СОЛНЕЧНАЯ ТЕПЛОВАЯ И ГИБРИДНАЯ СИСТЕМА ГЕНЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ С ГАЗИФИКАЦИЕЙ БИОМАССЫ С КОМБИНИРОВАННЫМ ТОПЛИВНЫМ ЦИКЛОМ ГАЗ-ВОДЯНОЙ ПАР Российский патент 2018 года по МПК F02C6/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[1] Настоящее изобретение относится к комбинированной системе генерации энергии, где объединяются свет и тепло солнечной энергии и BIGCC (комбинированный цикл производства электроэнергии с внутрицикловой газификацией биомассы), и принадлежит к технологии использования комбинированной генерации энергии от света и тепла солнечной энергии и энергии, получаемой на основе биомассы, к области возобновляемых источников энергии, а более конкретно к новой комбинированной системе генерации энергии на основе объединения света и тепла солнечной энергии с газификацией биомассы с комбинированным топливным циклом газ-водяной пар (BIGCC).

Уровень техники

[2] Солнечная энергия и энергия, получаемая на основе биомассы, представляют собой широко распространенную и возобновляемую чистую энергию, и их экономичное и эффективное использование представляет собой наиболее эффективный путь для преодоления энергетического кризиса.

[3] Фототермическая генерация энергии и обычная тепловая генерации энергии являются одинаковыми по своему принципу работы, но различными по источнику тепла. Фототермическая генерация энергии на основе солнечной энергии использует систему концентрирования для концентрирования энергии излучения Солнца и основывается на фототермическом преобразовании и термоэлектрическом преобразовании, реализуется фототермическая генерация энергии на основе солнечной энергии.

[4] Первичные способы концентрирования солнечной энергии представляют собой прямой тип, башенный тип, дисковый тип и тип Френеля. Система прямого типа имеет простую структуру и требует только отслеживания единственной оси. Технология является хорошо разработанной, и имеется реальная промышленная система фототермической генерации энергии. Башенный тип требует отслеживания двух осей и накладывает высокие требования на технологию отслеживания, таким образом, он создает большой риск в качестве промышленной технологии. Дисковый тип имеет компактную структуру и удобную установку, которые подобны распределенной системе генерации энергии, но техническая сложность основной части двигателя Стирлинга является большой. Тип Френеля адаптируется к одному только теплу солнечной энергии только при малых масштабах и при средних-низких температурах тепла солнечной энергии. Таким образом, прямой тип генерации энергии на основе солнечной энергии представляет собой наиболее надежный и более разумный выбор в современной фазе.

[5] Однако при практическом применении технологии фототермической генерации энергии на основе солнечной энергии прямого типа имеются проблемы.

[6] Высокие капитальные вложения: плотность потока энергии для солнечной энергии является низкой и требуется большая площадь для концентрирования солнечной энергии.

[7] Низкое качество теплового концентрирования: система прямого типа использует теплопроводящее масло в качестве среды для концентрирования тепла, при этом теплопроводящее масло может выдерживать высокую температуру только не выше 400°C, и водяной пар, производимый от теплообмена, может достигать только температуры приблизительно 390°C, в то время как самая низкая температура первичного водяного пара обычной турбины достигает температуры выше 435°C.

[8] Нестабильное снабжение фототермической энергией, при временном и суточном изменении, снабжение фототермической энергией осуществляется с флуктуациями и перерывами.

[9] Такие характеристики определяют то, что фототермическая генерация энергии на основе солнечной энергии имеет низкую эффективность и высокую себестоимость. Электростанция работает в дневное время и останавливается на ночь, время для генерации энергии является коротким и относительное время использования устройства является коротким. Устройство часто запускается и останавливается, что сильно влияет на устройства и влияет на частоту технического обслуживания устройства.

[10] В настоящее время, режим генерации энергии на основе чистого тепла солнечной энергии со вспомогательным нагревательным устройством или режим генерации энергии на природном газе, объединенный с комбинированным циклом ISCC (Международной системы сертификации в области устойчивого развития и углеродсодержащих выбросов), является принятым в других странах. Первый из них работает с перерывами, и экономическая эффективность электростанции является относительно плохой; для последнего, условия установки электростанции, использующей его, являются жесткими, она по-прежнему зависит от обычных ископаемых источников энергии и требует больших капитальных вложений, таким образом, ее трудно использовать в больших масштабах.

[11] Важное направление исследований для современного прямого типа системы генерации тепловой энергии на основе солнечной энергии заключается в усовершенствовании обычной платформы генерации энергии, чтобы применить ее для реализации ее высокоэффективной и непрерывной работы.

Сущность изобретения

[12] С учетом описанных выше проблем, одна из целей настоящего изобретения заключается в создании комбинированной системы генерации энергии, объединенной с солнечной энергией и BIGCC. Система использует характеристики работы со скользящим режимом контроля и цикла Рэнкина водяного пара BIGCC для объединения света и тепла солнечной энергии с циклом Рэнкина водяного пара BIGCC, так что формируется система генерации энергии, включающая стадию использования объединения сдвоенных источников энергии и сдвоенных циклов для решения проблем низкой температуры и периодичности и нестабильности снабжения солнечной энергией, существующих для прямого типа генерации энергии на основе фототермического водяного пара.

[13] Техническая схема настоящего изобретения является следующей: комбинированная система генерации энергии, объединенная с солнечной энергией и BIGCC, содержит: систему концентрирования солнечной энергии и сбора тепла, устройство для газификации биомассы, газовый генератор, паровую турбину и паровой генератор. Система концентрирования солнечной энергии и сбора тепла соединена с системой теплообмена для солнечной энергии. Устройство для газификации биомассы соединено с газовым генератором через первый газовый компрессор, камеру сгорания и газовую турбину; выход газовой турбины соединен также с системой использования тепла отработанных газов. Выход водяного пара низкого давления системы использования тепла отработанных газов соединен с цилиндром среднего-низкого давления паровой турбины. Выход водяного пара высокого давления системы использования тепла отработанных газов и выход водяного пара высокого давления системы теплообмена для солнечной энергии соединены с системой регулирования смешивания водяного пара. Выход системы регулирования смешивания водяного пара соединен с цилиндром высокого давления паровой турбины.

[14] Систем регулирования смешивания водяного пара содержит кожух смесителя. Труба инжектирования водяного пара высокого давления выступает из заднего края кожуха смесителя в среднюю-переднюю часть полости кожуха смесителя. Передний край трубы инжектирования водяного пара высокого давления герметизируется, сопла для водяного пара распределяются на передней части стенки трубы в трубе инжектирования водяного пара высокого давления и вход для водяного пара высокого давления располагается на заднем краю трубы инжектирования водяного пара высокого давления. Труба инжектирования воды устанавливается внутри входа для водяного пара высокого давления в задней части трубы инжектирования водяного пара высокого давления. Сопла для воды распределяются на части трубы инжектирования воды, простирающейся в трубу инжектирования водяного пара высокого давления, и вход трубы инжектирования воды располагается на ее краю вне трубы инжектирования водяного пара высокого давления и соединяется с соленоидным клапаном. Наружная стенка задней части кожуха смесителя снабжена входом для водяного пара водяного пара для введения из системы теплообмена для солнечной энергии. Детектор температуры располагается на наружной стенке передней части кожуха смесителя. Датчик детектора температуры простирается в полость кожуха смесителя. Сигнальный провод детектора температуры соединен с контроллером температуры. Вывод контрольного выхода контроллера температуры соединен с соленоидным клапаном, расположенным на краю трубы инжектирования воды вне трубы инжектирования водяного пара высокого давления. Передний край кожуха смесителя представляет собой выход смешанного водяного пара.

[15] Изолирующая труба располагается в средней-задней части трубы инжектирования водяного пара высокого давления; изолирующая труба располагается между входом для водяного пара высокого давления и задней частью области распределения сопел для водяного пара. Наружные кольца на двух краях изолирующей трубы герметизируют пространство между нею и кожухом смесителя.

[16] Система теплообмена для солнечной энергии содержит: нагреватель, испаритель и перегреватель. Перегреватель соединен с системой на основе теплопроводящего масла системы концентрирования солнечной энергии и сбора тепла. Труба с теплопроводящим маслом проходит через испаритель и нагреватель. Выход нагревателя для теплопроводящего масла низкой температуры соединен с узлом возврата масла системы на основе теплопроводящего масла системы концентрирования солнечной энергии и сбора тепла. Труба теплообменника для воды располагается внутри нагревателя, и эта труба теплообменника для воды соединяется с внутренним пространством испарителя. Сепаратор водяной пар-вода располагается на верхнем краю испарителя. Выход для водяного пара сепаратора водяной пар-вода соединен с трубой для водяного пара, труба для водяного пара проходит через перегреватель и выход перегревателя соединен с системой регулирования смешивания водяного пара.

[17] Параметры водяного пара высокого давления системы использования тепла отработанных газов являются следующими: высокое давление 10 мегапаскаль или среднее давление 3,82 мегапаскаль и температура водяного пара 485°C; параметры водяного пара системы теплообмена для солнечной энергии являются следующими: высокое давление 10 мегапаскаль или среднее давление 3,82 мегапаскаль и температура водяного пара 390°C; и температура смешанного пара, подаваемого в паровую турбину, составляет 435°C.

[18] Система дополнительно содержит систему накопления тепла солнечной энергии; и система накопления тепла солнечной энергии соответствующим образом соединена с системой теплообмена для солнечной энергии и с системой концентрирования солнечной энергии и системой сбора тепла.

[19] Ниже приводятся преимущества настоящего изобретения по сравнению с предыдущим уровнем техники:

[20] 1. Устанавливается новая комбинированная система генерации энергии, объединенная с использованием света и тепла солнечной энергии, с газификацией биомассы, с комбинированным циклом газ-водяной пар (BIGCC), так что реализуются комбинированный режим генерации энергии со сдвоенными источниками энергии, светом и теплом солнечной энергии и биомассой, и пакетные сдвоенные циклы из цикла Брадена для газа и цикла Рэнкина для водяного пара.

[21] 2. По сравнению с взаимным дополнением света и тепла в регенеративной системе газовой турбины фототермическое использование системы по настоящему изобретению представляет собой многостадийный способ и способ со стадией утилизации, включающий нагрев, испарение и подогрев рабочей среды.

[22] 3. Используется источник тепла системы BIGCC, конфигурация фототермической генерации энергии упрощается, световое поле не конфигурируется в соответствии с вспомогательным нагревательным устройством, или турбинами, или электрическим генератором, который принимает фототермический водяной пар и водяной пар от избыточного тепла BIGCC, так что могут быть уменьшены капитальные затраты на устройство для генерации фототермической энергии.

[23] 4. Система регулирования смешивания водяного пара конфигурируется таким образом, что реализуется смешивание частей водяного пара, имеющих различные температуры. В дополнение к этому, температура смешанного пара регулируется таким образом, чтобы она удовлетворяла требованиям к водяному пару для паровой турбины со скользящим режимом контроля.

[24] 5. Посредством конфигурирования накопления тепла и объединения системы эффективно решается проблема периодичности и нестабильности снабжения солнечной энергией.

[25] 6. На основе платформы BIGCC с чистой и эффективной системой улучшается эффективность фототермической генерации энергии. Экономятся капитальные затраты на паровую турбину и вспомогательное нагревательное устройство для фототермической генерации энергии и капитальные затраты на систему в целом, сокращаются затраты на осуществление фототермической генерации энергии. Используется ресурс биомассы вблизи электростанции, делая, таким образом, цикл ISCC независимым от ресурса природного газа и от электросети. В дополнение к этому, свет и тепло эффективно дополняют друг друга, улучшается установленная производительность комбинированной электростанции и улучшается экономическая выгода и выгода для окружающей среды от комбинированной электростанции.

[26] 7. Объединенная электростанция становится независимой от ресурса природного газа и электросети.

[27] 8. Принимается накопление света и тепла, увеличивается установленная производительность комбинированной электростанции и улучшается экономическая выгода и выгода для окружающей среды от электростанции.

Краткое описание чертежей

[28] Фиг.1 представляет собой блок-схему, показывающую главные устройства и способ работы комбинированной системы генерации энергии, объединенной с солнечной энергией и BIGCC;

[29] Фиг.2 представляет собой блок-схему системы теплообмена для солнечной энергии на Фиг.1; и

[30] Фиг.3 представляет собой блок-схему системы регулирования смешивания водяного пара на Фиг.1.

[31] На чертежах используются следующие ссылочные номера: 1. Устройство для газификации биомассы; 2. Устройство очистки газа; 3. Первый газовый компрессор; 4. Второй газовый компрессор; 5. Камера сгорания; 6. Газовая турбина; 7. Газовый генератор; 8. Система использования тепла отработанных газов; 9. Система концентрирования солнечной энергии и сбора тепла; 10. Система накопления тепла солнечной энергии; 11. Система теплообмена для солнечной энергии; 12. Система регулирования смешивания водяного пара; 13. Паровая турбина и 14. Паровой генератор.

Подробное описание вариантов осуществления

[32] Для достижения цели настоящего изобретения предлагается следующее техническое решение. В объединении с циклом Рэнкина для водяного пара в качестве цикла BIGCC c использованием избытка тепла и с характеристикой работы скользящих параметров паровой турбины устанавливается система системы регулирования смешивания водяного пара. Фототермический водяной пар от солнечной энергии прямого типа и отработанный водяной пар высокого давления BIGCC смешиваются, и температура полученного в результате смешанного пара регулируется, затем смешанный пар используется в качестве первичного водяного пара и направляется в паровую турбину для осуществления работы при расширении, приводя, таким образом, в действие генератор для генерации энергии и осуществляя генерацию энергии с помощью как фототермического водяного пара от солнечной энергии, так и отработанного водяного пара высокого давления BIGCC.

[33] Подробные варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно описываются ниже в настоящем документе в сочетании с чертежами.

[34] Как показано на Фиг.1, предлагается комбинированная система генерации энергии с объединенным использованием солнечной энергии и BIGCC, эта система содержит: систему 9 концентрирования солнечной энергии и сбора тепла, устройство 1 для газификации биомассы, газовый генератор 7, паровую турбину 13 и паровой генератор 14. Система 9 концентрирования солнечной энергии и сбора тепла соединена с системой 11 теплообмена для солнечной энергии. Устройство 1 для газификации биомассы соединено с газовым генератором 7 через первый газовый компрессор 3, камеру 5 сгорания и газовую турбину 6; выход 6 газовой турбины также соединен с системой 8 использования тепла отработанных газов. Выход водяного пара низкого давления системы 8 использования тепла отработанных газов соединен с цилиндром среднего-низкого давления паровой турбины 13. Выход водяного пара высокого давления системы 8 использования тепла отработанных газов и выход водяного пара высокого давления от системы 11 теплообмена для солнечной энергии соединены с 12 системой регулирования смешивания водяного пара. Выход системы 12 регулирования смешивания водяного пара соединен с цилиндром высокого давления паровой турбины 13. 2 представляет собой устройство очистки газа и 4 представляет собой второй газовый компрессор. Система 10 накопления тепла солнечной энергии конфигурируется для соединения системы 11 теплообмена для солнечной энергии и системы 9 концентрирования солнечной энергии и сбора тепла соответственно.

[35] Фиг.3 представляет собой блок-схему системы регулирования смешивания водяного пара.

[36] Система 12 регулирования смешивания водяного пара содержит кожух 12a смесителя. Труба 12b инжектирования водяного пара высокого давления выступает из заднего края кожуха 12 смесителя в среднюю-переднюю часть полости кожуха 12a смесителя. Передний край трубы 12b инжектирования водяного пара высокого давления герметизируется, сопла 12b1 для водяного пара распределяются на передней части стенки трубы, трубы 12b инжектирования водяного пара высокого давления, и вход 12b2 для водяного пара высокого давления располагается на заднем краю трубы 12b инжектирования водяного пара высокого давления; труба 12d инжектирования воды устанавливается внутри входа 12b2 для водяного пара высокого давления в задней части трубы 12b инжектирования водяного пара высокого давления. Сопла 12d1 для воды распределяются на части трубы 12d инжектирования воды, простирающейся в трубу 12b инжектирования водяного пара высокого давления, вход трубы 12d инжектирования воды располагается на ее краю вне трубы 12b инжектирования водяного пара высокого давления и соединен с соленоидным клапаном 12h. Наружная стенка задней части кожуха 12a смесителя снабжается входом для водяного пара, для введения водяного пара из системы теплообмена для солнечной энергии. Детектор 12e температуры располагается на наружной стенке передней части кожуха 12a смесителя. Датчик детектора 12e температуры простирается в полость кожуха 12a смесителя. Сигнальный провод детектора 12e температуры соединен с контроллером 12f температуры. Вывод контрольного выхода контроллера 12f температуры соединен с соленоидным клапаном 12h, расположенным на краю трубы 12d инжектирования воды, вне трубы 12b инжектирования водяного пара высокого давления. Передний край кожуха 12a смесителя представляет собой выход для смешанного водяного пара.

[37] Изолирующая труба 12с располагается в средней-задней части трубы 12b инжектирования водяного пара высокого давления. Изолирующая труба 12с располагается между входом для водяного пара высокого давления и задней частью области распределения сопел 12b1 для водяного пара. Область расположения сопел 12b1 для водяного пара составляет приблизительно одну треть от трубы 12b для инжектирования водяного пара. Область расположения изолирующей трубы 12с составляет приблизительно две трети от трубы 12b для инжектирования водяного пара, и наружные кольца на двух краях изолирующей трубы 12с герметизируют пространство между нею и кожухом 12a смесителя.

[38] Параметры водяного пара высокого давления системы 8 использования тепла отработанных газов являются следующими: высокое давление 10 мегапаскаль или среднее давление 3,82 мегапаскаль и температура водяного пара 485°C. Параметры водяного пара системы 11 теплообмена для солнечной энергии являются следующими: высокое давление 10 мегапаскаль или среднее давление 3,82 мегапаскаль и температура водяного пара 390°C. Температура смешанного пара, подаваемого в паровую турбину 13, составляет 435°C.

[39] Смешанный газ регулируется следующим образом: как правило, температура смешанного пара не превышает 450°C, что является удовлетворительным для водяного пара на входе турбины. В условиях слабого солнечного света или в отсутствие солнечного света, поток фототермического водяного пара от солнечной энергии является относительно малым, и температура смешанного газа может превышать 450°C. Посредством измерения температуры смешанного газа и автоматического регулирования потока воды в трубе для инжектирования воды осуществляется регулирование и контроль температуры смешанного газа.

[40] Водяной пар высокого давления от системы использования тепла отработанных газов поступает в трубу 12b инжектирования водяного пара высокого давления и протекает аксиально внутри трубы 12b инжектирования водяного пара высокого давления, при этом водяной пар высокого давления проходит через трубу 12d инжектирования воды и изолирующую трубу, а затем эжектируется через сопла 12b1 для водяного пара, расположенные радиально на трубе 12b для водяного пара высокого давления. Фототермический водяной пар от солнечной энергии поступает в систему регулирования смешивания водяного пара через вход для водяного пара, для поступления в водяной пар от системы теплообмена для солнечной энергии, и протекает аксиально в систему регулирования смешивания водяного пара, и смешивается с водяным паром высокой температуры от системы использования тепла отработанных газов. Температура смешанного пара измеряется с помощью детектора 12e температуры, а затем данные направляются в контроллер 12f температуры. Посредством процесса компьютерных вычислений тренд изменения температуры смешанного газа получается с помощью контроллера 12f температуры и определяется, является ли температура водяного пара слишком высокой или слишком низкой. После этого, соленоидный клапан для контроля воды получает сигнал для осуществления действия включения или выключения, увеличения или уменьшения потока воды.

[41] Действие системы регулирования смешивания водяного пара является следующим:

[42] 1. Система регулирования смешивания водяного пара осуществляет объединение тепла от солнечной энергии и цикла Рэнкина водяного пара BIGCC, таким образом, преодолевая те проблемы, что бойлер, использующий отработанное тепло, или паровая турбина не способна отдельно осуществлять объединенное действие.

[43] 2. Две части водяного пара с различными температурами смешиваются в виде водяного пара с одинаковым общим параметром, удовлетворяющим требованиям к параметрам газа для газовой турбины;

[44] 3. Система входа для газа и структура газовой турбины упрощаются, таким образом, экономятся средства на изготовление устройства турбины.

[45] 4. Предотвращается шоковое воздействие на турбину больших флуктуаций температуры газа, обеспечивая, таким образом, безопасную и стабильную работу турбины.

[46] Фиг.2 представляет собой блок-схему системы теплообмена для солнечной энергии.

[47] Система 11 теплообмена для солнечной энергии содержит: нагреватель 11a, испаритель 11b и перегреватель 11c. Перегреватель 11c соединен с системой на основе теплопроводящего масла системы 9 концентрирования солнечной энергии и сбора тепла. Труба 11f с теплопроводящим маслом проходит через испаритель 11b и нагреватель 11a. Выход нагревателя 11 для теплопроводящего масла низкой температуры соединен с узлом возврата масла системы на основе теплопроводящего масла системы 9 концентрирования солнечной энергии и сбора тепла. Труба 11g теплообменника для воды располагается внутри нагревателя 11a, и труба 11g теплообменника для воды соединяет внутреннее пространство испарителя 11b. Сепаратор 11d водяной пар-вода располагается на верхнем краю испарителя 11b. Выход для водяного пара сепаратора водяной пар-вода соединен с трубой 11h для водяного пара, труба 11h для водяного пара проходит через перегреватель 11c, и выход перегревателя 11c соединен с системой 12 регулирования смешивания водяного пара.

[48] Способ работы системы теплообмена для солнечной энергии является следующим: вода из насоса 11e для подачи воды поступает в нагреватель 11a, где вода поглощает некоторое количество воды до приближения к насыщенному состоянию. Затем насыщенная вода поступает в испаритель 11b, где вода нагревается, преобразуется в насыщенный водяной пар и разделяется с помощью сепаратора 11d водяной пар-вода. Насыщенный водяной пар вводится в перегреватель 11c, и насыщенная вода возвращается и продолжает испарение. Насыщенный водяной пар нагревается в виде перегретого водяного пара при температуре приблизительно 390°C с помощью перегревателя 11c, и затем перегретый водяной пар выпускается из трубы 11h для водяного пара. Источник тепла системы теплообменников берется из системы концентрирования солнечной энергии и сбора тепла. Теплопроводящее масло высокой температуры переносится с помощью трубы для теплопроводящего масла высокой температуры в перегреватель 11, затем в испаритель 11b и нагреватель 11a соответственно, для переноса переносимого количества тепла в водяной пар и воду, а затем оно преобразуется в теплопроводящее масло низкой температуры. Теплопроводящее масло низкой температуры проходит через трубу с теплопроводящим маслом низкой температуры и вводится в систему извлечения тепла светового поля для дальнейшего нагрева. Таким образом, осуществляется процесс теплообмена света и тепла солнечной энергии с помощью таких повторяющихся циклов.

[49] Газификация исходных материалов биомассы завершается в устройстве для газификации биомассы с получением сырого газа. Сырой газ переносится в устройство 2 для очистки газа, для обработки с целью очистки, включающей промывку, охлаждение, удаление пыли и десульфуризацию, для удаления примесей, включая пыль и сульфиды из сырого газа, а затем очищенный газ сжимается с помощью первого газового компрессора 3 и вводится в камеру 5 сгорания. В другом способе, газообразный кислород, полученный с помощью устройства для получения кислорода, сжимается с помощью второго газового компрессора 4 и вводится в камеру 5 сгорания, так что топливный газ сгорает в камере 5 сгорания в присутствии газообразного кислорода. Полученный топочный газ высокой температуры и высокого давления поступает в газовую турбину 6 и осуществляет работу посредством расширения, газовый генератор 7 энергии приводится в действие для генерации энергии, таким образом, осуществляется цикл Брадена газовой турбины и реализуется процесс генерации энергии газовой турбины.

[50] Топочный газ высокой температуры, высвобождающийся из газовой турбины 6, вводится в систему 8 использования тепла отработанных газов, и осуществляется теплообмен между топочным газом высокой температуры и нагревательной поверхностью высокого или низкого давления системы использования тепла отработанных газов газовой турбины с получением водяного пара высокого давления и низкого давления. Температура водяного пара высокого давления может достигать пределов между 450 и 485°C, и он поступает в цилиндр высокого давления паровой турбины 13 в качестве первичного водяного пара после смешивания с фототермическим водяным паром и регулирования температуры. Отработанный водяной пар низкого давления после нагрева принимается в качестве вспомогательного водяного пара, поступая в цилиндр низкого давления паровой турбины для осуществления работы при расширении, приводя, таким образом, в действие генератор 14 для генерации энергии и реализации процесса генерации энергии цикла Рэнкина водяного пара.

[51] Система 9 концентрирования солнечной энергии и сбора тепла располагается параллельно системе отработанного тепла газовой турбины и содержит параболический концентратор, откачанную трубу коллектора, крепления для установки светового поля, приводное устройство для отслеживания и систему на основе теплопроводящего масла. В соответствии с условиями источника света и заданной производительностью фототермической генерации и временем для накопления энергии определяются площадь поля конденсора и количество труб коллектора, и энергия излучения Солнца преобразуется в тепловую энергию теплопроводящего масла посредством концентрирования света и сбора тепла. В дневное время одна часть теплопроводящего масла высокой температуры непосредственно вводится в систему 11 теплообмена для солнечной энергии, где осуществляется теплообмен между теплопроводящим маслом высокой температуры и водой и водяным паром с получением водяного пара средней температуры при 390°C. Другая часть теплопроводящего масла высокой температуры осуществляет теплообмен с системой 10 накопления тепла солнечной энергии для консервирования избытка тепловой энергии в системе 10 накопления тепла. В ночной период, система 10 накопления тепла солнечной энергии высвобождает тепло для получения необходимого количества тепла для генерации энергии. Теплопроводящее масло, охлажденное в системе 11 теплообмена для солнечной энергии, затем возвращается в систему 9 сбора тепла солнечной энергии, где теплопроводящее масло повторно нагревается для следующего цикла.

[52] В суточный период одна часть теплопроводящего масла высокой температуры непосредственно вводится в систему теплообмена для солнечной энергии с целью осуществления теплообмена с водой и водяным паром. Водяной пар высокой температуры из системы использования отработанного тепла турбины и водяной пар средней температуры из системы теплообмена для солнечной энергии смешиваются в системе 12 регулирования смешивания водяного пара. Для предотвращения флуктуаций большой амплитуды температуры смешанного пара и для предотвращения шокового воздействия термического стресса на паровую турбину отслеживаются потоки двух путей водяного пара и температура смешивания. Температура смешанного водяного пара контролируется в пределах между 400 и 450°C под действием регулятора температуры водяного пара со вспомогательным регулированием инжектирования воды, кроме того, температура водяного пара представляет собой стабильное изменение в тренде постепенного повышения или понижения, удовлетворяя, таким образом, требованиям потребления водяного пара в паровой турбине 13.

[53] Система накопления тепла солнечной энергии, прежде всего, содержит горячий танк, холодный танк, теплообменник масло-соль, насос для расплава соли и связанную с ними систему труб. В дневное время или в периоды сильного солнечного света в дополнение в той части света и тепла, которая непосредственно подается для генерации энергии, большая часть света и тепла проходит через теплообменник масло-соль и нагревает среду расплава соли в холодном танке до заданной температуры, и среда расплава соли переносится затем в горячий танк для накопления. Ночью или в периоды слабого солнечного света, когда световое поле неспособно обеспечить количество тепла, необходимое для генерации энергии, энергия подается системой накопления тепла посредством высвобождения тепла. Среда расплава соли в горячем танке прокачивается и возвращается в теплообменник масло-соль для нагрева теплопроводящего масла в световом поле. Это количество тепла возвращается посредством теплопроводящего масла для генерации энергии, и охлажденный расплав соли переносится в холодный танк для хранения. Таким образом, с помощью повторяющихся циклов осуществляются функции фототермического высвобождения и накопления.

Изобретение относится к энергетике. Комбинированная система генерации энергии с объединенным использованием солнечной энергии и газификации биомассы с комбинированным топливным циклом газ-водяной пар содержит систему концентрирования и сбора солнечной энергии, оборудование для газификации биомассы, газовый электрический генератор, паровую турбину и паровой электрический генератор. Система концентрирования и сбора солнечной энергии соединена с системой теплообмена для солнечной энергии. Оборудование для газификации биомассы соединено с газовым электрическим генератором через газовый компрессор, камеру сгорания и газовую турбину. Выход газовой турбины соединен при этом с системой использования отработанного тепла газа. Выход пара низкого давления системы извлечения отработанного тепла газа соединен с цилиндром среднего/низкого давления паровой турбины. Выход системы регулирования паровой смеси соединен с цилиндром высокого давления паровой турбины. Посредством системы регулирования паровой смеси осуществляется смешивание водяного пара с различными температурами, и температура паровой смеси регулируется и контролируется, удовлетворяя, таким образом, требованиям к водяному пару для паровой турбины с переменными параметрами. Изобретение позволяет повысить эффективность генерации энергии. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комбинированная система генерации энергии с объединенным использованием солнечной энергии и газификации биомассы с комбинированным топливным циклом газ-водяной пар (BIGCC), содержащая: систему (9) концентрирования солнечной энергии и сбора тепла, устройство (1) для газификации биомассы, газовый генератор (7), паровую турбину (13) и паровой генератор (14), отличающаяся тем, что система (9) концентрирования солнечной энергии и сбора тепла соединена с системой (11) теплообмена для солнечной энергии; устройство (1) для газификации биомассы соединено с газовым генератором (7) через первый газовый компрессор (3), камеру сгорания (5) и газовую турбину (6); выход газовой турбины (6) также соединен с системой (8) использования тепла отработанных газов; выход водяного пара низкого давления системы (8) использования тепла отработанных газов соединен с цилиндром среднего-низкого давления паровой турбины (13); выход пара высокого давления системы (8) использования тепла отработанных газов и выход пара высокого давления системы (11) теплообмена для солнечной энергии соединены с системой (12) регулирования смешивания водяного пара; выход системы (12) регулирования смешивания водяного пара соединен с цилиндром высокого давления паровой турбины (13).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что

система (12) регулирования смешивания водяного пара содержит кожух (12a) смесителя; труба (12b) инжектирования водяного пара высокого давления выступает из заднего края кожуха (12a) смесителя в среднюю-переднюю часть полости кожуха (12a) смесителя; передний край трубы (12b) инжектирования водяного пара высокого давления герметизируется, сопла (12b1) для водяного пара распределяются на передней части стенки трубы, трубы (12b) инжектирования водяного пара высокого давления, и вход (12b2) для водяного пара высокого давления располагается на заднем краю трубы (12b) инжектирования водяного пара высокого давления; труба (12d) инжектирования воды устанавливается внутри входа (12b2) для водяного пара высокого давления в задней части трубы (12b) инжектирования водяного пара высокого давления; сопла (12d1) для воды распределяются на части трубы (12d) инжектирования воды, простирающейся в трубу (12b) инжектирования водяного пара высокого давления, вход (12d) трубы инжектирования воды располагается на ее краю, вне трубы (12b) инжектирования водяного пара высокого давления, и соединен с соленоидным клапаном (12h);

наружная стенка задней части кожуха (12a) смесителя снабжена входом для водяного пара для введения водяного пара из системы теплообмена для солнечной энергии;

детектор (12e) температуры располагается на наружной стенке передней части кожуха (12a) смесителя; датчик детектора (12e) температуры простирается в полость кожуха (12a) смесителя; сигнальный провод детектора (12e) температуры соединен с контроллером (12f) температуры; вывод контрольного выхода контроллера (12f) температуры соединен с соленоидным клапаном (12h), расположенным на краю трубы (12d) инжектирования воды, вне трубы (12b) инжектирования водяного пара высокого давления; и передний край кожуха (12a) смесителя представляет собой выход смешанного водяного пара.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что изолирующая труба (12c) располагается в средней-задней части трубы (12b) инжектирования водяного пара высокого давления; изолирующая труба (12c) располагается между входом для водяного пара высокого давления и задней частью области распределения сопел для водяного пара (12b1); и наружные кольца на двух краях изолирующей трубы (12c) герметизируют пространство между нею и кожухом (12a) смесителя.

4. Система по любому из пп.1, 2 и 3, отличающаяся тем, что

система (11) теплообмена для солнечной энергии содержит: нагреватель (11a), испаритель (11b) и перегреватель (11c); перегреватель (11c) соединен с системой на основе теплопроводящего масла системы (9) концентрирования солнечной энергии и сбора тепла; труба с теплопроводящим маслом (11f) проходит через испаритель (11b) и нагреватель (11a); выход нагревателя для теплопроводящего масла низкой температуры (11a) соединен с узлом возврата масла системы на основе теплопроводящего масла системы (9) концентрирования солнечной энергии и сбора тепла;

труба (11g) теплообменника для воды располагается внутри нагревателя (11a), и труба (11g) теплообменника для воды соединяет внутреннее пространство испарителя (11b); сепаратор (11d) водяной пар-вода располагается на верхнем краю испарителя (11b); выход для водяного пара сепаратора (11d) водяной пар-вода соединен с трубой (11h) для водяного пара, труба (11h) для водяного пара проходит через перегреватель (11c), и выход перегревателя (11c) соединен с системой (12) регулирования смешивания водяного пара.

5. Система по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что параметры водяного пара высокого давления системы (8) использования тепла отработанных газов являются следующими: высокое давление 10 мегапаскаль или среднее давление 3,82 мегапаскаль и температура водяного пара 485°C; параметры водяного пара системы (11) теплообмена для солнечной энергии являются следующими: высокое давление 10 мегапаскаль или среднее давление 3,82 мегапаскаль и температура водяного пара 390°C; и температура смешанного пара, подаваемого в паровую турбину (13), составляет 435°C.

6. Система по п.4, отличающаяся тем, что параметры водяного пара высокого давления системы (8) использования тепла отработанных газов являются следующими: высокое давление 10 мегапаскаль или среднее давление 3,82 мегапаскаль и температура водяного пара 485°C; параметры водяного пара системы (11) теплообмена для солнечной энергии являются следующими: высокое давление 10 мегапаскаль или среднее давление 3,82 мегапаскаль и температура водяного пара 390°C; и температура смешанного пара, подаваемого в паровую турбину (13), составляет 435°C.

7. Система по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит систему (10) накопления тепла солнечной энергии; и система (10) накопления тепла солнечной энергии соответствующим образом соединена с системой теплообмена для солнечной энергии и системой (9) концентрирования солнечной энергии и сбора тепла.

8. Система по п.4, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит систему (10) накопления тепла солнечной энергии; и система (10) накопления тепла солнечной энергии соответствующим образом соединена с системой теплообмена для солнечной энергии и системой (9) концентрирования солнечной энергии и сбора тепла.

9. Система по п.5, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит систему (10) накопления тепла солнечной энергии; и система (10) накопления тепла солнечной энергии соответствующим образом соединена с системой теплообмена для солнечной энергии и системой (9) концентрирования солнечной энергии и сбора тепла.

10. Система по п.6, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит систему (10) накопления тепла солнечной энергии; и система (10) накопления тепла солнечной энергии соответствующим образом соединена с системой теплообмена для солнечной энергии и системой (9) концентрирования солнечной энергии и сбора тепла.