CN104266158A - 一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉及其制备蒸汽的方法 - Google Patents

一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉及其制备蒸汽的方法 Download PDF

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李正坤
聂源
崔小敏
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Abstract

本发明“一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉及其制备蒸汽的方法”，属于太阳能利用技术。其特征在于：包括传热介质输送管道，供热装置，高温熔盐罐、输出装置和低温熔盐罐；所述传热介质输送管道为可循环回路管道，依次与供热装置，高温熔盐罐、输出装置相接，与所述低温熔盐罐内部连通。可根据不同的环境要求，选择不同的加热方式，保证在没有阳光的时候也能持续的供蒸汽，经济效益好，环保节能，储热材料可以利用本公司发明的石英砂复合熔盐，降低初期的投资成本。

Description

一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉及其制备蒸汽的方法
技术领域
本发明涉及太阳能利用技术，特别是一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉及制备蒸汽的方法。
背景技术
在太阳能利用技术领域，目前未见到可根据不同环境选择不能加热方式，经济效益好，环保节能，且投入和运行成本低的太阳能蒸汽锅炉。随着能源紧缺，如何有效开发利用太阳能，成为认为一直期待解决的问题。
发明内容
本发明根据上述领域存在的空白和需求，本发明提供一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，能够在不同的环境下保证持续提供蒸汽，技术方案如下：
一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：
包括传热储热介质输送管，供热装置，高温熔盐罐、输出装置和低温熔盐罐；所述传热介质输送管道为可循环回路管道，依次与供热装置，高温熔盐罐、输出装置相接，与所述低温熔盐罐内部连通；
所述传热介质输送管道中的传热介质以及高温熔盐罐中的储热介质为复合熔盐；
所述供热装置用于收集太阳能以传热介质输送管道中的传热介质；
所述传热介质输送管道上设置有循环泵，所述循环泵用于为所传热介质在所述传热介质输送管道道中循环流动提供动力；
所述传热介质输送管道中的传热介质依次从供热装置中吸收热量，然后向高温熔盐罐、输出装置放热，使得一部分热量在高温熔盐罐中储存起来，一部分热量加热了输出装置中流经的水，释放热能之后的传热介质流到所述低温熔盐罐中；低温熔盐罐中的传热介质在循环泵的动力下流回到所述供热装置后开始下一个换热循环；
所述输出装置包括通过所述传热介质输送管道依次相连的蒸汽发生器和预热器；使用状态下传热介质经蒸汽发生器流出后进入所述预热器，最后回到供热装置或者传热介质缓冲容器中；所述蒸汽发生器用于吸收所述传热介质携带的热量后将被提供的热水加热成水蒸汽并输出；所述预热器用于向所述蒸汽发生器提供热水；所述预热器预热热水的热量部分或全部来源于流经的传热介质中的余热。
本发明中的蒸汽锅炉中，供热装置用于聚集太阳能作为热源，节能环保。传热装置吸收的太阳能可根据不同的环境要求，选择不同的加热方式。锅炉中，在供热装置的下游设置有一个高温熔盐罐，使得光照良好时段收集的热能可以部分地储存在高温熔盐罐中，一部分循环加热输出装置中待加热的预热水以输出蒸汽，放热后的传热介质回到低温熔盐罐中，光照好的时段，低温熔盐罐中回收的传热介质被泵至供热装置位置与所述供热装置进行换热吸热。光照不好的时段，在循环泵的动力下，高温熔盐罐中的储热介质被传送到输出装置加热产生蒸汽。本发明中，采传热/储介质为复合熔盐，具有导热系数好，储热密度大的热点，既适合传热也适合储热，使用温度高，效率高，能保证在没有阳光的时候也能持续的输出蒸汽，经济效益好，环保节能。
所述供热装置选自槽式、塔式、线性菲涅尔式采用太阳能光热发电聚集太阳能的装置。
所述供热装置至所述高温熔盐罐之间的传热介质输送管道上设置有阀门1；
所述低温熔盐罐与所述供热装置之间的传热介质输送管道近供热装置一端设置有阀门2。用于关闭/开启传热介质输送管道形成的循环回路。
进一步，还设置有一段能避开阀门2，供热装置以及阀门1并将所述传热介质从所述低温熔盐罐直接输送到与所述高温熔盐罐连接的传热介质输送管道中的低温传热介质输送管道，所述低温传热介质输送管道上设置有阀门3。在该管道上设置阀门3以便于开启和关闭。光照良好时关闭阀门3，光照差或夜间开启阀门3以利用高温熔盐罐中的存储的热量。
所述传热储热介质为石英砂复合熔盐。本发明中优选石英砂复合熔盐，见专利申请号201310732738.2，201310040070.5,201310040909.5中所记载的石英砂复合熔盐。具有降低熔盐使用成本的优点。本领域技术人员也可以采用具有现有技术中报道的具有近似特性的熔盐作为传热储热介质。
上述任一锅炉中，所述预热器还连接有除氧器。用于除去水中所含的氧，保证给水品质，使锅炉通流部分及换热系统的管路和设备免受腐蚀，延长使用寿命。
本发明还依据上述锅炉，提供一种制备蒸汽的方法，其特征在于，采用如下储能式太阳能蒸汽锅炉对预热水进行加热并输出蒸汽；
所述储能式太阳能蒸汽锅炉包括传热储热介质输送管，供热装置，高温熔盐罐、输出装置和低温熔盐罐；所述传热介质输送管道为可循环回路管道，依次与供热装置，高温熔盐罐、输出装置相接，与所述低温熔盐罐内部连通；
所述传热介质输送管道中的传热介质以及高温熔盐罐中的储热介质为复合熔盐；
所述供热装置用于收集太阳能以传热介质输送管道中的传热介质；
所述传热介质输送管道上设置有循环泵，所述循环泵用于为所传热介质在所述传热介质输送管道中循环流动提供动力；
所述传热介质输送管道中的传热介质依次从供热装置中吸收热量，然后向高温熔盐罐、输出装置放热，使得一部分热量在高温熔盐罐中储存起来，一部分热量加热了输出装置中流经的水，释放热能之后的传热介质流到所述低温熔盐罐中；低温熔盐罐中的传热介质在循环泵的动力下流回到所述供热装置或高温熔盐罐中后开始下一个换热循环；
所述输出装置包括通过所述传热介质输送管道依次相连的蒸汽发生器和预热器；使用状态下传热介质经蒸汽发生器流出后进入所述预热器，最后回到供热装置或者传热介质缓冲容器中；所述蒸汽发生器用于吸收所述传热介质携带的热量后将被提供的热水加热成水蒸汽并输出；所述预热器用于向所述蒸汽发生器提供热水；所述预热器预热热水的热量部分或全部来源于流经的传热介质中的余热。
所述供热装置至所述高温熔盐罐之间的传热介质输送管道上设置有阀1，在所述低温熔盐罐与所述供热装置之间的传热介质输送管道近供热装置一端设置有阀门2。
进一步地，根据权利要求3述的采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：还设置有一段能避开阀门2供热装置以及阀门1并将所述传热介质从所述低温熔盐罐直接输送到与所述高温熔盐罐连接的传热介质输送管道中的低温传热介质输送管道，所述低温传热介质输送管道上设置有阀门3。
所述传热储热介质为石英砂复合熔盐。
上述任一方法中，所述预热器还连接有除氧器。
综上，本发明具有以下几方面的优势：
1.本发明采用聚集的太阳能提供的热量作为热源，节能环保。可采用三种方式提供热源：槽式、塔式、线性菲涅尔式太阳能光热发电方式的镜场聚集太阳能。可根据不同的环境要求，选择不同的加热方式。
2.本发明利用熔盐传热储热，熔盐使用温度高，效率高，经济效益好，环保节能。储热材料优选利用本公司发明的复合熔盐，导热系数好，储热密度大。
3.本发明利用双罐进行储热，保证在没有阳光的时候也能持续的供蒸汽，提高了锅炉的利用率。
附图说明
图1.用于产生蒸汽的本发明的采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅；
其中1-传热介质输送管道，2-供热装置，3-高温熔盐罐，4-1蒸汽发生器，4-2预热器，5-低温熔盐罐，6-循环泵，7-1阀门1，7-2阀门2，7-3阀门3，8-除氧器，9-低温传热介质输送管道。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：
包括传热介质输送道1，供热装置2，高温熔盐罐3、输出装置和低温熔盐罐5；所述传热介质输送管道1为可循环回路管道，依次与供热装置2，高温熔盐罐3、输出装置可换热地相接，与所述低温熔盐罐5内部连通；
所述传热介质输送管道1中的传热介质以及高温熔盐罐3中的储热介质为复合熔盐；
所述供热装置2用于收集太阳能以加热所述传热介质输送管道1中的传热介质；
所述传热介质输送管道1上设置有循环泵6，所述循环泵6用于为所述传热介质在所述传热介质输送管道1中循环流动提供动力；
所述传热介质输送管道1中的传热介质依次从供热装置2中吸收热量，然后向高温熔盐罐3、输出装置放热，使得一部分热量在高温熔盐罐3中储存起来，一部分热量加热输出装置中流经的水，释放热能之后的传热介质流到所述低温熔盐罐5中；低温熔盐罐5中的传热介质在循环泵的动力下流回到所述供热装置中开始下一个换热循环；
所述输出装置包括通过所述传热介质输送管道依次相连的蒸汽发生器4-1和预热器4-2；使用状态下传热介质经蒸汽发生器流出后进入所述预热器，最后回到供热装置或者传热介质缓冲容器中；所述蒸汽发生器用于吸收所述传热介质携带的热量后将被提供的热水加热成水蒸汽并输出；所述预热器用于向所述蒸汽发生器提供热水；所述预热器预热热水的热量部分或全部来源于流经的传热介质中的余热。
本发明中的蒸汽锅炉中，供热装置用于聚集太阳能作为热源，节能环保。传热装置吸收的太阳能可根据不同的环境要求，选择不同的加热方式。锅炉中，在供热装置的下游设置有一个高温熔盐罐，使得光照良好时段收集的热能可以部分地储存在高温熔盐罐中，一部分循环加热输出装置中的预热水以输出蒸汽，放热后的传热储热介质回到低温熔盐罐中，光照好的时段，低温熔盐罐中回收的传热储热介质被泵至供热装置位置与所述供热装置进行换热吸热。光照不好的时段，在循环泵的动力下，利用高温熔盐罐中储存的高温熔盐，将热量传送至输出装置。本发明中，传热储热介质为熔盐，具有导热系数好，储热密度大的热点，既适合传热也适合储热，使用温度高，效率高，能保证在没有阳光的时候也能持续的输出蒸汽，经济效益好，环保节能。
所述供热装置2选自槽式、塔式、线性菲涅尔式采用太阳能光热发电聚集太阳能的装置。
所述供热装置2至所述高温熔盐罐3之间的传热介质输送管道1上设置有阀门17-1；所述低温熔盐罐5与所述供热装置2之间的传热介质输送管道1近供热装置2一端设置有阀门27-2。阀门用于关闭/开启传热介质输送管道形成的循环回路。
进一步，还设置有一段能避开阀门27-2，供热装置2以及阀门17-1并将所述传热介质从所述低温熔盐罐直接输送到与所述高温熔盐罐连接的传热介质输送管道1中的低温传热介质输送管道9，所述低温传热介质输送管道9上设置有阀门37-3。在该管道上设置阀门3以便于开启和关闭。光照良好时关闭阀门3，光照差或夜间开启阀门3以利用高温熔盐罐中的存储的热量。
所述传热/储热介质为石英砂复合熔盐。本发明中优选石英砂复合熔盐，见专利申请号201310732738.2，201310040070.5,201310040909.5中所记载的石英砂复合熔盐。具有降低熔盐使用成本的优点。本领域技术人员也可以采用具有现有技术中报道的具有近似特性的熔盐作为传热储热介质。
上述任一方法中，所述换热器还连接有除氧器8。用于除去水中所含的氧，保证给水品质，使锅炉通流部分及换热系统的管路和设备免受腐蚀，延长使用寿命。
本发明还依据上述锅炉，提供一种制备蒸汽的方法，其特征在于，采用如下储能式太阳能蒸汽锅炉对预热水进行加热并输出蒸汽；
所述储能式太阳能蒸汽锅炉包括包括传热储热介质输送管，供热装置，高温熔盐罐、输出装置和低温熔盐罐；所述传热介质输送管为可循环回路管道，依次与供热装置，高温熔盐罐、输出装置可换热地相接，与所述低温熔盐罐内部连通；
所述传热介质输送管道中的传热介质以及高温熔盐罐中的储热介质为复合熔盐；
所述供热装置用于收集太阳能以传热介质输送管道中的传热介质；
所述传热介质输送管道上设置有循环泵，所述循环泵用于为所传热介质在所述传热介质输送管道中循环流动提供动力；
所述传热介质输送管道中的传热介质依次从供热装置中吸收热量，然后向高温熔盐罐、输出装置放热，使得一部分热量在高温熔盐罐中储存起来，一部分热量加热了输出装置中流经的水，释放热能之后的传热介质流到所述低温熔盐罐中；低温熔盐罐中的传热介质在循环泵的动力下流回到所述供热装置后开始下一个换热循环；
所述输出装置包括通过所述传热介质输送管道依次相连的蒸汽发生器和预热器；使用状态下传热介质经蒸汽发生器流出后进入所述预热器，最后回到供热装置或者传热介质缓冲容器中；所述蒸汽发生器用于吸收所述传热介质携带的热量后将被提供的热水加热成水蒸汽并输出；所述预热器用于向所述蒸汽发生器提供热水；所述预热器预热热水的热量部分或全部来源于流经的传热介质中的余热。
优选所述供热装置选自槽式、塔式、线性菲涅尔式采用太阳能光热发电聚集太阳能的装置。
所述供热装置至所述高温熔盐罐之间的传热介质输送管道上设置有阀1，在所述低温熔盐罐与所述供热装置之间的传热介质输送管道近供热装置一端设置有阀门2。
进一步地，根据权利要求3述的采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：还设置有一段能避开阀门2供热装置以及阀门1并将所述传热储热介质从所述低温熔盐罐直接输送到与所述高温熔盐罐连接的传热介质输送管道中的低温传热介质输送管道，所述低温传热介质输送管道上设置有阀门3。
所述传热储热介质为石英砂复合熔盐。
上述任一方法中，所述换热器还连接有除氧器。
综上，本发明具有以下几方面的优势：
1.本发明采用聚集的太阳能提供的热量作为热源，节能环保。可采用三种方式提供热源：槽式、塔式、线性菲涅尔式太阳能光热发电方式的镜场聚集太阳能。可根据不同的环境要求，选择不同的加热方式。
2.本发明利用熔盐传热储热，熔盐使用温度高，效率高，经济效益好，环保节能。储热材料优选利用本公司发明的复合熔盐，导热系数好，储热密度大。
3.本发明利用双罐进行储热，保证在没有阳光的时候也能持续的供蒸汽，提高了锅炉的利用率。

Claims (12)

1.一种采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：
包括传热介质输送管道，供热装置，高温熔盐罐、输出装置和低温熔盐罐；所述传热介质输送管道为可循环回路管道，依次与供热装置，高温熔盐罐、输出装置相接，与所述低温熔盐罐内部连通；
所述传热介质输送管道中的传热介质以及高温熔盐罐中的储热介质为复合熔盐；
所述供热装置用于收集太阳能以传热介质输送管道中的传热介质；
所述传热介质输送管道上设置有循环泵，所述循环泵用于为所述传热介质在所述传热介质输送管道中循环流动提供动力；
所述传热介质输送管道中的传热介质依次从供热装置中吸收热量，然后向高温熔盐罐、输出装置放热，使得一部分热量在高温熔盐罐中储存起来，一部分热量加热输出装置中流经的水，释放热能之后的传热介质流到所述低温熔盐罐中；低温熔盐罐中的传热介质在循环泵的动力下流回到所述供热装置后开始下一个换热循环；
所述输出装置包括通过所述传热介质输送管道依次相连的蒸汽发生器和预热器；使用状态下传热介质经蒸汽发生器流出后进入所述预热器，最后回到供热装置或者传热介质缓冲容器中；所述蒸汽发生器用于吸收所述传热介质携带的热量后将被提供的热水加热成水蒸汽并输出；所述预热器用于向所述蒸汽发生器提供热水；所述预热器预热热水的热量部分或全部来源于流经的传热介质中的余热。
2.根据权利要求1所述的采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：供热装置选自槽式、塔式、线性菲涅尔式采用太阳能光热发电聚集太阳能的装置。
3.根据权利要求1～2所述的采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：所述供热装置至所述高温熔盐罐之间的传热介质输送管道上设置有阀门1；在所述低温熔盐罐与所述供热装置之间的传热介质输送管道近供热装置一端设置有阀门2。
4.根据权利要求3述的采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：还设置有一段能避开阀门2供热装置以及阀门1并将所述传热介质从所述低温熔盐罐直接输送到与所述高温熔盐罐连接的传热介质输送管道中的低温传热介质输送管道，所述低温传热介质输送管道上设置有阀门3。
5.根据权利要求1～4任一所述的采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：所述传热/储热介质为石英砂复合熔盐。
6.根据权利要求1～5任一所述的采用熔盐传热储热的储能式太阳能蒸汽锅炉，其特征在于：所述预热器还连接有除氧器。
7.一种制备蒸汽的方法，其特征在于，采用如下储能式太阳能蒸汽锅炉对水进行加热并输出；
所述储能式太阳能蒸汽锅炉包括包括传热储热介质输送管，供热装置，高温熔盐罐、输出装置和低温熔盐罐；所述传热介质输送管道为可循环回路管道，依次与供热装置，高温熔盐罐、输出装置相接，与所述低温熔盐罐内部连通；
所述传热介质输送管道中的传热介质以及高温熔盐罐中的储热介质为复合熔盐；
所述供热装置用于收集太阳能以传热介质输送管道中的传热介质；
所述传热介质输送管道上设置有循环泵，所述循环泵用于为所传热介质在所述传热介质输送管道中循环流动提供动力；
所述传热介质输送管道中的传热介质依次从供热装置中吸收热量，然后向高温熔盐罐、输出装置放热，使得一部分热量在高温熔盐罐中储存起来，一部分热量加热了输出装置中流经的水，释放热能之后的传热介质流到所述低温熔盐罐中；低温熔盐罐中的传热介质在循环泵的动力下流回到所述供热装置后开始下一个换热循环；
所述输出装置包括通过所述传热介质输送管道依次相连的蒸汽发生器和预热器；使用状态下传热介质经蒸汽发生器流出后进入所述预热器，最后回到供热装置或者传热介质缓冲容器中；所述蒸汽发生器用于吸收所述传热介质携带的热量后将被提供的热水加热成水蒸汽并输出；所述预热器用于向所述蒸汽发生器提供热水；所述预热器预热热水的热量部分或全部来源于流经的传热介质中的余热。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述供热装置选自槽式、塔式、线性菲涅尔式采用太阳能光热发电聚集太阳能的装置。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述供热装置至所述高温熔盐罐之间的传热介质输送管道上设置有阀门1；在所述低温熔盐罐与所述供热装置之间的传热介质输送管道近供热装置一端设置有阀门2。
10.根据权利要求3述的方法，其特征在于：还设置有一段能避开阀门2供热装置以及阀门1并将所述传热介质从所述低温熔盐罐直接输送到与所述高温熔盐罐连接的传热介质输送管道中的低温传热介质输送管道，所述低温传热介质输送管道上设置有阀门3。
11.根据权利要求7～10任一所述的方法，其特征在于：所述传热/储热介质为石英砂复合熔盐。
12.根据权利要求6～11任一所述的方法，其特征在于：所述预热器还连接有除氧器。
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