一種提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站發(fā)電效率的裝置和方法
【專利摘要】一種提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站發(fā)電效率的方法：由定日鏡場將太陽光反射到位于吸熱塔塔頂?shù)奈鼰崞?，吸熱器循環(huán)泵將冷罐內(nèi)的熔鹽泵到吸熱器進(jìn)口容器，吸熱器進(jìn)口容器的熔鹽流經(jīng)整個(gè)吸熱器，使熔鹽流的溫度加熱成為高溫熔鹽并輸送到吸熱器出口容器；吸熱器出口容器內(nèi)的熔鹽借重力通過下降管道流到熱罐里，由熔鹽流體的重力勢能驅(qū)動(dòng)下降管道末端的液力透平的轉(zhuǎn)子，將此轉(zhuǎn)子的動(dòng)能通過電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，增加電站的發(fā)電量；熱罐內(nèi)的高溫熔鹽被蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)循環(huán)泵送到蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)電；熱交換后熔鹽的溫度被將冷卻后通過管道流回到冷罐內(nèi)，進(jìn)行下一循環(huán)。本發(fā)明還公開了實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。
【專利說明】一種提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站發(fā)電效率的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種提高太陽能熱發(fā)電站發(fā)電效率的裝置。
[0002]本發(fā)明還涉及一種利用上述裝置實(shí)現(xiàn)提高太陽能熱發(fā)電站發(fā)電效率的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著化石燃料的逐漸短缺，可再生能源發(fā)電在市場上的占有比例也越來越大，其中包括太陽能熱發(fā)電。熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站是通過布置在地面的定日反射鏡將太陽光反射到位于塔頂吸熱器上，塔高一般超過百米，通過液態(tài)的熔鹽將太陽熱能收集并利用。
[0004]熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站主要有以下系統(tǒng)組成:定日鏡場、熔鹽吸熱器、冷/熱雙罐儲(chǔ)熱系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機(jī)組和冷卻系統(tǒng)。電站的導(dǎo)熱介質(zhì)為硝酸鹽，成分是40%KN03和60%NaN03。這種混合鹽的融點(diǎn)約220°C，儲(chǔ)在冷/熱罐中熔鹽的溫度分別為290°C和565°C。電站運(yùn)行時(shí)，定日鏡將入射到其表面的太陽光反射到位于塔頂?shù)奈鼰崞?，吸熱器循環(huán)泵將冷罐中290°C的熔鹽送到吸熱器上，吸收定日鏡場反射來的太陽能。熔鹽經(jīng)吸熱后溫度被加熱至565°C，借重力通過熱熔鹽下降管回到熱鹽罐中。儲(chǔ)在熱罐中的熔鹽被蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)循環(huán)泵送入蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)換熱，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽來驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，換熱后的熔鹽流回到冷罐中，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
[0005]為了降低熱熔鹽從下降管道下來的重力沖擊，在現(xiàn)有技術(shù)里，熱熔鹽下降管道末端設(shè)有閥門或降壓噴嘴等阻尼設(shè)備，使其下降管內(nèi)的流體滿管穩(wěn)定流動(dòng)，并達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)流速。但阻尼設(shè)備浪費(fèi)了熔融鹽從百米高處下落產(chǎn)生的勢差，沒有轉(zhuǎn)化為有用能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電效率的裝置。
[0007]本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述裝置實(shí)現(xiàn)提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電效率的方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站的發(fā)電效率的裝置，包括:
[0009]一定日鏡場，將太陽光反射至吸熱器；
[0010]一儲(chǔ)放熔鹽的冷罐，通過吸熱器循環(huán)泵連接至吸熱器，并經(jīng)吸熱器出口容器通過下降管道連接至一儲(chǔ)放熔鹽的熱罐；
[0011 ] 熱罐通過蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)循環(huán)泵連接至蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)通過管道連接至冷罐；
[0012]蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)通過管道連接汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)；
[0013]其中，下降管道的末端安裝有液力透平的轉(zhuǎn)子。
[0014]所述的裝置中，定日鏡場中的每個(gè)定日鏡通過繞雙軸旋轉(zhuǎn)將太陽光反射至吸熱器。
[0015]所述的裝置中，吸熱器安裝在吸熱塔的塔頂。[0016]所述的裝置中，吸熱器循環(huán)泵通過上升管道和吸熱器進(jìn)口容器連接吸熱器。
[0017]本發(fā)明提供的利用上述裝置提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站發(fā)電效率的方法:
[0018]由定日鏡場將太陽光反射到位于吸熱塔塔頂?shù)奈鼰崞?，吸熱器循環(huán)泵將冷罐內(nèi)的熔鹽泵到吸熱器進(jìn)口容器，吸熱器進(jìn)口容器的熔鹽流經(jīng)整個(gè)吸熱器，使熔鹽流的溫度加熱成為高溫熔鹽并輸送到吸熱器出口容器；
[0019]吸熱器出口容器內(nèi)的熔鹽借重力通過下降管道流到熱罐里，由熔鹽流體的重力勢能驅(qū)動(dòng)下降管道末端的液力透平的轉(zhuǎn)子，將此轉(zhuǎn)子的動(dòng)能通過電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，在降低高溫熔鹽重力流對(duì)熱罐的沖擊的同時(shí)利用液力透平回收勢能，增加電站的發(fā)電量；
[0020]熱罐內(nèi)的高溫熔鹽被蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)循環(huán)泵送到蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)電；熱交換后熔鹽的溫度被將冷卻后通過管道流回到冷罐內(nèi)，進(jìn)行下一循環(huán)。
[0021]所述的方法中，冷罐內(nèi)的熔鹽溫度為270_320°C。
[0022]所述的方法中，高溫熔鹽的溫度為500_600°C。
[0023]所述的方法中，吸熱器循環(huán)泵通過上升管道將冷罐內(nèi)的熔鹽泵到吸熱器進(jìn)口容器。
[0024]本發(fā)明提供的裝置和方法，是采用液力透平回收從塔頂流下來的熱熔鹽勢能，利用水輪機(jī)原理將勢能轉(zhuǎn)化為有用能。這不僅可以使系統(tǒng)流體穩(wěn)定流動(dòng)，達(dá)到設(shè)計(jì)流速，從而保證系統(tǒng)安全；也可以有效的回收能量，提高電站的發(fā)電效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是公知熔鹽塔式太陽能光熱發(fā)電站示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明電站系統(tǒng)示意圖。
[0027]附圖中主要組件符號(hào)說明:
[0028]I定日鏡場，2冷罐，3吸熱器循環(huán)泵，4上升管道，5吸熱器進(jìn)口容器，6吸熱器，7吸熱器出口容器，8下降管道，9降壓噴嘴，9’液力透平，10熱罐，11蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)循環(huán)泵，12蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)，13汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，14管道，15吸熱塔，
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0030]圖1為目前采用的公知的熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站基本運(yùn)行原理。定日鏡場I的每個(gè)定日鏡通過繞雙軸旋轉(zhuǎn)將每時(shí)刻的太陽光反射到位于吸熱塔15塔頂?shù)奈鼰崞?，吸熱器循環(huán)泵3將冷罐2內(nèi)的熔鹽通過上升管道4泵到吸熱器進(jìn)口容器5，然后吸熱器進(jìn)口容器5的熔鹽流經(jīng)整個(gè)吸熱器6，使熔鹽流的溫度由290°C被加熱至設(shè)計(jì)溫度為565°C，被輸送到吸熱器出口容器7。吸熱器出口容器7內(nèi)的高溫熔鹽借重力通過熱熔鹽下降管道8流到熱罐10里，為了使其下降管道8內(nèi)的流體滿管穩(wěn)定流動(dòng)，并達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)流速，需在下降管道8末端安裝閥門或降壓噴嘴9等阻尼設(shè)備，進(jìn)而保護(hù)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。熱罐10內(nèi)的高溫熔鹽被蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)循環(huán)泵11送到蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)12進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)13發(fā)電；熱交換后熔鹽的溫度被將冷卻到290°C，通過管道14流回到冷罐2內(nèi)，進(jìn)行下一循環(huán)。[0031]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，是在公知的熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站的基礎(chǔ)上作的改進(jìn)，具體改進(jìn)之處是在公知熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站熱熔鹽下降管道8的末端安裝液力透平9’以代替降壓噴嘴9等阻尼設(shè)備，由吸熱器出口容器7流下來的熔鹽流經(jīng)管道8末端的液力透平9’的轉(zhuǎn)子，由液力透平將熔鹽的高位勢能回收，提高電站的發(fā)電效率。在使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)到設(shè)計(jì)流速的同時(shí)，并利用水輪機(jī)原理，將此轉(zhuǎn)子動(dòng)能通過電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，增加電站的發(fā)電量，或通過其他機(jī)械傳動(dòng)裝置拖動(dòng)其他設(shè)備減少廠用電，從而提高電站的發(fā)電效率。該轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)為公知設(shè)備，與吸熱器循環(huán)泵3相同，只是工作原理相反。液力透平9’可以安裝于熱罐10罐頂上方。
[0032]通過上述裝置和方法，可以減少廠用電，進(jìn)而提高電站的發(fā)電效率。
【權(quán)利要求】
1.一種提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站的發(fā)電效率的裝置，包括: 一定日鏡場，將太陽光反射至吸熱器； 一儲(chǔ)放熔鹽的冷罐，通過吸熱器循環(huán)泵連接至吸熱器，并經(jīng)吸熱器出口容器通過下降管道連接至一儲(chǔ)放熔鹽的熱罐； 熱罐通過蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)循環(huán)泵連接至蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)通過管道連接至冷罐； 蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)通過管道連接汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)； 其中，下降管道的末端安裝有液力透平的轉(zhuǎn)子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，定日鏡場中的每個(gè)定日鏡通過繞雙軸旋轉(zhuǎn)將太陽光反射至吸熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，吸熱器安裝在吸熱塔的塔頂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，吸熱器循環(huán)泵通過上升管道和吸熱器進(jìn)口容器連接吸熱器。
5.一種利用權(quán)利要求1所述裝置提高熔鹽塔式太陽能熱發(fā)電站發(fā)電效率的方法: 由定日鏡場將太陽光反射到位于吸熱塔塔頂?shù)奈鼰崞?，吸熱器循環(huán)泵將冷罐內(nèi)的熔鹽泵到吸熱器進(jìn)口容器，吸熱器進(jìn)口容器的熔鹽流經(jīng)整個(gè)吸熱器，使熔鹽流的溫度加熱成為高溫熔鹽并輸送到吸熱器出口容器； 吸熱器出口容器內(nèi)的熔鹽借重力通過下降管道流到熱罐里，由熔鹽流體的重力勢能驅(qū)動(dòng)下降管道末端的液力透平的轉(zhuǎn)子，將此轉(zhuǎn)子的動(dòng)能通過電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，在降低高溫熔鹽重力流對(duì)熱罐的沖擊的同時(shí)利用液力透平回收勢能，增加電站的發(fā)電量； 熱罐內(nèi)的高溫熔鹽被蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)循環(huán)泵送到蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)電；熱交換后熔鹽的溫度被將冷卻后通過管道流回到冷罐內(nèi)，進(jìn)行下一循環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，冷罐內(nèi)的熔鹽溫度為270-320°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，高溫熔鹽的溫度為500-600°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，吸熱器循環(huán)泵通過上升管道將冷罐內(nèi)的熔鹽泵到吸熱器進(jìn)口容器。
【文檔編號(hào)】F03B13/00GK103485990SQ201310454460
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】黃文博, 楊惠強(qiáng), 齊志鵬 申請(qǐng)人:北京首航艾啟威節(jié)能技術(shù)股份有限公司