入第二混合器后与进口水加热器热源出口的流体混合，第二路凝结水则进入第一混合器，第二混合器的出口水进入凝结水预热器预热后进入第二分流器进行分流；由第二分流器分出的第一路工质水进入第一混合器后与来自第一分流器的所述第二路凝结水混合，然后通过第一高压水泵将混合后的给水输送至进口水加热器进行加热，进口水加热器的热源来自汽轮机子系统或系统过热蒸汽管道中的抽汽，进口水加热器内的工质水被抽汽加热至太阳能集热器设计接近点温差对应的温度值，热源抽汽放热后进入第二混合器混合，进口水加热器内被加热的水进入太阳集热器的进口，利用太阳能将进口水加热至高压饱和蒸汽状态，然后通入高压过热器加热后进入汽轮机子系统高压缸中膨胀做功，经低压缸做功后的蒸汽经冷凝器冷凝后继续下一循环。进一步地，所述方法还包括：由第二分流器分出的第二路工质水进入第二高压水泵加压后流入高压省煤器的进口，高压省煤器的出口水进入高压汽包和高压蒸发器的进口，高压蒸发器出口的高压饱和蒸汽进入第三混合器后与来自太阳集热器的高压饱和蒸汽混合，然后进入高压过热器加热后进入汽轮机子系统高压缸中膨胀做功。进一步地，所述方法还包括：由第二分流器分出的第三路工质水进入低压汽包与低压蒸发器的入口，低压汽包出口的饱和蒸汽进入低压过热器的入口，经过低压过热器加热后进入汽轮机低压缸中膨胀做功。本专利技术实施例具有如下优点：本专利技术实施例提出的一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统及其方法，包括燃气轮机子系统、汽轮机子系统、槽式太阳能集热子系统以及余热锅炉子系统，燃气轮机子系统作为输出功的主要部分，其排气作为余热锅炉子系统的主要热源，用于加热凝结水至过热蒸汽状态，提高水蒸气的做功能力；余热锅炉子系统利用水作为循环工质，降低燃气轮机子系统因排气温度过大造成的余热损失；槽式太阳能集热器子系统作为辅助热源，用于加热余热锅炉的部分给水使其达到高压饱和蒸汽状态，提高蒸汽的做功能力；利用进口水加热器和太阳能集热器加热余热锅炉子系统的部分给水，增大了工质的做功能力，降低了单位功率下燃料的消耗量，节约能源，减少污染物排放，并提高了联合循环的经济性。附图说明为了更清楚地说明本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统，其特征在于，所述系统包括燃气轮机子系统、汽轮机子系统、槽式太阳能集热子系统以及余热锅炉子系统；/n所述燃气轮机子系统包括依次连接的压气机、燃烧室、燃气透平和发电机，所述燃气透平的出口通过排气管道连接所述余热锅炉子系统以对燃气轮机排气进行回收利用；所述汽轮机子系统包括依次连接的高压缸、低压缸和发电机；/n所述槽式太阳能集热子系统包括太阳能集热器、进口水加热器、第一高压水泵以及第一混合器，所述太阳能集热器的进口连接进水口加热器的出口，所述进口水加热器的进口连接第一高压水泵的出口，所述第一高压水泵的进口连接第一混合器的出口；/n所述余热锅炉子系统包括冷凝器、低压水泵、第一分流器、第二混合器、凝结水预热器、第二分流器以及高压过热器，所述冷凝器连接低压缸，所述低压水泵连接冷凝器，所述第一分流器的进口连接低压水泵，所述第一分流器的第一路出口连接第二混合器的第一路进口，所述第二混合器的第二路进口连接进口水加热器的热源介质出口，所述第二混合器的出口连接凝结水预热器的进口，所述凝结水预热器的出口连接第二分流器的进口，所述第二分流器的第一路出口连接第一混合器的第一路进口，所述第一分流器的第二路出口连接第一混合器的第二路进口，所述太阳能集热器的出口连接高压过热器的进口，所述高压过热器的出口连接所述高压缸。/n...

【技术特征摘要】
1.一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统，其特征在于，所述系统包括燃气轮机子系统、汽轮机子系统、槽式太阳能集热子系统以及余热锅炉子系统；
所述燃气轮机子系统包括依次连接的压气机、燃烧室、燃气透平和发电机，所述燃气透平的出口通过排气管道连接所述余热锅炉子系统以对燃气轮机排气进行回收利用；所述汽轮机子系统包括依次连接的高压缸、低压缸和发电机；
所述槽式太阳能集热子系统包括太阳能集热器、进口水加热器、第一高压水泵以及第一混合器，所述太阳能集热器的进口连接进水口加热器的出口，所述进口水加热器的进口连接第一高压水泵的出口，所述第一高压水泵的进口连接第一混合器的出口；
所述余热锅炉子系统包括冷凝器、低压水泵、第一分流器、第二混合器、凝结水预热器、第二分流器以及高压过热器，所述冷凝器连接低压缸，所述低压水泵连接冷凝器，所述第一分流器的进口连接低压水泵，所述第一分流器的第一路出口连接第二混合器的第一路进口，所述第二混合器的第二路进口连接进口水加热器的热源介质出口，所述第二混合器的出口连接凝结水预热器的进口，所述凝结水预热器的出口连接第二分流器的进口，所述第二分流器的第一路出口连接第一混合器的第一路进口，所述第一分流器的第二路出口连接第一混合器的第二路进口，所述太阳能集热器的出口连接高压过热器的进口，所述高压过热器的出口连接所述高压缸。


2.根据权利要求1所述的一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统，其特征在于，所述余热锅炉子系统还包括第二高压水泵、高压省煤器、高压蒸发器、高压汽包以及第三混合器，所述第二分流器的第二路出口连接所述第二高压水泵的进口，所述第二高压水泵的出口连接高压省煤器的进口，所述高压省煤器的出口连接高压汽包和高压蒸发器的进口，所述高压蒸发器的出口连接第三混合器的第一路进口，所述太阳能集热器的出口连接第三混合器的第二路进口，所述第三混合器的出口连接高压过热器的进口。


3.根据权利要求1所述的一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统，其特征在于，所述余热锅炉子系统还包括低压蒸发器、低压汽包以及低压过热器，所述第二分流器的第三路出口连接低压汽包和低压蒸发器的进口，所述低压汽包的出口连接低压过热器的进口，所述低压过热器的出口连接低压缸。


4.根据权利要求1所述的一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统，其特征在于，所述进口水加热器的热源来自所述汽轮机子系统或系统过热蒸汽管道中的抽汽。


5.根据权利要求4所述的一种温控加热型太阳能燃气联合循环发电系统，其特征在于，所述进口水加热器的热源进口连接有流量控制器，所述流量控制器用于控制汽轮机子系统或系统过热蒸汽管道的抽汽量，抽汽量根据所述进口水加热器的进口水参数实时调整，使所述进口...

【专利技术属性】
技术研发人员：付忠广，崔跃龙，许乐，卢茂奇，张高强，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11