CN105423258A - 一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器 - Google Patents

一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器 Download PDF

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Abstract

一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，包括太阳能反射装置和蒸汽发生器，在蒸汽发生器中，上锅筒的下面有下锅筒，两侧对称设置有熔融盐箱，每侧的熔融盐箱上面有可把太阳能反射装置反射来的太阳光聚焦到熔融盐箱的复合抛物面反射镜；在上锅筒上面接有蒸汽出口和补水管道接口，每侧分别接有上升管和热管，其中，上升管由上向下贯穿同侧的熔融盐箱接通下锅筒，热管伸入同侧的熔融盐箱里，在上锅筒的底部接有下降管与下锅筒连通；熔融盐箱两端的熔融盐出口和熔融盐进口经熔融盐管道连通，其中，熔融盐管道上安装有熔融盐泵。本发明的蒸汽发生器能放置在地面上，且结构紧凑，成本低，启动快速。

Description

一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器
技术领域
本发明涉及一种熔融盐蒸汽发生器，尤其涉及利用复合抛物面聚光产生的蒸汽作为太阳能中高温热利用领域中的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器。
背景技术
太阳能中高温热利用领域中的一个重要关键的技术,就是蒸汽的发生。已知技术中，专利申请号201410535919.0的中国专利申请公开一种太阳能中高温环路热管蒸汽发生器，适用于槽式太阳能DSG技术。专利申请号201310723516.4的中国专利公开了远程防爆太阳能蒸汽发生器，实现智能远程防爆。专利申请号200810198461.9和专利申请号200910193410.1的中国专利申请分别公开了熔融盐套管式、熔融盐管壳式蒸汽发生装置及方法。专利申请号201410617927.X的中国专利公开了一种利用熔融盐储能进行火电站改造的方法及其装置，实现峰谷发电或供暖。专利申请号201110311489.0的中国专利公开了一种光热发电熔融盐储能系统过热蒸汽发生装置。以上已知技术涉及的蒸汽发生器,其蒸汽的产生与太阳能聚热、熔融盐储热传热是通过不同分离的设备或系统实现,没有涉及太阳能聚光、储热及蒸汽发生三方面一体化，同时涉及的太阳能聚光集热都是槽式或一次塔式。而本发明涉及的熔融盐蒸汽发生器，是太阳能聚光、储热及蒸汽发生三方面一体化于整体设备，同时太阳能聚光方式是二次塔反射和复合抛物面太阳能聚光。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，它集太阳能聚光、储热及蒸汽发生三方面于一整体，结构紧凑，并能实现在阴天、阴雨等太阳辐射比较差的天气时还能产生蒸汽。
本发明提供的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，包括太阳能反射装置和蒸汽发生器，在蒸汽发生器中，上锅筒的下面有下锅筒，两侧对称设置有熔融盐箱，每侧的熔融盐箱上面有可把太阳能反射装置反射来的太阳光聚焦到熔融盐箱的复合抛物面反射镜；在上锅筒上面接有蒸汽出口和补水管道接口，每侧分别接有上升管和热管，其中，上升管由上向下贯穿同侧的熔融盐箱接通下锅筒，热管伸入同侧的熔融盐箱里，在上锅筒的底部接有下降管与下锅筒连通；熔融盐箱两端的熔融盐出口和熔融盐进口经熔融盐管道连通，其中，熔融盐管道上安装有熔融盐泵。
上述中，太阳能反射装置由定日镜和可将太阳光反射到复合抛物面反射镜的二次曲面反射镜组成，其中，二次曲面反射镜安装在中央塔上。
上述中，上锅筒和下锅筒分别卧式放置，它们的轴线平行且位于同一垂面上。
上述中，在上锅筒里面对应蒸汽出口的位置设置有汽水分离挡板。
上述中，复合抛物面反射镜由四块反射镜组件组成，其中，两相对的反射镜组件为抛物面型，另相对的两反射镜组件为平面型。
上述中，每块反射镜组件均由外层的反射镜支撑层、中层的反射镜和里层的透明保护层三层构成。
上述中，在上锅筒的一侧还接有液位计接口。
上述中，在上锅筒上面还接有压力接口、温度接口和安全阀门接口。
上述中，上升管和热管沿上锅筒的轴向交替排列。
上述中，在下锅筒底部设置有下锅筒支座，在熔融盐箱的底部设置有熔融盐箱支座。
本发明有如下的特点：
1、蒸汽发生器和太阳能反射装置为分体结构，主体部分可放置在地面上，不需要放置在太阳能反射装置的中央塔上，可以减轻塔的重量，减低成本。
2、蒸汽发生器结构紧凑，集太阳能聚光、储热及蒸汽发生三方面于一整体。
3、同时采用自然循环和热管传热的方式。自然循环传热有利于熔融盐蒸汽发生器的安全，热管传热有利于熔融盐蒸汽发生器的快速启动。
4、蒸汽发生器结构紧凑，可减低成本及提高安全，快速启动的熔融盐蒸汽发生器。其同时具有太阳能聚光、储热及蒸汽发生三方面能力，并能实现连续供饱和蒸汽。
附图说明
图1为本发明的立体示意图。
图2为本发明的蒸汽发生器的立体示意图。
图3为图2的正视图。
图4为图2的侧视图。
图5为本发明的熔融盐箱及复合抛物面反射镜的结构示意图。
图6为复合抛物面反射镜的剖面的结构示意图。
图7为本发明的热管与上升管的关系排列示意图。
具体实施方式
参照图1至图7，本发明提供的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，包括太阳能反射装置和蒸汽发生器，在蒸汽发生器中，上锅筒3的下面有下锅筒1，上锅筒3和下锅筒1分别卧式放置，它们的轴线平行且位于同一垂面上，上锅筒3的两侧对称设置有熔融盐箱2，每侧的熔融盐箱2上面有可把太阳能反射装置反射来的太阳光聚焦到熔融盐箱2的复合抛物面反射镜4；在上锅筒3上面接有蒸汽出口21、压力接口23、温度接口22、安全阀门接口20和补水管道接口19，一侧接有液位计接口24，每侧分别接有上升管18和热管31，其中，上升管18由上向下贯穿同侧的熔融盐箱2接通下锅筒1，热管31伸入同侧的熔融盐箱2里，在上锅筒3的底部接有下降管16与下锅筒1连通；熔融盐箱2两端的熔融盐出口17和熔融盐进口25经熔融盐管道12连通，熔融盐管道12上安装有熔融盐泵13。
熔融盐箱2的主要作用是盛装熔融盐，提供高温熔融盐与上升管18的换热场所，熔融盐从熔融盐箱进口17进入,并被反射入的高温太阳能加热，高温熔融盐和熔融盐箱2里的上升管18中的水进行换热后，从熔融盐箱出口25流出，又重新回到熔融盐进口17。上锅筒3、下锅筒1、上升管18和下降管16形成一个不断自然循环回路系统，上升管18贯穿熔融盐箱2的部分可以添加翅片等与熔融盐进行强化换热，下降管31并不贯穿熔融盐箱2，熔融盐传热到熔融盐箱2中的上升管18，使上升管18内产生汽液两相流，上升管18与下降管16产生压差，形成自然循环，蒸汽不断上升到上锅筒3。
如图1所示，太阳能反射装置由定日镜5和可将太阳光反射到复合抛物面反射镜4的二次曲面反射镜6组成，其中，二次曲面反射镜6安装在中央塔7上。中央塔上的二次曲面反射镜6可将二次反射来的太阳能经复合抛物面反射镜4再反射入熔融盐箱2，加热熔融盐。
如图6所示，复合抛物面反射镜4由四块反射镜组件组成，其中，两相对的反射镜组件为抛物面型，另相对的两反射镜组件为平面型。每块反射镜组件均由外层的反射镜支撑层29、中层的反射镜28和里层的透明保护层27三层构成。透明保护层27起到对反射镜28的抗风沙及抗盐雾腐蚀的保护作用，反射镜28主要是反射太阳光，反射镜支撑层29是保证整个复合抛物面反射镜4的强度以及刚度能满足抗一定风载的要求。
如图7所示，在上锅筒3里面对应蒸汽出口21的位置设置有汽水分离挡板30，起到汽液分离的作用。
如图5和图7所示，上升管18和热管31沿上锅筒3的轴向交替排列，图中显示的是，上升管18有3条，热管31有2条，由上升管18开始交替排列，上升管16和热管31均形成有冷凝段和蒸发段两段，其蒸发段和冷凝段都可以添加翅片等进行强化换热。热管31的蒸发段通过熔融盐箱孔口26埋入在熔融盐箱2中，上升管16通过上下的熔融盐箱孔口26贯穿熔融盐箱2与下锅筒1接通，位于熔融盐箱2的一段为蒸发段，上升管16和热管31的冷凝段在上锅简3中。高温熔融盐通过与热管31的蒸发段换热，直接把高温熔融盐的热量传递给上锅简3的水，使其在上锅筒3中的大空间沸腾。热管31的工作温度为300℃-600℃。
如图2和图3所示，在下锅筒1底部设置有下锅筒支座14，在熔融盐箱2的底部设置有熔融盐箱支座15，用于支承相应的部件。
如图1、图2所示，蒸汽出口21经蒸汽管8接发电子系统10，蒸汽管8上安装有阀门9，补水管道接口19接补水子系统11，压力接口23、温度接口22和安全阀门接口20分别接压力表、温度计和安全阀，液位计接口24接液位计。
具体工作过程如下：
聚光过程：
通过定日镜5组成的太阳能聚光场自动跟踪太阳，把太阳光反射到中央塔7上的二次曲面反射镜6，二次曲面反射镜6反射太阳光到复合抛物面反射镜4，复合抛物面反射镜4进一步把反射来的太阳光聚焦到熔融盐箱2中用来加热熔融盐。
产蒸汽过程：
通过熔融盐泵13不断地把熔融盐从熔融盐进口17进入熔融盐箱2，被复合抛物面反射镜4高聚焦来的太阳能加热。熔融盐把太阳能储热的同时，也通过传热到熔融盐箱2中的上升管18，然后从熔融盐出口25流出，不断循环。熔融盐传热到上升管18内，使上升管18内产生汽液两相流，上升管18与下降管16产生压差，形成自然循环，蒸汽不断上升到上锅筒3。同时热管31把熔融盐箱2内的熔融盐热量传递到上锅筒3，直接加热其中的水来产生蒸汽，经汽水分离挡板30后，高温高压的蒸汽经蒸汽管8，再经蒸汽控制阀9调节流量进入到发电子系统10进行发电，或也可以用于供暖和工业产生。所需的补水，是通过补水子系统11补进上锅筒3中。
储能析能过程：
当白天有良好的直射太阳光时，产蒸汽的同时也进行储能，多余的能量通过熔融盐箱2的熔融盐的显热来储存。当晚上或阴雨天气时，通过熔融盐泵13把熔融盐从熔融盐箱2中循环起来，析能传热到上升管18内，同时热管31也直接把高温熔融盐的热量传递给上锅简3的水加热产生蒸汽。

Claims (10)

1.一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，包括太阳能反射装置和蒸汽发生器，其特征在于，在蒸汽发生器中，上锅筒的下面有下锅筒，两侧对称设置有熔融盐箱，每侧的熔融盐箱上面有可把太阳能反射装置反射来的太阳光聚焦到熔融盐箱的复合抛物面反射镜；在上锅筒上面接有蒸汽出口和补水管道接口，每侧分别接有上升管和热管，其中，上升管由上向下贯穿同侧的熔融盐箱接通下锅筒，热管伸入同侧的熔融盐箱里，在上锅筒的底部接有下降管与下锅筒连通；熔融盐箱两端的熔融盐出口和熔融盐进口经熔融盐管道连通，其中，熔融盐管道上安装有熔融盐泵。
2.根据权利要求1所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，太阳能反射装置由定日镜和可将太阳光反射到复合抛物面反射镜的二次曲面反射镜组成，其中，二次曲面反射镜安装在中央塔上。
3.根据权利要求1所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，上锅筒和下锅筒分别卧式放置，它们的轴线平行且位于同一垂面上。
4.根据权利要求1所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，在上锅筒里面对应蒸汽出口的位置设置有汽水分离挡板。
5.根据权利要求1所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，复合抛物面反射镜由四块反射镜组件组成，其中，两相对的反射镜组件为抛物面型，另相对的两反射镜组件为平面型。
6.根据权利要求5所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，每块反射镜组件均由外层的反射镜支撑层、中层的反射镜和里层的透明保护层三层构成。
7.根据权利要求1所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，在上锅筒的一侧还接有液位计接口。
8.根据权利要求1所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，在上锅筒上面还接有压力接口、温度接口和安全阀门接口。
9.根据权利要求1或3所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，上升管和热管沿上锅筒的轴向交替排列。
10.根据权利要求1所述的一种复合抛物面太阳能聚光式熔融盐蒸汽发生器，其特征在于，在下锅筒底部设置有下锅筒支座，在熔融盐箱的底部设置有熔融盐箱支座。
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