CN102661259A - 一种高效率集成式太阳能热发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种高效率集成式太阳能热发电系统，利用各种太阳能热发电技术特点，结合给水和蒸汽特性，中低温度用太阳能槽式或线性菲涅尔技术，提高了技术经济性和稳定性能，高温过热段采用塔式或碟式或菲涅尔太阳能热发电技术，利用这类技术的高聚光比特性，提高蒸汽压力和温度，既发挥中低温下系统跟踪精度要求低、高温下系统散热损失低的特点，同时兼顾了槽式太阳能热发电的储热及再热蒸汽性能，又体现了塔式或菲涅尔或碟式热发电的高温、高压蒸汽特性，降低了发电成本，提高运行可靠性，从而提高整个太阳能热发电机组的发电效率。

Description

一种高效率集成式太阳能热发电系统
技术领域
本发明属于太阳能热发电系统技术领域，具体涉及一种高效率集成式太阳能热发电系统。
背景技术
我国的能源资源储量不容乐观，人均资源并不丰富。化石能源的大量开发和利用使得我国排放CO2总量最多。许多地方，缺乏常规能源资源，但太阳能资源丰富。太阳能热发电具有技术相对成熟、对电网冲击小等优点，是可再生能源发电中最有前途的发电方式之一。其热功转换部分与常规火力发电机组相同，有成熟的技术可资利用，因此特别适宜于大规模化使用。
为提高太阳能热发电效率，一般均采用提高太阳能集热系统出口介质温度，从而提高整个系统的热电转化效率。为获得这个高温效果，目前大多数太阳能热发电工作介质使用导热油、熔盐等作为第一回路导热介质，将其吸收的太阳能辐射热传递给第二回路以产生高温给蒸汽。这些方式存在二次回路传热效率损失、泵功耗大，受导热油高温分解限制产汽温度不高，而导热熔盐具有熔点高、易凝固等缺点。
DSG技术有很多优势：①导热油被水代替，环境压力将更小；②可产生更高的蒸汽温度，泵耗小，电站效率更高；③电站整体配置更加简单；④制造和运营成本更低。
但DSG技术中存在几方面不足，一是蒸发段的水平管两相流问题易造成金属-玻璃管真空管破裂。二是集热管过热高温段热损失大，造成产汽不能达到更高温度。三是热管式集热管的加热流量和速率不能满足大规模热发电的需求。四是蒸汽储热需要相变，需要的蒸汽储罐为高压高温容器，且体积庞大。过热部分储热换热需要设备面积较大。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高效率集成式太阳能热发电系统，解决了直蒸汽DSG技术储热困难、蒸汽压力不稳定的难题，使得整个太阳能热发电系统更加高效、可靠运行，并能更好的利用储热系统进行发电。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高效率集成式太阳能热发电系统，包括熔盐导热油换热器10、导热油主蒸汽换热器13以及导热油再热蒸汽换热器15，熔盐导热油换热器10、导热油主蒸汽换热器13以及导热油再热蒸汽换热器15的导热油出口端和导热油汇合箱14的进口端相连接，导热油汇合箱14的出口端和多个串联后并联的装有导热油的槽式集热管2-2通过导热油管道9相连接，和熔盐导热油换热器10入口端相连接的冷盐罐11，和熔盐导热油换热器10出口端相连接的热盐罐12，和再热蒸汽换热器15的导热油蒸汽出口端相连接的汽轮发电机组20，和汽轮发电机组20出口端相连接的凝汽器19，和凝汽器19相连接的凝结水泵18，低压加热器17的水侧入口端和凝结水泵18相连接，蒸汽进口端和汽轮发电机组20的抽汽口端相连接，水侧出口端和除氧器16的水侧入口端相连接，除氧器16的蒸汽进口端和汽轮发电机组20的抽汽口端相连接，除氧器16的水侧出口端和导热油主蒸汽换热器13的水侧入口端相连接，除氧器16和低压加热器17间通过热力管道8和多个相串联的菲涅尔式用集热管1-1相连接后和吸收器3-2下的给水下联箱3-1相连接，在集热管1-1间连接有镜场汽水分离器6，镜场汽水分离器6水侧出口端通过再循环管道7和再循环泵5连接后再和集热管1-1水侧出口端相连接，导热油主蒸汽换热器13的汽水侧出口端通过导热油管道9和吸收器3-2下的给水下联箱3-1相连接，多个高倍聚光器4成扇形或圆形布置在吸收器3-2的侧下方。
所述槽式集热管2-2外部设置有槽式中温聚光器2-1。
所述吸收器3-2为塔式、碟式或菲涅尔式吸收器。
所述集热管1-1为塔式、碟式或菲涅尔式集热管。
所述集热管1-1为塔式、碟式或菲涅尔式集热管，其外部分别设置有塔式、碟式或菲涅尔式中温聚光器1-2。
所述高倍聚光器4为塔式、碟式或菲涅尔式高倍聚光器。
本发明高温段采用塔式或碟式或菲涅尔式太阳能热发电技术，利用这类技术的高聚光比特性，提高蒸汽压力和温度，减少预热段热损失，使蒸汽参数达到500～600℃左右，极大地提高了太阳能热发电效率。同时中低温段采用槽式导热油系统不仅降低了系统追踪难度，降低发电成本，同时能够很好的利用导热油不相变的特性，和熔盐进行换热储热，避免了蒸汽储热容器大、释放压力不稳定问题。集热式太阳能热发电系统不仅提高了整个系统效率，降低造价。同时提高了系统可靠运行时间。
附图说明
附图为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构作进一步详细说明。
如附图所示，本发明一种高效率集成式太阳能热发电系统，包括熔盐导热油换热器10、导热油主蒸汽换热器13以及导热油再热蒸汽换热器15，熔盐导热油换热器10、导热油主蒸汽换热器13以及导热油再热蒸汽换热器15的导热油出口端和导热油汇合箱14的进口端相连接，导热油汇合箱14的出口端和多个串联后并联的装有导热油的槽式集热管2-2通过导热油管道9相连接，和熔盐导热油换热器10入口端相连接的冷盐罐11，和熔盐导热油换热器10出口端相连接的热盐罐12，和再热蒸汽换热器15的导热油蒸汽出口端相连接的汽轮发电机组20，和汽轮发电机组20出口端相连接的凝汽器19，和凝汽器19相连接的凝结水泵18，低压加热器17的水侧入口端和凝结水泵18相连接，蒸汽进口端和汽轮发电机组20的抽汽口端相连接，水侧出口端和除氧器16的水侧入口端相连接，除氧器16的蒸汽进口端和汽轮发电机组20的抽汽口端相连接，除氧器16的水侧出口端和导热油主蒸汽换热器13的水侧入口端相连接，除氧器16和低压加热器17间通过热力管道8和多个相串联的菲涅尔式用集热管1-1相连接后和吸收器3-2下的给水下联箱3-1相连接，在集热管1-1间连接有镜场汽水分离器6，镜场汽水分离器6水侧出口端通过再循环管道7和再循环泵5连接后再和集热管1-1水侧出口端相连接，导热油主蒸汽换热器13的汽水侧出口端通过导热油管道9和吸收器3-2下的给水下联箱3-1相连接，塔支架（3-3）将吸收器（3-2）高高架起，多个高倍聚光器4成扇形或圆形布置在吸收器3-2的侧下方。
所述槽式集热管2-2外部设置有槽式中温聚光器2-1。
所述吸收器3-2为塔式、碟式或菲涅尔式吸收器。
所述集热管1-1为塔式、碟式或菲涅尔式集热管。
所述集热管1-1为塔式、碟式或菲涅尔式集热管，其外部分别设置有塔式、碟式或菲涅尔式中温聚光器1-2。
所述高倍聚光器4为塔式、碟式或菲涅尔式高倍聚光器。
本发明的工作原理为：首先由槽式聚光器2-1将太阳能进行50～80倍的聚光，将热量传递给槽式集热管2-2内的导热油，再通过导热油管道9和导热油主蒸汽换热器13以及导热油再热蒸汽换热器15进行换热，从而产生主蒸汽和再热蒸汽，再热蒸汽可直接进入汽轮机20，而主蒸汽经过塔式系统中的塔式下联箱3-1在塔式吸收器3-2中，被塔式定日镜4的太阳聚光的热量加热，产生更高温的蒸汽进入汽轮机20做功。
在夜间时，利用槽式集热场的吸收的太阳辐射热量，经过导热油熔盐换热器10，加热熔盐冷罐来冷介质，将热量储存在熔盐热罐12中。太阳能场产生的蒸汽在汽轮机20中膨胀作功后，在凝汽器19中凝结成水，经凝结水泵19升压，在经低压加热器17加热后，进入太阳能集热场进行各阶段的吸热升温，从而完成一个周期的热力循环。

Claims (6)

1.一种高效率集成式太阳能热发电系统，其特征在于：包括熔盐导热油换热器（10）、导热油主蒸汽换热器（13）以及导热油再热蒸汽换热器（15），熔盐导热油换热器（10）、导热油主蒸汽换热器（13）以及导热油再热蒸汽换热器（15）的导热油出口端和导热油汇合箱（14）的进口端相连接，导热油汇合箱（14）的出口端和多个串联后并联的装有导热油的槽式集热管（2-2）通过导热油管道（9）相连接，和熔盐导热油换热器（10）入口端相连接的冷盐罐（11），和熔盐导热油换热器（10）出口端相连接的热盐罐（12），和再热蒸汽换热器（15）的导热油蒸汽出口端相连接的汽轮发电机组（20），和汽轮发电机组（20）出口端相连接的凝汽器（19），和凝汽器（19）相连接的凝结水泵（18），低压加热器（17）的水侧入口端和凝结水泵（18）相连接，蒸汽进口端和汽轮发电机组（20）的抽汽口端相连接，水侧出口端和除氧器（16）的水侧入口端相连接，除氧器（16）的蒸汽进口端和汽轮发电机组（20）的抽汽口端相连接，除氧器（16）的水侧出口端和导热油主蒸汽换热器（13）的水侧入口端相连接，除氧器（16）和低压加热器（17）间通过热力管道（8）和多个相串联的菲涅尔式用集热管（1-1）相连接后和吸收器（3-2）下的给水下联箱（3-1）相连接，在集热管（1-1）间连接有镜场汽水分离器（6），镜场汽水分离器（6）水侧出口端通过再循环管道（7）和再循环泵（5）连接后再和集热管1-1水侧出口端相连接，导热油主蒸汽换热器（13）的汽水侧出口端通过导热油管道（9）和吸收器（3-2）下的给水下联箱（3-1）相连接，多个高倍聚光器（4）成扇形或圆形布置在吸收器（3-2）的侧下方。
2.根据权利要求1所述的高效率集成式太阳能热发电系统，其特征在于：所述槽式集热管（2-2）外部设置有槽式中温聚光器（2-1）。
3.根据权利要求1所述的高效率集成式太阳能热发电系统，其特征在于：所述吸收器（3-2）为塔式、碟式或菲涅尔式吸收器。
4.根据权利要求1所述的高效率集成式太阳能热发电系统，其特征在于：所述集热管（1-1）为塔式、碟式或菲涅尔式集热管。
5.根据权利要求4所述的高效率集成式太阳能热发电系统，其特征在于：所述集热管（1-1）为塔式、碟式或菲涅尔式集热管，其外部分别设置有塔式、碟式或菲涅尔式中温聚光器（1-2）。
6.根据权利要求1所述的高效率集成式太阳能热发电系统，其特征在于：所述高倍聚光器（4）为塔式、碟式或菲涅尔式高倍聚光器。
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