CN107166758A - 节电型重力排盐式光热场及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节电型重力排盐式光热场，包括冷罐、热罐、经输盐管与冷罐和热罐构成回路的两组集热器以及排盐收集装置，所述的热罐和冷罐间设置有直通管，所述的直通管上设置有控制阀。本发明的集热器，由多个子槽式集热器构成，各集热管构成倾斜的通道，正常工作时，熔盐从低端流向高端并被各子槽式集热器逐步加热，满足后续的热电要求，当出现意外停机时，首先停止熔盐的主动输出，进入回收状态，利用倾斜的角度使熔盐回流回收，回收后管路内的熔盐集中进入收集罐并进行保温可进行统一处理，而且利用气压自底部压出，保证排出操作的便利性和安全性。

Description

节电型重力排盐式光热场及控制方法

技术领域

本发明涉及光热电技术领域，特别是涉及一种节电型重力排盐式光热场及控制方法。

背景技术

传统的槽式太阳能热发电系统为在太阳镜场布置集热器，集热器中的集热介质为导热油，因此，太阳镜场将太阳光汇聚到集热器中，从而将集热器中冷的导热油加热为高温导热油；从集热器输出的高温导热油流入到油水换热器，与冷却水进行热交换，将冷却水加热为过热蒸汽，从而驱动汽轮机做功发电；经油水换热器输出的冷的导热油被导热油循环泵重新输送回集热器中进行吸热。另外，当太阳光充足时，从集热器输出的高温导热油还部分输送到油盐换热器中，与储热介质熔融盐发生热交换，将熔融盐加热为高温熔融盐，并通过热储盐罐作为热源储存。由此可见，传统的槽式太阳能热发电系统，采用导热油作为集热介质，采用熔融盐作为蓄热介质，采用水蒸汽作为发电介质；由于导热油的温度上限为400度，从而制约了槽式太阳能热发电的蒸汽温度和压力参数，难以提高发电效率；另外，由于采用了三种介质，槽式太阳能热发电系统需要设置油盐换热器和油水换热器，增加了系统成本。

为解决上述问题，国际上也有研发机构开发采用熔融盐介质同时作为集热和蓄热介质的槽式太阳能热发电系统，然而，由于熔融盐的凝固点很高，因此，熔融盐非常容易凝固，从而为整个槽式太阳能热发电系统的循环带来灾难性事故。

CN105545618A公开了一种采用熔融盐介质的槽式太阳能热发电系统及热发电方法，系统包括槽式集热器、盐水换热器、汽轮发电机、低温蓄热罐、高温蓄热罐和排熔融盐系统；槽式集热器由多列独立的子槽式集热器组成，每个所述子槽式集热器由多个集热管按自下而上顺序串接；在每个所述子槽式集热器上开设至少一个排盐管路，该排盐管路的一端与所述子槽式集热器的腔体连通，该排盐管路的另一端连接储盐罐；在所述排盐管路靠近所述子槽式集热器的一端安装控制阀门；另外，每个所述子槽式集热器的底部还设置有进气口。

虽然上述技术实现了高温熔盐的排放，但是，多段集热管上分别增加排盐管路，导致系统结构复杂，成本高，而且不能保证排盐过程中不发生残留或凝固，而且在维修期间需要大量的电力进行保温，增加能耗。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种节电型重力排盐式光热场及其控制方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种节电型重力排盐式光热场，包括冷罐、热罐、经输盐管与冷罐和热罐构成回路的两组集热器以及排盐收集装置，所述的集热器包括依次串联的多个子槽式集热器，所述的子槽式集热器包括反射镜和集热管以及用以感测集热管内熔盐温度的温度传感器，所述的集热管均与水平面保持夹角倾斜设置，位于高点侧的输盐管上旁接有进气机构，位于低点侧输盐管处设置有所述的排盐收集装置；

所述的热罐和冷罐间设置有直通管，所述的直通管上设置有控制阀；

所述的排盐收集装置包括位于低点侧输盐管排盐管路，与所述的排盐管路对应的收集罐，所述的收集罐包括深入罐体内底部的且与排盐管路对接的输送管，以及气口，与所述的气口对应的气压排盐机构。

所述的气口处设置有三通阀，三通阀的其中一个阀口与所述的气压排盐机构连通。

所述的气压排盐机构包括氮气压力源，与所述的氮气压力源对应的管道式气体加热机构。

还包括用以承载所述的收集罐的运输车，所述的运输车上设置有举升架。

倾斜设置角度在4°-10°。

一种重力排盐型槽式集热器的控制方法，其特征在于，

停止对外输出热，高温熔盐经直通管直接进入冷罐，将热罐和冷罐的温度均达到温度上限，

开启排盐管路和进气机构，将输送管与排盐管路对接；

在重力下集热管和输盐管中的熔盐回流然后经排盐管路排出，熔盐进入收集罐内，同时气口进行排气；

将存储有熔盐的收集罐连通至冷罐或热罐，启动气压排盐机构将收集罐内熔盐压出。

在排盐前还有散焦步骤，以及将热罐内熔盐储量达到最大的步骤，所述的散焦是指同步旋转各子槽式收集器使其开口朝下。

当高温熔盐排放流量减小或者预定时间后，从高端向低端逐步抬高各子槽式收集器的集热管的高度。

当因集热管内熔盐减少导致温度降低超过低温阈值时，启动对集热管和输盐管的电加热，当冷罐内熔盐温度降低时，将热罐中的高温熔盐直接经直通管泵入冷罐。

在所述的气压排盐过程中还包括启动对氮气压力源进行加热的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的集热器，由多个子槽式集热器构成，各集热管构成倾斜的通道，正常工作时，熔盐从低端流向高端并被各子槽式集热器逐步加热，满足后续的热电要求，当出现意外停机时，首先停止熔盐的主动输出，进入回收状态，利用倾斜的角度使熔盐回流回收，回收后管路内的熔盐集中进入收集罐并进行保温可进行统一处理，而且利用气压自底部压出，保证排出操作的便利性和安全性。通过直通管的设置，在维修前可以增大冷罐和热罐内熔盐的温度，而且尽量增加热罐内熔盐的存储量，打破常规循环态的分布，这就能积聚更多的热量，能在一段时间内利用积存的热量保证熔盐不固化。

附图说明

图1所示为本发明的光热装置的结构示意图；

图2所示为集热管的结构示意图。

图3所示为本发明的光场的电加热装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，本发明公开了一种节电型重力排盐式光热场，包括冷罐、热罐、经输盐管与冷罐和热罐构成回路的两组槽式集热器以及排盐收集装置，所述的槽式集热器包括依次串联多个，如四个或6个子槽式集热器，所述的子槽式集热器包括反射镜和集热管1以及用以感测集热管内熔盐温度的温度传感器，所述的集热管均与水平面保持夹角倾斜设置，位于高点侧的输盐管上旁接有进气机构2，所述的排盐收集装置包括位于低点侧输盐管排盐管路3，与所述的排盐管路对应的收集罐7，所述的收集罐包括深入罐体内底部的且与排盐管路对接的输送管8，以及气口，与所述的气口对应的气压排盐机构，采用最低端一个收集罐，做到了集中收存，而且保温设计，便于收集罐内熔盐进一步回流至冷罐或热罐。其中，一个光场有两组分别串联的多个子槽式集热器构成，两组子槽式集热器一端分别和热罐、冷罐连接，另一端经连接管连通构成整个回路。所述的热罐和冷罐间设置有直通管9，所述的直通管上设置有控制阀。热罐的熔盐泵泵出的高温熔盐可直接通过直通管进入冷罐。

本发明的集热器，由多个子槽式集热器构成，各集热管构成倾斜的通道，正常工作时，熔盐从低端流向高端并被各子槽式集热器逐步加热，满足后续的热电要求，当出现意外停机时，首先停止熔盐的主动输出，进入回收状态，利用倾斜的角度使熔盐回流回收，同时，因为回流时高温盐向低温端流动，能有效集热管中熔盐的温度，提高热利用效率，减少中间凝固的可能。本发明利用倾斜的角度使熔盐回流回收，回收后管路内的熔盐集中进入收集罐并进行保温可进行统一处理，而且利用气压经输送管自底部压出，保证排出操作的便利性和安全性。通过直通管的设置，在维修前可以增大冷罐和热罐内熔盐的温度，而且尽量增加热罐内熔盐的存储量，打破常规循环态的分布，这就能积聚更多的热量，能在一段时间内利用积存的热量保证熔盐不固化。

具体说，为防止回流过程中熔盐凝固，同时也便于初始时对管道进行加热，所述的集热管相对所述的反射镜绝缘设置且各子槽式集热器的集热管相互电连接，两端的输盐管上分别缠绕有伴热带且接地，各集热管与加热电源保持电连通。对集热管采用串联，如利用金属软管进行连接，保持各集热管串联以便进行统一加热的同时，赋予两相邻集热管间可发生一定的相对转动容差性，有效提高了整体的控制效果。即。所述的多个子槽式集热器通过金属软管或者旋转接头等进行连接，采用多段设置，便于独立分别追踪驱动控制，多个子槽式集热器串行设置，熔盐在各段集热管流动过程中逐步被加热以实现预定的温度要求。

其中，倾斜设置角度在4°-10°，如5°-8°，优选为6°，以有效利用重力进行排盐，所述的槽式集热器设置在斜坡上或者高度依次变化的架台上以使各子槽式集热器的集热管保持相同倾角或者由底端向高端倾角逐步增大设置。即，本发明的槽式集热器，将各级集热管呈倾斜设置，可采用各子槽式集热器同轴式倾斜设计，也可以采用各子槽式集热器的集热管呈阶梯式设置。

当出现问题，停止各子槽式集热器的熔盐流动驱动时，即整体停机后，本发明的重力排盐型槽式集热器的排盐方法，开启排盐管路和进气机构，在重力下集热管和输盐管中的熔盐回流然后经排盐管路排出，排出的熔盐进入收集罐内，同时气口进行排气；将存储有熔盐的收集罐连通至冷罐或热罐，启动气压排盐机构将收集罐内熔盐压出。

其中，所述的气压排盐机构包括氮气压力源，与所述的氮气压力源对应的管道式气体加热机构。利用气压将熔盐压出，提高使用安全性，而且氮气能有效保护熔盐的稳定性，同时，在进行气压排盐的同时，利用管道式气体加热机构将气体加热至高温，如熔盐凝固点以上，能有效保证排盐的顺畅性，避免排盐过程固化。

利用温度高的熔盐向温度低的熔盐流动，温度低的首先排出，有效减少管内凝固的现象，在进行维修保养之前，首选停止对外输出热，高温熔盐经直通管直接进入冷罐，将热罐和冷罐的温度均达到温度上限，然后，为避免排盐过程中，因集热管内熔盐减少导致温度超过高温阈值时，在初始时首先将各子槽式集热器进行散焦。所述的散焦是指同步旋转各子槽式收集器使其开口朝下，即与竖直方面夹角为120°，有效防止过程中温度过高导致的汽化，甚至爆管等不良。因为排盐过程中几乎不再吸收光热，当集热管内温度降低低于低温阈值时，则启动电加热和电伴热以保持管内温度。而且为防止冷罐内温度过低，在维修之前减少直通管的流量，使部分冷罐内的熔盐积聚在热罐内以高温熔盐的形态存在，即将热罐内熔盐储量达到最大的步骤。在维修期间，当冷罐内熔盐温度降低时，将热罐中的高温熔盐直接经直通管泵入冷罐。

进一步地，当高温熔盐排放流量减小或者预定时间后，排放速度会降低，此时依次控制各子槽式集热器旋转从高端向低端逐步回转，即抬高各子槽式收集器的集热管的高度。即在有倾角的同时，增大两个相邻子槽式集热器的高度差，能进一步提高排放速度，即排放到最后时各子槽式集热器成台阶状分布。

本发明在所述的气压排盐过程中还包括启动对氮气压力源进行加热的步骤。在进行气压排盐的同时，利用管道式气体加热机构将气体加热至高温，如熔盐凝固点以上，能有效保证排盐的顺畅性，避免排盐过程固化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种节电型重力排盐式光热场，其特征在于，包括冷罐、热罐、经输盐管与冷罐和热罐构成回路的两组集热器以及排盐收集装置，所述的集热器包括依次串联的多个子槽式集热器，所述的子槽式集热器包括反射镜和集热管以及用以感测集热管内熔盐温度的温度传感器，所述的集热管均与水平面保持夹角倾斜设置，位于高点侧的输盐管上旁接有进气机构，位于低点侧输盐管处设置有所述的排盐收集装置；

所述的热罐和冷罐间设置有直通管，所述的直通管上设置有控制阀；

所述的排盐收集装置包括位于低点侧输盐管排盐管路，与所述的排盐管路对应的收集罐，所述的收集罐包括深入罐体内底部的且与排盐管路对接的输送管，以及气口，与所述的气口对应的气压排盐机构。

2.如权利要求1所述的节电型重力排盐式光热场，其特征在于，所述的气口处设置有三通阀，三通阀的其中一个阀口与所述的气压排盐机构连通。

3.如权利要求2所述的节电型重力排盐式光热场，其特征在于，所述的气压排盐机构包括氮气压力源，与所述的氮气压力源对应的管道式气体加热机构。

4.如权利要求1所述的节电型重力排盐式光热场，其特征在于，还包括用以承载所述的收集罐的运输车，所述的运输车上设置有举升架。

5.如权利要求1所述的节电型重力排盐式光热场，其特征在于，倾斜设置角度在4°-10°。

6.一种如权利要求1所述的重力排盐型槽式集热器的控制方法，其特征在于，

停止对外输出热，高温熔盐经直通管直接进入冷罐，将热罐和冷罐的温度均达到温度上限，

开启排盐管路和进气机构，将输送管与排盐管路对接；

在重力下集热管和输盐管中的熔盐回流然后经排盐管路排出，熔盐进入收集罐内，同时气口进行排气；

将存储有熔盐的收集罐连通至冷罐或热罐，启动气压排盐机构将收集罐内熔盐压出。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在排盐前还有散焦步骤，以及将热罐内熔盐储量达到最大的步骤，所述的散焦是指同步旋转各子槽式收集器使其开口朝下。

8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，当高温熔盐排放流量减小或者预定时间后，从高端向低端逐步抬高各子槽式收集器的集热管的高度。

9.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，当因集热管内熔盐减少导致温度降低超过低温阈值时，启动对集热管和输盐管的电加热，当冷罐内熔盐温度降低时，将热罐中的高温熔盐直接经直通管泵入冷罐。

10.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在所述的气压排盐过程中还包括启动对氮气压力源进行加热的步骤。