一种生物质电站双热源高压加热器的热力装置的制作方法

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1.本实用新型属于生物质能与槽式太阳能热利用技术领域，具体涉及一种生物质电站双热源高压加热器的热力装置。

背景技术：

2.生物质能与太阳能均属可再生能源，均属于国家鼓励发展的绿能源范畴。可再生能源具有绿低碳、环境友好，可持续利用的优点，也是构建安全高效现代能源体系的必然选择。
3.生物质能的主要来源是农林废弃物，以直燃发电最为广泛应用，技术成熟可靠。生物质发电参数多以高温高压(540℃，9.8mpa)或高温超高压(540℃，13.3mpa)较为常用，热经济性相对较高。生物质发电技术中汽轮机必须配置高压加热器、低压加热器，因高压加热器热源采用的是汽轮机高参数段抽汽，常规在290～370℃之间，在稳定燃料的供应下，这样的设置必须牺牲一部分尚未完全做功的高参数抽汽，从而降低了电站发电效率。
4.槽式太阳能热发电技术属于聚光型太阳能热发电技术的一种，是利用槽型抛物面反射镜将太阳能聚集到集热管，加热流过集热管内的热传导液，热传导液的热量在换热器中加热水产生高温高压蒸汽，从而驱动配置的汽轮发电机发电。目前槽式太阳能热发电热传导液为导热油最为成熟可靠，使用温度不超过400℃，使系统中蒸汽出口温度只有370℃-380℃，出口压力在10mpa左右，使用该参数蒸汽直接配置汽轮机发电，发电效率低。同时由于太阳能发电存在间隙性、不稳定性因素，为了适应电网的调节负荷，通常需要配置成本较高的储能装置，很难实现24小时全天候稳定运行，致使太阳能发电站系统频繁启停和负荷波动较大，机组的有效利用率低。

技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在单纯生物质直燃发电系统中必须牺牲一部分尚未完全做功的高参数抽汽用来做为高压加热器的热源，从而降低了电站发电效率，以及单纯槽式太阳能发电技术中汽轮机发电效率较低、储热技术成本较高的问题，提供一种生物质电站双热源高压加热器的热力装置，在夜晚无太阳能光照的条件下，高压加热器采用常规生物质发电系统汽轮机高参数段抽汽作为第一热源；当太阳能光照条件好的时候，高压加热器采用槽式太阳能集热系统产生的蒸汽作为第二热源；同时根据实际光照条件情况，高压加热器使用热源优先采用第二热源，当第二热源不能满足高压加热器用汽量需要时，可以补充第一热源，两种热源同时运行。
6.本实用新型为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
7.一种生物质电站双热源高压加热器的热力装置，包括常规生物质发电热源系统i和太阳能集热热源系统ii；所述常规生物质发电热源系统i包括按照流体的流动方向依次相连的生物质锅炉、汽轮机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器，形成循环回路；所述汽轮机的抽汽管道引出一路高参数蒸汽经第一自动切换阀后接入所述
高压加热器；所述太阳能集热热源系统ii包括聚光器、位于聚光器焦线上的集热器、蒸汽发生器、过热器和导热油循环泵，所述集热器、过热器、蒸汽发生器、导热油循环泵依次相连形成导热油的循环回路；所述给水泵的出口管道引一路给水经第二自动切换阀后接入所述蒸汽发生器，蒸汽发生器与过热器之间还通过蒸汽管路连接，给水在蒸汽发生器内与导热油换热变成饱和蒸汽，然后在过热器内与导热油换热变成过热蒸汽，过热器出口的过热蒸汽经第三自动切换阀接入所述高压加热器。
8.上述方案中，所述常规生物质发电热源系统i还包括发电机，所述汽轮机与发电机连接，带动发电机发电。
9.上述方案中，在没有太阳能辐射时段，第一自动切换阀打开，第二自动切换阀和第三自动切换阀关闭，采用常规生物质发电热源系统i的汽轮机高参数段抽汽为高压加热器提供热源。
10.上述方案中，在太阳能辐射条件较好的时段，太阳能集热热源系统ii足以满足高压加热器用汽量时，第一自动切换阀关闭，第二自动切换阀和第三自动切换阀打开，采用太阳能集热热源系统ii加热去高压加热器的部分给水生产过热蒸汽达到高压加热器需要的热源温度，为高压加热器提供额外热源。
11.上述方案中，在太阳能辐射条件较差的时段，太阳能集热热源系统ii不足以满足高压加热器用汽量时，第一自动切换阀、第二自动切换阀和第三自动切换阀同时打开，两个热源系统联合运行。
12.上述方案中，所述高参数蒸汽的温度为290～370℃。
13.上述方案中，所述过热器出口的过热蒸汽的温度为290～370℃。
14.上述方案中，导热油的循环回路中高温导热油的温度不超过400℃。
15.上述方案中，所述第一自动切换阀、第二自动切换阀和第三自动切换阀均为调节型的，具备调节功能。
16.上述方案中，所述第一自动切换阀、第二自动切换阀和第三自动切换阀的阀门驱动机构为电动、液动或气动。
17.本实用新型的有益效果在于：
18.1)本装置有效地利用了聚光型槽式太阳能集热部分的优势，加热给水产生蒸汽为高压加热器提供了一种额外热源，可以代替现有汽机侧高压加热器抽汽，解决了现有生物质电站中高压加热器采用的汽轮机抽汽从而降低发电效率的问题，也间接地节省了生物质燃料。
19.2)本装置中引入聚光型槽式太阳能系统中的集热部分，产生蒸汽参数等级正好与生物质高压加热器热源参数匹配，达到最佳的热利用效果。同时也解决了单纯槽式太阳能发电存在间隙性、发电不稳定性和参数低、发电效率低的问题，也不用考虑配置成本较高的储能装置，节省了成本。
20.3)本装置生物质能利用基础上，引入聚光型槽式太阳能集热装置，属于两种可再生能源的利用，可以实现co2零排放，起到了环境保护的作用。
附图说明
21.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
22.图1是本实用新型生物质电站双热源高压加热器的热力装置的结构示意图。
23.图中：1、生物质锅炉；2、汽轮机；3、发电机；4、凝汽器；5、凝结水泵；6、低压加热器；7、除氧器；8、给水泵；9、高压加热器；10、第一自动切换阀；11、第二自动切换阀；12、第三自动切换阀；13、聚光器；14、集热器；15、蒸汽发生器；16、过热器；17、导热油循环泵。
具体实施方式
24.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
25.如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种生物质电站双热源高压加热器的热力装置，包括常规生物质发电热源系统i(即第一热源)和太阳能集热热源系统ii(即第二热源)，采用两种可再生能源，作为生物质电站高压加热器9的热源。
26.常规生物质发电热源系统i包括按照流体的流动方向依次相连的生物质锅炉1、汽轮机2、凝汽器4、凝结水泵5、低压加热器6、除氧器7、给水泵8、高压加热器9，形成循环回路。汽轮机2与发电机3连接，带动发电机3发电。汽轮机2的抽汽管道引出一路高参数蒸汽经第一自动切换阀10后接入高压加热器9。从生物质锅炉1出来的高温(通常温度为540℃)高压蒸汽进入汽轮机2膨胀做功，再带动发电机3发电。做功后的乏汽进入凝汽器4冷凝成水，由凝结水泵5加压后经过低压加热器6后打入除氧器7，从除氧器7出来的给水经给水泵8增压，然后进入高压加热器9加热后进入生物质锅炉1形成循环。其中高压加热器9的热源采用汽轮机2的高参数抽汽(通常温度为290～370℃)，汽轮机2高参数抽汽来自常规生物质直燃发电系统中从生物质锅炉1产生的高温高压蒸汽进入汽轮机2后，未完全做功的蒸汽。
27.太阳能集热热源系统ii采用聚光型槽式太阳能集热装置，包括聚光器13、位于聚光器13焦线上的集热器14、蒸汽发生器15、过热器16和导热油循环泵17。集热器14、过热器16、蒸汽发生器15、导热油循环泵17依次相连形成导热油的循环回路。给水泵8的出口管道引一路给水经第二自动切换阀11后接入蒸汽发生器15，蒸汽发生器15与过热器16之间还通过蒸汽管路连接，过热器16出口的过热蒸汽经第三自动切换阀12接入高压加热器9。通过聚光器13将太阳能辐射热吸收后反射到位于其焦线上的集热器14上，加热集热器14内高温导热油(使用温度不超过400℃)，然后通过蒸汽发生器15将热量传递给给水，将给水转变为饱和蒸汽，导热油再通过过热器16将流过饱和蒸汽转变成过热蒸汽(通常温度为290～370℃)，过热蒸汽流过自动切换阀12送至高压加热器9，作为高压加热器9的第二热源，代替第一热源使用。同时流过蒸汽发生器15后的低温导热油，再经过导热油循环泵17实现循环利用。
28.在本实用新型的生物质电站双热源高压加热器的热力装置中，给水泵8出口给水分成两路，一路通过高压加热器9加热后进入生物质锅炉1，另一路进入太阳能集热热源系统ii的蒸汽发生器15，通过吸收导热油热能变成饱和蒸汽，然后再进入过热器16吸收高温导热油热能加热成过热蒸汽后作为高压加热器9的加热蒸汽。
29.进一步优化，第一自动切换阀10、第二自动切换阀11和第三自动切换阀12均为调节型的，具备调节功能。第一自动切换阀10、第二自动切换阀11和第三自动切换阀12的阀门驱动机构为电动、液动或气动。
30.本实用新型的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，根据太阳辐射情况，运
行方式如下：
31.在没有太阳能辐射时段，第一自动切换阀10打开，第二自动切换阀11和第三自动切换阀12关闭，采用常规生物质发电热源系统i的汽轮机2高参数段抽汽为高压加热器9提供热源。
32.在太阳能辐射条件较好的时段，即太阳能集热热源系统ii足以满足高压加热器9用汽量时，第一自动切换阀10关闭，第二自动切换阀11和第三自动切换阀12打开，采用太阳能集热热源系统ii加热去高压加热器9的部分给水生产过热蒸汽达到高压加热器9需要的热源温度，为高压加热器9提供额外热源。第一热源即原汽轮机2去高压加热器9抽汽继续在汽轮机2做功多发电。
33.在太阳能辐射条件较差的时段，即太阳能集热热源系统ii不足以满足高压加热器9用汽量时，第一自动切换阀10、第二自动切换阀11和第三自动切换阀12同时打开，两个热源系统联合运行。
34.本实用新型最大程度地利用槽式太阳能热发电技术中集热部分优势，为高压加热器9提供额外的热源，集热部分产生蒸汽参数刚好与生物质电站高压加热器9抽汽温度(290～370℃之间)匹配，解决了现有生物质电站高压加热器9采用汽轮机2高参数抽汽会降低发电效率的问题，间接节省生物质燃料。同时也解决了单纯槽式太阳能直接热发电技术因蒸汽初参数不高、发电效率较低以及太阳能发电存在间隙、不稳定必须配置昂贵储能装置的问题。
35.上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

技术特征：

1.一种生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，包括常规生物质发电热源系统(i)和太阳能集热热源系统(ii)；所述常规生物质发电热源系统(i)包括按照流体的流动方向依次相连的生物质锅炉(1)、汽轮机(2)、凝汽器(4)、凝结水泵(5)、低压加热器(6)、除氧器(7)、给水泵(8)、高压加热器(9)，形成循环回路；所述汽轮机(2)的抽汽管道引出一路高参数蒸汽经第一自动切换阀(10)后接入所述高压加热器(9)；所述太阳能集热热源系统(ii)包括聚光器(13)、位于聚光器(13)焦线上的集热器(14)、蒸汽发生器(15)、过热器(16)和导热油循环泵(17)，所述集热器(14)、过热器(16)、蒸汽发生器(15)、导热油循环泵(17)依次相连形成导热油的循环回路；所述给水泵(8)的出口管道引一路给水经第二自动切换阀(11)后接入所述蒸汽发生器(15)，蒸汽发生器(15)与过热器(16)之间还通过蒸汽管路连接，给水在蒸汽发生器(15)内与导热油换热变成饱和蒸汽，然后在过热器(16)内与导热油换热变成过热蒸汽，过热器(16)出口的过热蒸汽经第三自动切换阀(12)接入所述高压加热器(9)。2.根据权利要求1所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，所述常规生物质发电热源系统(i)还包括发电机(3)，所述汽轮机(2)与发电机(3)连接，带动发电机(3)发电。3.根据权利要求1所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，在没有太阳能辐射时段，第一自动切换阀(10)打开，第二自动切换阀(11)和第三自动切换阀(12)关闭，采用常规生物质发电热源系统(i)的汽轮机(2)高参数段抽汽为高压加热器(9)提供热源。4.根据权利要求3所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，在太阳能辐射条件较好的时段，太阳能集热热源系统(ii)足以满足高压加热器(9)用汽量时，第一自动切换阀(10)关闭，第二自动切换阀(11)和第三自动切换阀(12)打开，采用太阳能集热热源系统(ii)加热去高压加热器(9)的部分给水生产过热蒸汽达到高压加热器(9)需要的热源温度，为高压加热器(9)提供额外热源。5.根据权利要求4所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，在太阳能辐射条件较差的时段，太阳能集热热源系统(ii)不足以满足高压加热器(9)用汽量时，第一自动切换阀(10)、第二自动切换阀(11)和第三自动切换阀(12)同时打开，两个热源系统联合运行。6.根据权利要求1所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，所述高参数蒸汽的温度为290～370℃。7.根据权利要求1所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，所述过热器(16)出口的过热蒸汽的温度为290～370℃。8.根据权利要求1所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，导热油的循环回路中高温导热油的温度不超过400℃。9.根据权利要求1所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，所述第一自动切换阀(10)、第二自动切换阀(11)和第三自动切换阀(12)均为调节型的，具备调节功能。10.根据权利要求9所述的生物质电站双热源高压加热器的热力装置，其特征在于，所
述第一自动切换阀(10)、第二自动切换阀(11)和第三自动切换阀(12)的阀门驱动机构为电动、液动或气动。

技术总结

本实用新型涉及一种生物质电站双热源高压加热器的热力装置，包括：常规生物质发电热源系统I，包括按照流体的流动方向依次相连的生物质锅炉、汽轮机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器，形成循环回路；汽轮机的抽汽管道引出一路高参数蒸汽经第一自动切换阀后接入高压加热器；太阳能集热热源系统II，包括聚光器、位于聚光器焦线上的集热器，蒸汽发生器、过热器和导热油循环泵；给水泵的出口管道引一路给水经第二自动切换阀后接入蒸汽发生器，过热器出口的过热蒸汽经第三自动切换阀接入高压加热器。本实用新型有效地利用了聚光型槽式太阳能集热部分的优势，加热给水产生蒸汽为高压加热器提供了一种额外热源。源。源。