一種太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng)，特別涉及一種利用太陽能進行含碳物料氣化進行化學儲能與太陽能塔式電站相結(jié)合的太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能熱發(fā)電技術(shù)具有與常規(guī)火電技術(shù)相同的發(fā)電單元，所以，非常容易被現(xiàn)有發(fā)電及電網(wǎng)行業(yè)所接受。但是，太陽能本征的間歇性和非穩(wěn)定性，依然會造成太陽能熱發(fā)電技術(shù)電力輸出的不穩(wěn)定。為了解決不穩(wěn)定性問題，常規(guī)的技術(shù)手段主要包括:1)大規(guī)模儲熱；2)與化石燃料或生物質(zhì)互補發(fā)電。目前大規(guī)模儲熱技術(shù)中最常用的方式為熔融鹽儲熱，溫度為560°C。雖然通過加保溫材料等方式，但是，在儲熱期間仍然有大量的熱損失。同時放熱過程速度慢，無法快速響應負荷的變化；對于與化石能源或者生物質(zhì)燃料互補發(fā)電的技術(shù)，則直接將太陽能熱發(fā)電與化石燃料或生物質(zhì)燃料發(fā)電并聯(lián)使用，當沒有太陽能或者輻照不充足的時候直接補充用化石燃料發(fā)電。這種方式中化石燃料直接燃燒或者化石燃料燃燒提供生物質(zhì)等含碳原料氣化能量仍然會排放大量的C02。專利CN201420679541、CN201520049350、CN201310180471、CN201310180460都是采用生物質(zhì)氣化燃燒與槽式或者塔式電站并聯(lián)互補發(fā)電的方式。生物質(zhì)氣化所需能量仍然需要化石燃料燃燒提供，因此，仍然大量排放CO2等污染物，消弱太陽能電站的環(huán)境效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服上述儲熱及直接并聯(lián)化石燃料或生物質(zhì)燃料互補發(fā)電技術(shù)的如下缺點，提出一種太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng):
[0004]1.顯熱儲熱技術(shù)造成高溫儲熱時大量的熱損失；
[0005]2.顯熱儲熱系統(tǒng)放熱速度慢無法快速響應負荷的變化；
[0006]3.化石燃料或者生物質(zhì)燃料直接與系統(tǒng)并聯(lián)發(fā)電以及生物質(zhì)燃料的氣化使用化石燃料提供熱量造成0)2等污染物的大量排放。
[0007]本發(fā)明太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng)采用太陽能含碳物料氣化與塔式電站相結(jié)合的模式。太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng)主要包括:定日鏡場、太陽塔、太陽能氣化爐、吸熱器、兩個氣化用氣預熱器、給水預熱器、過熱器、燃氣焚燒爐、燃氣儲罐、氣化用氣儲罐、汽輪發(fā)電機、冷卻塔和除氧器。各個部件通過金屬管道連接，構(gòu)成水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)、燃氣循環(huán)系統(tǒng)和氣化用氣循環(huán)系統(tǒng)。管道上安裝有閥門。定日鏡場分為兩組，分別投射到位于太陽塔上的太陽能氣化爐和吸熱器上，太陽能氣化爐位于吸熱器的下一層。
[0008]所述的燃氣循環(huán)系統(tǒng)包括:含碳物料給料機、太陽能氣化爐、第二定日鏡場、過熱器、第二氣化用氣預熱器、燃氣儲罐、第一風機、燃氣焚燒爐、給水預熱器和氣化用氣儲罐。含碳物料給料機的物料出口與太陽能氣化爐的含碳物料入口相連，太陽能氣化爐接收第二定日鏡場投射的太陽能。太陽能氣化爐的燃氣出口先后通過第十三閥門和第四閥門接入第二氣化用氣預熱器的燃氣入口，第二氣化用氣預熱器的燃氣出口接入燃氣儲罐?；蛘咛柲軞饣癄t的燃氣出口經(jīng)過第十三閥門連接過熱器的燃氣入口，過熱器的燃氣出口通過第三閥門進入給水預熱器的燃氣入口，給水預熱器的燃氣出口接入燃氣儲罐。燃氣儲罐的燃氣出口接入第一風機，然后通過第七閥門連接燃氣焚燒爐的燃氣入口，燃氣焚燒爐的煙氣出口通過第十四閥門接入給水預熱器的煙氣入口，給水預熱器的氣化用氣出口通過第十五閥門接入氣化用氣儲罐。
[0009]所述的氣化用氣循環(huán)系統(tǒng)包括:太陽能氣化爐、氣化用氣儲罐、第一氣化用氣預熱器、第二氣化用氣預熱器、第二風機。氣化用氣儲罐的氣化用氣出口接入第二風機，然后連接到第一氣化用氣預熱器的氣化用氣入口，第一氣化用氣預熱器的氣化用氣出口先后通過第十一閥門和第十二閥門接入太陽能氣化爐的氣化用氣入口?；蛘叩谝粴饣脷忸A熱器的氣化用氣出口先后通過第十一閥門和第十閥門接入第二氣化用氣預熱器的氣化用氣入口，第二氣化用氣預熱器的氣化用氣出口連接太陽能氣化爐的氣化用氣入口。
[0010]所述的水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)包括:第一定日鏡場、給水栗、給水預熱器、吸熱器、過熱器、燃氣焚燒爐、汽輪發(fā)電機、冷卻塔和除氧器。給水栗的出口接入給水預熱器的給水入口，給水預熱器的給水出口通過第九閥門接入吸熱器的給水入口?；蛘呓o水預熱器的給水出口通過第八閥門接入燃氣焚燒爐。吸熱器接收第一定日鏡場投射的太陽能，產(chǎn)生蒸汽。吸熱器的蒸汽出口通過第一閥門進入過熱器蒸汽入口，或者通過第二閥門接入汽輪發(fā)電機。過熱器的蒸汽出口先后通過第五閥門和第六閥門進入汽輪發(fā)電機，或者過熱器的蒸汽出口通過第五閥門接入燃氣焚燒爐的蒸汽入口。燃氣焚燒爐的蒸汽出口接入汽輪發(fā)電機。汽輪發(fā)電機的出口接入冷卻塔，冷卻塔的出口連接除氧器的入口。除氧器的出口接入給水栗。
[0011]所述的太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成為:含碳物料給料機的物料出口與太陽能氣化爐的含碳物料入口相連，太陽能氣化爐的燃氣出口通過第十三閥門與過熱器的燃氣入口相連，過熱器的燃氣出口通過第三閥門與給水預熱器的燃氣入口相連，給水預熱器的燃氣出口連接燃氣儲罐的入口 ；太陽能氣化爐的燃氣出口也可以通過第十三閥門和第四閥門與第二氣化用氣預熱器的燃氣入口相連，第二氣化用氣預熱器的燃氣出口通過管道接入燃氣儲罐的入口 ；燃氣儲罐的出口接入第一風機，通過第七閥門接入燃氣焚燒爐的燃氣入口，燃氣焚燒爐的煙氣出口通過第十四閥門與給水預熱器的煙氣入口相連，給水預熱器的氣化用氣出口與第十五閥門相連，然后接入氣化用氣儲罐；氣化用氣儲罐的出口與第二風機相連，接入第一氣化用氣預熱器的氣化用氣入口，第一氣化用氣預熱器的氣化用氣出口先后通過第十一閥門和第十二閥門接入太陽能氣化爐的氣化用氣入口，或者先后通過第十一閥門和第十閥門接入第二氣化用氣預熱器的氣化用氣入口，第二氣化用氣預熱器的氣化用氣出口連接到太陽能氣化爐的氣化用氣入口 ；給水栗的出口與給水預熱器給水入口相連，給水預熱器的給水出口通過第九閥門接入吸熱器的入口，或者通過第八閥門接入燃氣焚燒爐的給水入口 ；吸熱器的出口與第一閥門相連，然后通過第二閥門接入汽輪發(fā)電機，或者再通過第六閥門接入燃氣焚燒爐的蒸汽入口 ；吸熱器的出口也可以通過第一閥門直接接入過熱器的蒸汽入口，過熱器的蒸汽出口通過第五閥門與燃氣焚燒爐的蒸汽入口相連；燃氣焚燒爐的蒸汽出口與汽輪發(fā)電機相連；給水栗的給水入口與除氧器相連。
[0012]氣化用氣預熱器、給水預熱器和過熱器是為了保證系統(tǒng)過程熱的充分利用。系統(tǒng)的運行模式主要由太陽直射輻射值決定。太陽直射輻射值不斷變化時，系統(tǒng)不斷在各種運行模式之間切換。
[0013]本發(fā)明的特點是:
[0014]1.定日鏡場按照功能分成兩組，分別投射到吸熱器和太陽能氣化爐上；
[0015]2.太陽能氣化爐安裝在太陽塔上，接收定日鏡場投射過來的太陽能對含碳物料氣化；
[0016]3.太陽能氣化爐氣化產(chǎn)生的燃氣存儲在燃氣儲罐中；
[0017]4.燃氣焚燒爐串聯(lián)在吸熱器之后，并聯(lián)在給水系統(tǒng)出口。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:1)定日鏡場分成兩組分別投射到吸熱器和太陽能氣化爐，可以根據(jù)太陽直射輻射值調(diào)整兩組定日鏡場中定日鏡的數(shù)量，有利于控制優(yōu)化發(fā)電量和產(chǎn)氣量；2)利用太陽能在太陽能氣化爐中對含碳原料進行氣化，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，然后存儲在燃氣儲罐中，從而實現(xiàn)了燃料氣的清潔獲取、常溫儲能；3)存儲的燃氣在燃氣焚燒爐中焚燒可以快速釋放能量，從而快速響應負荷的變化；4)燃氣焚燒后的煙氣作為氣化用氣在氣化用氣儲罐中儲存，用于含碳燃料的氣化，實現(xiàn)了物料的循環(huán)利用，大大降低了污染物的排放；5)系統(tǒng)中的預熱器和過熱器充分利用含碳燃料氣化、排渣、燃燒煙氣的預熱，實現(xiàn)了系統(tǒng)能量的高效利用。
【附圖說明】
[0019]圖1太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2運行模式一示意圖；
[0021]圖3運行模式二示意圖；
[0022]圖4運行模式三示意圖；
[0023]圖5運行模式四示意圖；
[0024]圖中:Ia第一定日鏡場、Ib第二定日鏡場，2含碳物料給料器，3a第一氣化用氣預熱器，3b第二氣化用氣預熱器，4太陽能氣化爐，5吸熱器，6a第一閥門、6b第二閥門、6c第三閥門、6d第四閥門、6e第五閥門、6f第六閥門、6g第七閥門、6h第八閥門、6i第九閥門、6 j第十閥門、6k第^ 閥門、61第十二閥門、6m第十三閥門、6n第十四閥門、6o第十五閥門，7過熱器，8燃氣焚燒爐、9a第一風機、9b第二風機，10給水栗，11燃氣儲罐，12氣化用氣儲罐，13給水預熱器。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖及【具體實施方式】進一步說明本發(fā)明。
[0026]圖1所示為本發(fā)明一種太陽能氣化與發(fā)電混合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明