CN107939623A - 带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置，由多面定日镜组成的定日镜场(1)，定日镜场(1)将太阳光聚焦到高位布置的水工质吸热器(2)受热面上，其特征在于，所述的塔式热发电装置还包括水工质吸热器(2)、熔融盐储热系统、汽轮发电机系统和蒸汽蓄热器(17)；水工质吸热器(2)高位布置，将定日镜场(1)聚焦的太阳辐射能转换为水工质吸热器(2)受热面内工质的热能；熔融盐储热系统将水工质吸热器(2)出口多余的过热蒸汽热能存储在熔融盐系统中，在汽轮机(11)进口蒸汽不足的情况下，产生过热蒸汽进行补充；汽轮发电机系统实现过热蒸汽热能到电能的转换；蒸汽蓄热器将熔融盐充热换热器(3)出口低参数蒸汽再利用。

Description

带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置
技术领域
本发明涉及一种带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置。
背景技术
太阳能热发电系统受到太阳能非连续性的影响，依靠自身系统组成无法实现连续运行模式。系统频繁启停，严重影响了太阳能热发电系统运行的经济性和安全性，所以有必要配套储热系统，将热能存储在储热系统中，在晚上或阴雨天没有太阳辐照的时候，供给太阳能热发电系统保持运行状态，实现系统的连续运行，提高系统的可用性。
现有太阳能热发电系统可以采用水工质同时作为吸热器吸热工质和储热工质的技术路线。优点是吸热、储热采用同一工质，吸热器运行参数与燃煤电站成熟设备参数相近。但是由于蒸汽储热需要的储热系统有高温、高压、储热装置体积庞大等问题，所以广泛推广有一定困难；如果太阳能热发电系统采用熔融盐作为吸热器吸热工质和储热工质的技术路线，其优点是储热系统体积较小，工作压力较低。但熔融盐吸热器存在高温腐蚀等问题，需要设计新型熔融盐吸热器才能满足要求。
国内外关于太阳能热发电系统的现有设计方案，很难同时实现吸热和储热系统的优化设计目标。
发明内容
本发明的目的是克服太阳能塔式热发电系统中水工质无法同时实现吸热和储热的缺点，提出一种带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置。
为实现所述的发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置，包括：定日镜场、水工质吸热器、熔融盐储热系统、汽轮发电机系统和蒸汽蓄热器。熔融盐储热系统将吸热器出口多余的过热蒸汽热能存储在熔融盐系统中，在汽轮机进口蒸汽不足的情况下，产生过热蒸汽进行补充；汽轮发电机系统实现过热蒸汽热能到电能的转换；蒸汽蓄热器将熔融盐充热换热器出口低参数蒸汽再利用。
所述的定日镜场由多面定日镜组成，将太阳光聚焦到高位布置的吸热器受热面上。
所述的水工质吸热器高位布置，将定日镜场聚焦的太阳辐射能转换为水工质吸热器受热面内工质的热能。
熔融盐储热系统将吸热器出口多余的过热蒸汽热能存储在熔融盐系统中，在汽轮机进口蒸汽不足的情况下，产生过热蒸汽进行补充。
汽轮发电机系统实现过热蒸汽热能到电能的转换。
蒸汽蓄热器将熔融盐充热换热器出口低参数蒸汽再利用。
所述的熔融盐储热系统包括熔融盐充热/放热换热器、蒸汽发生器、蒸汽过热器、给水预热器、冷盐罐、热盐罐冷盐泵、热盐泵、熔融盐管道、蒸汽过热器、蒸汽发生器，以及给水预热器。所述的熔融盐充热/放热换热器、蒸汽发生器、蒸汽过热器和给水预热器位于水平地面。冷盐罐和热盐罐位于地坑内。冷盐罐顶部出口连接有冷盐泵，冷盐泵连接到熔融盐充热/放热换热器盐侧进口，然后通过熔融盐管道连接到热盐罐。热盐罐的顶部出口布置有热盐泵，热盐泵依次连接蒸汽过热器、蒸汽发生器和给水预热器，然后连接到冷盐罐。
所述的汽轮发电机系统位于水平地面，由汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵组成。发电机与汽轮机同轴布置。汽轮机的出口连接到凝汽器，凝汽器的出口布置有凝结水泵。凝结水泵的出口布置有除氧器，除氧器的出口布置有给水泵，给水泵通过管道连接到高位布置的吸热器。
所述的蒸汽蓄热器位于水平地面。蒸汽蓄热器布置在熔融盐充热换热器的蒸汽侧出口。
太阳光通过定日镜场将光反射聚焦到高位布置的水工质吸热器上。水工质吸收聚焦太阳能由水变为高温蒸汽，高温蒸汽可直接送入汽轮发电机系统发电，也可以送入熔融盐充热/放热换热器。冷盐罐内温度较低的熔盐通过冷盐泵进入熔融盐充热/放热换热器吸热后，进入热盐罐，将热量存储在融熔盐热盐罐内。换热后的高温蒸汽变成低温蒸汽，送入蒸汽蓄热器进行热量储存。当汽轮发电机系统需要高温蒸汽时，将融熔盐热盐罐内的热盐通过热盐泵送入熔融盐充热/放热换热器，将热量传递给来自蒸汽蓄热器的低温蒸汽，产生高温蒸汽送入汽轮发电机发电。
本发明具有以下特征：
1、吸热器采用水工质，可以将吸热器出口高温、高压的过热蒸汽直接送入汽轮发电机组发电。
2、水工质吸热器出口过热蒸汽除供应汽轮机发电以外，多余的过热蒸汽可以通过熔融盐储热系统将热能存储在高温盐罐中，以便在过热蒸汽不足的时候，通过蒸汽过热器、蒸汽发生器和给水预热器产生过热蒸汽送入汽轮发电机组发电。
3、熔融盐充热/放热换热器进口为吸热器出口的高温高压蒸汽，经过换热器换热后，蒸汽参数降低，出口的低参数蒸汽可以存储在蒸汽蓄热器中，供加热除氧器或给公用系统提供蒸汽，实现太阳能热发电系统的灵活调节。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图，图中：1定日镜场、2水工质吸热器、3熔融盐充热/放热换热器、4冷盐罐、5热盐罐、6冷盐泵、7热盐泵、8蒸汽过热器、9蒸汽发生器、10给水预热器、11汽轮机、12发电机、13凝汽器、14凝结水泵、15除氧器、16给水泵、17蒸汽蓄热器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，本发明一种带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置包括：定日镜场、水工质吸热器、熔融盐储热系统、汽轮发电机系统和蒸汽蓄热器。
定日镜场1由多面定日镜组成。将太阳光聚焦到高位布置的水工质吸热器2的受热面上。
水工质吸热器2高位布置，将定日镜场聚焦的太阳辐射能转换为吸热器受热面内工质的热能。
熔融盐充热/放热换热器3、冷盐罐4、热盐罐5、冷盐泵6、热盐泵7、蒸汽过热器8、蒸汽发生器9、给水预热器10组成熔融盐储热系统，将水工质吸热器2出口多余的过热蒸汽热能存储在熔融盐系统中，实现在汽轮机11进口蒸汽不足的情况下，产生过热蒸汽进行补充的储热功能。所述的熔融盐充热/放热换热器3、蒸汽发生器9、蒸汽过热器8和给水预热器10位于水平地面。冷盐罐4和热盐罐5位于地坑内。冷盐罐4顶部出口连接有冷盐泵6，冷盐泵6连接到熔融盐充热/放热换热器3的盐侧进口，然后通过熔融盐管道连接到热盐罐5。热盐罐5的顶部出口布置有热盐泵7，热盐泵7依次连接蒸汽过热器8、蒸汽发生器9和给水预热器10，再连接到冷盐罐4。
汽轮机11、发电机12、凝汽器13、凝结水泵14、除氧器15、给水泵16组成汽轮发电系统，实现过热蒸汽热能到电能的转换。所述的汽轮发电机系统位于水平地面，由汽轮机11、发电机12、凝汽器13、凝结水泵14、除氧器15和给水泵16组成。发电机12与汽轮机11同轴布置。汽轮机11的出口连接到凝汽器13，凝汽器13的出口布置有凝结水泵14。凝结水泵14的出口布置有除氧器15，除氧器15的出口布置有给水泵16，给水泵16通过管道连接到高位布置的吸热器2。
蒸汽蓄热器17实现将熔融盐充热/放热换热器3出口低参数蒸汽再利用的功能。可以提供除氧器加热和公用蒸汽系统所需蒸汽，实现太阳能热发电系统的灵活调度。
本发明的工作过程如下：
定日镜场1中的多面定日镜跟踪太阳，将太阳光聚焦到高位布置的水工质吸热器2的受热面上，产生过热蒸汽，将太阳能转换为吸热器受热面内工质的热能。水工质吸热器2出口过热蒸汽一路送到汽轮发电机组，在汽轮机11内将过热蒸汽热能转换为汽轮机轴的动能，并传递到同轴的发电机12，将动能转换为电能。做功后的蒸汽排入凝汽器13，成为凝结水，通过凝结水泵14送入除氧器15进行热力除氧，然后通过给水泵16送入水工质吸热器2，再次进行循环吸热过程。
水工质吸热器2出口的过热蒸汽也可以送到熔融盐储热系统中。在熔融盐充热换热器3中将过热蒸汽热能转换为熔融盐热能，换热后的低参数蒸汽送入蒸汽蓄热器17，可以作为除氧器加热和公用蒸汽系统所需的热源。
冷盐罐4中的冷盐经过冷盐泵6送入熔融盐充热换热器3中，吸收过热蒸汽热能，加热后的熔融盐送入热盐罐5储存。当汽轮机11需要补充过热蒸汽时，热盐通过热盐泵7依次通过蒸汽过热器8、蒸汽发生器9和给水预热器10产生过热蒸汽，实现熔融盐储热系统的放热功能。

Claims (3)

1.一种带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置，所述的装置包括由多面定日镜组成的定日镜场(1)，定日镜场(1)将太阳光聚焦到高位布置的水工质吸热器(2)受热面上，其特征在于：所述的塔式热发电装置还包括水工质吸热器(2)、熔融盐储热系统、汽轮发电机系统和蒸汽蓄热器；水工质吸热器(2)高位布置，将定日镜场(1)聚焦的太阳辐射能转换为水工质吸热器(2)受热面内工质的热能；熔融盐储热系统将水工质吸热器(2)出口多余的过热蒸汽热能存储在熔融盐系统中，在汽轮机(11)进口蒸汽不足的情况下，产生过热蒸汽进行补充；汽轮发电机系统实现过热蒸汽热能到电能的转换；蒸汽蓄热器(17)将熔融盐充热换热器(3)出口低参数蒸汽再利用。
2.根据权利要求1所述的带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置，其特征在于：所述的熔融盐充热/放热换热器(3)、蒸汽发生器(9)、蒸汽过热器(8)和给水预热器(10)位于水平地面；冷盐罐(4)和热盐罐(5)位于地坑内；冷盐罐(4)顶部出口连接有冷盐泵(6)，冷盐泵(6)连接到熔融盐充热/放热换热器(3)的盐侧进口，然后通过熔融盐管道连接到热盐罐(5)；热盐罐(5)的顶部出口布置有热盐泵(7)，热盐泵(7)依次连接蒸汽过热器(8)、蒸汽发生器(9)和给水预热器(10)，再连接到冷盐罐(4)。
3.根据权利要求1所述的带熔融盐储热的太阳能水工质塔式热发电装置，其特征在于：所述的汽轮发电机系统位于水平地面，由汽轮机(11)、发电机(12)、凝汽器(13)、凝结水泵(14)、除氧器(15)和给水泵(16)组成；发电机(12)与汽轮机(11)同轴布置；汽轮机(11)的出口连接到凝汽器(13)，凝汽器(13)的出口布置有凝结水泵(14)；凝结水泵(14)的出口布置有除氧器(15)，除氧器(15)的出口布置有给水泵(16)，给水泵(16)通过管道连接到高位布置的吸热器(2)。
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