熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，包含依次相連的集熱子系統(tǒng)、儲熱子系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)，集熱子系統(tǒng)連接儲熱子系統(tǒng)，儲熱子系統(tǒng)連接蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)連接發(fā)電子系統(tǒng)，通過改進(jìn)蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)與集熱子系統(tǒng)、儲熱子系統(tǒng)的連接關(guān)系，提高了發(fā)電子系統(tǒng)的電力負(fù)荷輸出穩(wěn)定性，系統(tǒng)輸出電負(fù)荷不受太陽能輻射變化而變化，大大減少了負(fù)荷波動，提升了電站整體控制的可操作性。
【專利說明】熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種槽式熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，特別是一種能穩(wěn)定輸出電力負(fù)荷的槽式熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]槽式太陽能熱發(fā)電全稱為“槽式拋物面聚光太陽能熱發(fā)電”，其裝置是一種借助槽式拋物面反光鏡將太陽光反射并聚焦到集熱管上，加熱集熱管中的導(dǎo)熱流體，管中導(dǎo)熱流體通過換熱系統(tǒng)將水加熱成水蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電的清潔能源利用裝置。
[0003]槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是目前世界上最成熟的，也是商業(yè)化運(yùn)行項(xiàng)目最多的太陽能熱發(fā)電技術(shù)。槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢在于:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，其太陽能熱輻射收集裝置占地面積比塔式和碟式系統(tǒng)的要小30%-50% ;槽式拋物面集熱裝置的制造所需的構(gòu)件形式不多，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，適合批量生產(chǎn)；用于聚焦太陽光的槽式拋物面聚光器加工簡單，制造成本較低；太陽能槽式發(fā)電不需太高的建筑，其跟蹤系統(tǒng)只需一維同軸跟蹤即可實(shí)現(xiàn)多個集熱器的實(shí)時跟蹤，減少跟蹤系統(tǒng)難度和費(fèi)用。
[0004]然而現(xiàn)有的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也存在諸多問題。如圖1所示的現(xiàn)有的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括以下四個子系統(tǒng)。
[0005](I)集熱子系統(tǒng)，是系統(tǒng)的核心，由槽式拋物面反光鏡、接收器和跟蹤裝置構(gòu)成。熱接收器采用真空管式，跟蹤方式采用一維跟蹤，可采用南北向布置方式。
[0006](2)蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，由預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器和再熱器組成。工質(zhì)為導(dǎo)熱油時，采用雙回路，即接收器中導(dǎo)熱油被加熱后，進(jìn)入蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)中產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電子系統(tǒng)發(fā)電。
[0007](3)發(fā)電子系統(tǒng)，基本組成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類似，但需要配置一種專用控制裝置，用于太陽能加熱系統(tǒng)與輔助能源系統(tǒng)之間的切換，或用于太陽能加熱系統(tǒng)與輔助能源加熱系統(tǒng)混合工作。
[0008](4)儲熱子系統(tǒng)，在白天導(dǎo)熱油提供熱量并儲存，在夜間情況下，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)可以依靠熱儲能系統(tǒng)儲存的能量維持系統(tǒng)正常運(yùn)行一定的時間。
[0009]上述導(dǎo)熱油流經(jīng)集熱子系統(tǒng)、儲熱子系統(tǒng)及蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，導(dǎo)熱油在集熱子系統(tǒng)中為吸熱介質(zhì)，在儲熱子系統(tǒng)內(nèi)為放熱和吸熱介質(zhì)，在蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)內(nèi)作為放熱介質(zhì)。導(dǎo)熱油的熱量來自于集熱子系統(tǒng)內(nèi)的集熱鏡場吸收太陽能輻射，一部分導(dǎo)熱油進(jìn)入蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，一部分進(jìn)入儲熱子系統(tǒng)進(jìn)行熱量的交換和儲存，在沒有太陽的情況下，集熱子系統(tǒng)無法供熱或供熱產(chǎn)生波動，儲能子系統(tǒng)便可提供熱量。在一定程度上，導(dǎo)熱油的溫度和流量隨太陽能輻射的變化而變化，造成蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)內(nèi)蒸汽參數(shù)的變化，進(jìn)而容易造成發(fā)電子系統(tǒng)內(nèi)汽輪機(jī)出力的負(fù)荷波動。雖然系統(tǒng)內(nèi)配置了儲能子系統(tǒng)，在汽機(jī)出力發(fā)生波動的時候可調(diào)用儲能裝置消除負(fù)荷波動，但儲熱子系統(tǒng)的出熱管道與集熱子系統(tǒng)共用一個輸送管道，由充熱階段轉(zhuǎn)入放熱階段需要一定時間，產(chǎn)生時間差，這段時間內(nèi)無法消除汽輪機(jī)的負(fù)荷變化，給電站控制增加了很大難度。
[0010]因此，如何保證蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)內(nèi)蒸汽參數(shù)和發(fā)電子系統(tǒng)內(nèi)的出力負(fù)荷保持穩(wěn)定、不產(chǎn)生波動，是目前亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的所解決的技術(shù)問題即在提供一種能穩(wěn)定輸出電力負(fù)荷的槽式熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明所采用的技術(shù)手段如下所述。
[0013]一種熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，包含集熱子系統(tǒng)、儲熱子系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)，所述集熱子系統(tǒng)連接儲熱子系統(tǒng)，儲熱子系統(tǒng)連接蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)連接發(fā)電子系統(tǒng)。
[0014]所述儲熱子系統(tǒng)，包含依次相連的高溫熔鹽儲罐、導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器和低溫熔鹽儲罐，所述蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)包含依次相連的過熱器、蒸汽發(fā)生器和預(yù)熱器，還包含再熱器，所述高溫熔鹽儲罐連接過濾器和再熱器，所述低溫熔鹽儲罐連接預(yù)熱器和再熱器，導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器連接集熱子系統(tǒng)。
[0015]所述過熱器和再熱器連接發(fā)電子系統(tǒng)內(nèi)的汽輪機(jī)和冷凝設(shè)備。
[0016]所述集熱子系統(tǒng)包括集熱鏡場。在集熱鏡場輸送導(dǎo)熱油管道上設(shè)有膨脹油箱和導(dǎo)熱油泵。
[0017]本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果:槽式集熱、熔鹽和蒸汽3個回路構(gòu)成本發(fā)明的槽式熔鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。改變儲熱子系統(tǒng)與集熱子系統(tǒng)集熱電場的結(jié)合方式，集熱子系統(tǒng)直接連接在儲能子系統(tǒng)上，使儲熱子系統(tǒng)起到一個熱量“緩存”的作用，即熔鹽罐中存儲大量的熱能，能夠保證穩(wěn)定的、源源不斷的輸送熱量至蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，當(dāng)沒有太陽能輻射或者太陽能輻射產(chǎn)生波動時，集熱子系統(tǒng)提供的熱量會產(chǎn)生波動，但是熔鹽罐中龐大的熔鹽的溫度不會產(chǎn)生大幅的波動，不會影響高溫熔鹽的輸出及蒸汽參數(shù)，即因太陽能輻射波動而引起的導(dǎo)熱油參數(shù)變化不會對蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)產(chǎn)生影響，僅是儲能子系統(tǒng)的儲熱罐內(nèi)熔融鹽液位隨著導(dǎo)熱油參數(shù)的變化而變化。同時解決了儲熱子系統(tǒng)由充熱轉(zhuǎn)入放熱階段的時間差而導(dǎo)致蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生波動的問題。這極大的提高了動力發(fā)電島電力負(fù)荷輸出的穩(wěn)定性，系統(tǒng)輸出電負(fù)荷不受太陽能輻射變化而變化，大大減少了負(fù)荷波動，提升了電站整體控制的可操作性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有的帶熔鹽儲熱系統(tǒng)的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明保護(hù)如圖2所示的一種槽式熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，包含集熱子系統(tǒng)1、儲熱子系統(tǒng)2、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)3和發(fā)電子系統(tǒng)4，本發(fā)明的重點(diǎn)在于，所述集熱子系統(tǒng)I連接儲熱子系統(tǒng)2，儲熱子系統(tǒng)2連接蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)3，蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)3連接發(fā)電子系統(tǒng)4。
[0021]所述集熱子系統(tǒng)I內(nèi)包括收集太陽能熱輻射的集熱鏡場11。儲熱子系統(tǒng)2包含依次相連的高溫熔鹽儲罐21、導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器22和低溫熔鹽儲罐23。所述導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器22連接集熱子系統(tǒng)I的導(dǎo)熱油輸出端及輸入端，即導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器22和集熱鏡場11連接成為一個導(dǎo)熱油的吸-放熱回路。在向集熱鏡場11輸送導(dǎo)熱油的管道上可設(shè)有膨脹油箱12和導(dǎo)熱油泵13，為導(dǎo)熱油的流動提供動力。
[0022]所述蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)3，包含依次相連的過熱器31、蒸汽發(fā)生器32和預(yù)熱器33，還包含再熱器34。所述高溫熔鹽儲罐21通過管道分別連接過濾器31和再熱器34，低溫熔鹽儲罐23通過管道分別連接預(yù)熱器33和再熱器34，形成共用儲能子系統(tǒng)的2個熔鹽的吸-放熱回路。
[0023]還包含發(fā)電子系統(tǒng)4，包含汽輪機(jī)41、冷凝設(shè)備43和凝結(jié)水泵44，汽輪機(jī)41上連接發(fā)電機(jī)42構(gòu)成汽輪發(fā)電機(jī)組。上述過熱器31和再熱器34均連接汽輪機(jī)41，汽輪機(jī)41連接冷凝設(shè)備43和凝結(jié)水泵44后，與預(yù)熱器33相連，汽輪機(jī)41還直接與再熱器34相連，形成共用汽輪機(jī)41的2個蒸汽發(fā)電的吸-放熱回路。
[0024]根據(jù)上述對槽式熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系，以下對其工作方式進(jìn)行具體的說明。
[0025]導(dǎo)熱油的吸-放熱回路。
[0026]導(dǎo)熱油在集熱鏡場11中由290°C被加熱至390°C，隨后390°C導(dǎo)熱油通過儲熱子系統(tǒng)2的導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器22放熱，放熱后的導(dǎo)熱油變?yōu)?90°C，回到集熱鏡場進(jìn)行再次吸熱。
[0027]熔鹽的吸-放熱回路。
[0028]低溫熔鹽儲罐23中的286°C低溫熔鹽由低溫熔鹽泵231送至導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器22，通過與390°C導(dǎo)熱油進(jìn)行熱交換，286°C低溫熔鹽加熱至386°C后進(jìn)入高溫熔鹽儲罐21儲存熱量。同時，高溫熔鹽儲罐21內(nèi)流出的386°C高溫熔鹽，由高溫熔鹽泵211送入蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)3的過熱器31和再熱器34加熱給水，放熱后流出的286°C低溫熔鹽通過低溫熔鹽儲罐23后流至導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器22進(jìn)行新一輪的熱量交換。在上述熔鹽的放熱過程中，3860C高溫熔鹽在通過過熱器31后依次再通過蒸發(fā)器32和預(yù)熱器33放熱，然后再流回低溫熔鹽儲罐23，保證了熱量的充分利用。
[0029]蒸汽發(fā)電的吸-放熱回路。
[0030]在過熱器31及再熱器34處經(jīng)吸收高溫熔鹽放出的熱量后，給出371°C的高溫水蒸氣推動發(fā)電子系統(tǒng)4內(nèi)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電后產(chǎn)生的乏汽經(jīng)冷凝設(shè)備43冷凝后變?yōu)槟Y(jié)水，由凝結(jié)水泵44送入蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)3內(nèi)進(jìn)行新一輪吸熱，或者，汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電后產(chǎn)生的245°C的乏汽送入再熱器34進(jìn)行新一輪吸熱。
[0031]以上槽式集熱、熔鹽和蒸汽3個回路構(gòu)成本發(fā)明的槽式熔鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。集熱子系統(tǒng)I連接在儲能子系統(tǒng)2上，儲熱子系統(tǒng)2起到一個熱量“緩存”的作用，即熔鹽罐中存儲大量的熱能，能夠保證穩(wěn)定的、源源不斷的輸送熱量至蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，當(dāng)沒有太陽能輻射或者太陽能輻射產(chǎn)生波動時，集熱子系統(tǒng)提供的熱量會產(chǎn)生波動，但是熔鹽罐中龐大的熔鹽的溫度不會產(chǎn)生大幅的波動，不會影響高溫熔鹽的輸出及蒸汽參數(shù)，即因太陽能輻射波動而引起的導(dǎo)熱油參數(shù)變化不會對蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)產(chǎn)生影響，僅是儲能子系統(tǒng)的儲熱罐內(nèi)熔融鹽液位隨著導(dǎo)熱油參數(shù)的變化而變化，同時解決了儲熱子系統(tǒng)由充熱轉(zhuǎn)入放熱階段的時間差而導(dǎo)致蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生波動的問題。這極大的提高了動力發(fā)電島電力負(fù)荷輸出的穩(wěn)定性，系統(tǒng)輸出電負(fù)荷不受太陽能輻射變化而變化，大大減少了負(fù)荷波動，提升了電站整體控制的可操作性。
【權(quán)利要求】
1.一種熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，包含集熱子系統(tǒng)、儲熱子系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)和發(fā)電子系統(tǒng)，其特征在于，所述集熱子系統(tǒng)連接儲熱子系統(tǒng)，儲熱子系統(tǒng)連接蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)連接發(fā)電子系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲熱子系統(tǒng)，包含依次相連的高溫熔鹽儲罐、導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器和低溫熔鹽儲罐，所述蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)包含依次相連的過熱器、蒸汽發(fā)生器和預(yù)熱器，還包含再熱器，所述高溫熔鹽儲罐連接過熱器和再熱器，所述低溫熔鹽儲罐連接預(yù)熱器和再熱器，導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器連接集熱子系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述過熱器和再熱器連接發(fā)電子系統(tǒng)內(nèi)的汽輪機(jī)和冷凝設(shè)備。
4.如權(quán)利要求1至3其中任一所述的熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述集熱子系統(tǒng)包括集熱鏡場。
5.如權(quán)利要求4所述的熔融鹽儲熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在集熱鏡場輸送導(dǎo)熱油管道上設(shè)有膨脹油箱和導(dǎo)熱油泵。
【文檔編號】F01D15/10GK204186541SQ201420656701
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】田增華, 李惠民, 魏春嶺, 張鈞, 武耀勇, 田景奎, 吳真, 任要中, 杜金鋒 申請人:中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司