本發(fā)明屬于太陽(yáng)能高溫?zé)崂玫募夹g(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙管板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)裝置。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能高溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)是太陽(yáng)能規(guī)模利用的一個(gè)重要方向，對(duì)人類(lèi)解決化石能源危機(jī)、空氣污染等問(wèn)題具有深遠(yuǎn)的意義。其中塔式聚光熱發(fā)電技術(shù)具有大容量、高參數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，尤其是帶有儲(chǔ)熱的塔式光熱電站，由于具有更長(zhǎng)的發(fā)電時(shí)長(zhǎng)及更穩(wěn)定的電能輸出，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。已建或在建的塔式光熱電站項(xiàng)目幾乎遍布了各大洲，該技術(shù)路線(xiàn)展示出強(qiáng)大的市場(chǎng)及生命力。我國(guó)的塔式熱發(fā)電事業(yè)經(jīng)過(guò)前期的研究與技術(shù)積累，目前還處于示范化運(yùn)營(yíng)階段。2016年09月，我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電的示范電價(jià)與示范項(xiàng)目發(fā)布(容量為1.35GW)，可以預(yù)見(jiàn)我國(guó)的太陽(yáng)能熱發(fā)電事業(yè)將迎來(lái)一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。

在塔式熱發(fā)電技術(shù)路線(xiàn)中，目前采用最多的是水工質(zhì)和熔鹽工質(zhì)技術(shù)。水工質(zhì)技術(shù)具有工質(zhì)廉價(jià)、安全性高、初投資成本低等優(yōu)勢(shì)，但該技術(shù)也具有工作壓力高、水和蒸汽儲(chǔ)熱困難等問(wèn)題。而采用熔鹽工質(zhì)的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)具有工作溫度高、工作壓力低、容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)熱、功率輸出穩(wěn)定、電網(wǎng)接納程度高等優(yōu)點(diǎn)，但熔鹽系統(tǒng)也具有系統(tǒng)復(fù)雜的特點(diǎn)。同時(shí)以熔鹽為吸熱、儲(chǔ)熱介質(zhì)的光熱發(fā)電系統(tǒng)還需要專(zhuān)門(mén)的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)：利用熔鹽儲(chǔ)存的熱量產(chǎn)生高參數(shù)的蒸汽?，F(xiàn)有的蒸發(fā)器通常采用的是管殼式結(jié)構(gòu)型式(熔鹽走管側(cè)、蒸發(fā)過(guò)程發(fā)生在殼側(cè))，但這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用到太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)系統(tǒng)時(shí)，蒸發(fā)器熔鹽管板上通常需要承受很高的溫差，對(duì)于典型的塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)而言，這種溫差有時(shí)會(huì)達(dá)到150℃以上，由此可能會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器管板的應(yīng)力、甚至裂紋等，并容易導(dǎo)致熔鹽蒸發(fā)器管束的泄漏，從而影響蒸汽發(fā)生系統(tǒng)及整個(gè)光熱電站的正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供了一種雙管板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)裝置，該裝置的熔鹽蒸汽發(fā)生器具有彼此分開(kāi)的兩個(gè)管板，兩個(gè)管板上分別布置換熱管的進(jìn)口端與出口端，管子的進(jìn)、出口端分別與管板通過(guò)焊接或脹接的方式緊密連接起來(lái)。太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)器的外形可以是U型、半環(huán)形、或近環(huán)形等類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。這種雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器把熔鹽的進(jìn)口與出口完全分開(kāi)，每個(gè)管板上的溫度分布均勻，由此消除了溫差應(yīng)力產(chǎn)生的根源，提高了熔鹽蒸發(fā)器的可靠性與壽命。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：一種雙管板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)裝置，包括了雙管板結(jié)構(gòu)的熔鹽蒸發(fā)器、汽包、汽水上升管和下降管，雙管板結(jié)構(gòu)的熔鹽蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器殼體、熔鹽進(jìn)口管板、熔鹽出口管板和換熱管束，熔鹽進(jìn)口管板、熔鹽出口管板、換熱管束均包含在蒸發(fā)器殼體內(nèi)，換熱器管束的兩端分別與熔鹽進(jìn)口管板、熔鹽出口管板通過(guò)焊接或脹接的方式緊密連接，熱熔鹽從雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器的熔鹽進(jìn)口管板進(jìn)入到換熱管束，熔鹽釋放熱量加熱蒸發(fā)器殼體側(cè)的水變成飽和蒸汽，再?gòu)娜埯}出口管板流出雙管板結(jié)構(gòu)的熔鹽蒸發(fā)器，其中產(chǎn)生的飽和水蒸汽攜帶著飽和水從汽水上升管進(jìn)入到汽包內(nèi)，在汽包內(nèi)完成汽水分離過(guò)程，蒸汽輸出送到下一級(jí)換熱器，汽包內(nèi)的水通過(guò)下降管進(jìn)入到雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器。

其中，雙管板結(jié)構(gòu)的熔鹽蒸發(fā)器的外形可以是U型、半環(huán)形或環(huán)形結(jié)構(gòu)，雙管板結(jié)構(gòu)的熔鹽蒸發(fā)器把熔鹽的進(jìn)口與出口完全分開(kāi)。

本發(fā)明的原理在于：目前常用的蒸汽發(fā)生器通常采用的是單一管板結(jié)構(gòu)，這種蒸發(fā)器的進(jìn)口、出口熔鹽管端部分布在同一個(gè)管板上。對(duì)應(yīng)于發(fā)電容量為50MW、100MW的太陽(yáng)能熔鹽熱發(fā)電系統(tǒng)，蒸發(fā)器的熔鹽進(jìn)出口溫差在設(shè)計(jì)工況下通常會(huì)達(dá)到100℃以上，在低負(fù)荷條件下該溫差可能會(huì)超過(guò)150℃。同一管板上的大溫差會(huì)產(chǎn)生很高的內(nèi)應(yīng)力，由此可能導(dǎo)致蒸發(fā)器管板及管口等處的裂紋，從而影響到蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明提供了一種雙管板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)裝置，這種雙管板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)裝置的工作原理如圖1所示，把蒸發(fā)器管束的進(jìn)口與出口分別布置在獨(dú)立的管板上，管板之間通過(guò)換熱管束連接，管板與換熱管端部通過(guò)焊接或脹接工藝連接在一起。根據(jù)太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)器的特點(diǎn)，蒸發(fā)器的外形通常設(shè)計(jì)成大U型，這種雙管板結(jié)構(gòu)可以使同一管板上的溫度分布均勻，消除了溫差應(yīng)力產(chǎn)生的根源，提高了熔鹽蒸發(fā)器的可靠性及壽命。熱熔鹽從高溫管板端進(jìn)入蒸發(fā)器管束，從低溫管板端出來(lái)，通過(guò)換熱面管束把熱量傳遞給外側(cè)的水，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)壓力下的飽和蒸汽，汽水混合物通過(guò)上升管進(jìn)入到上部的汽包內(nèi)，在汽包內(nèi)完成水汽分離。

本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)的蒸發(fā)裝置具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)器的雙管板設(shè)計(jì)，使管板上的溫度分布變得均勻，由此消除了單管板結(jié)構(gòu)的溫差應(yīng)力，提高了蒸發(fā)器的可靠性及壽命；

(2)本發(fā)明熔鹽蒸發(fā)器外形采用了大U型的設(shè)計(jì)方案(或半環(huán)形、近環(huán)形等)，由此可以有效吸收蒸發(fā)器在冷態(tài)到熱態(tài)產(chǎn)生的膨脹差(冷態(tài)到熱態(tài)的溫升接近450℃)，減小了膨脹應(yīng)力；

(3)本發(fā)明熔鹽蒸發(fā)器大U型的設(shè)計(jì)方法可以增加換熱面管束的彎管半徑，減小傳統(tǒng)蒸發(fā)器端部的沖刷，并降低彎管過(guò)程中的壁厚減薄量，提高蒸發(fā)器的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種雙管板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)裝置的原理示意圖。

圖2為雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器1的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記含義為：1為雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器，2為汽包，3為汽水上升管，4為下降管，11為蒸發(fā)器殼體，12為熔鹽進(jìn)口管板，13為熔鹽出口管板，14為換熱管束。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明一種雙管板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)裝置，包括雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器1、汽包2、汽水上升管3和下降管4。其中，如圖2所示，雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器1包括蒸發(fā)器殼體11、熔鹽進(jìn)口管板12、熔鹽出口管板13和換熱管束14。熔鹽進(jìn)口管板12、熔鹽出口管板13、換熱管束14均包含在蒸發(fā)器殼體11內(nèi)，換熱器管束14的兩端分別與熔鹽進(jìn)口管板12、熔鹽出口管板13通過(guò)焊接或脹接的方式緊密連接。對(duì)于一套完整的蒸發(fā)裝置還包括熔鹽和水/水蒸汽的進(jìn)出口接管、汽水分離裝置、防止超壓的安全閥、用于檢修的人孔門(mén)等，由于上述部件與本發(fā)明的基本原理關(guān)聯(lián)性不高，在此不作詳細(xì)闡述。

本裝置在正常模式下工作時(shí)，熱熔鹽從雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器1的熔鹽進(jìn)口管板12進(jìn)入到換熱管束14，熔鹽釋放熱量加熱蒸發(fā)器殼體11側(cè)的水變成飽和蒸汽，再?gòu)娜埯}出口管板13流出雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器1。上述過(guò)程中產(chǎn)生的飽和水蒸汽攜帶著飽和水從汽水上升管3進(jìn)入到汽包2內(nèi)。在汽包2內(nèi)完成汽水分離過(guò)程，蒸汽輸出送到下一級(jí)換熱器，汽包內(nèi)的水通過(guò)下降管4進(jìn)入到雙管板結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器1。

本發(fā)明一種雙管板結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能熔鹽蒸發(fā)裝置，從根本上改變了傳統(tǒng)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)形式，把單管板結(jié)構(gòu)變成獨(dú)立雙管板結(jié)構(gòu)，并使新型蒸發(fā)器的外形呈大U型、半環(huán)形或近環(huán)形結(jié)構(gòu)。以熔鹽為熱載體的蒸發(fā)器，可以消除管板上的大溫差分布，使同一管板上的溫度分布均勻，從根本上消除了溫差應(yīng)力產(chǎn)生的根源，提高了蒸發(fā)器的可靠性及壽命，有廣闊的應(yīng)用前景。