CN108458329A - 一种采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，包括用于将水蒸发形成汽水混合物的蒸发器，用于对汽水混合物进行汽水分离产生饱和蒸汽的汽包，用于加热饱和蒸汽产生过热蒸汽的过热器，以及用于产生再热蒸汽的再热器；其中，过热器壳程入口、再热器壳程入口和蒸发器壳程入口至少接入一个冷熔盐调节管道，冷熔盐调节管道连接冷熔盐储罐。该系统适应负荷和压力范围大，满足太阳能光热电厂在多云、阴雨或夜晚等工况下稳定运行，减少电厂停机工况的发生，显著提升电厂的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统。
技术背景
国家发改委、能源局发布了《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》(发改基础[2016]2795号)，提出了非石化能源跨越发展行动，到2030年非石化能源发电量占全部发电量的比重争取要达到50％。目前阶段，光热发电项目的工程造价约2.5-3万元/kW，预计到2020年，工程造价会降低至1.5万元/kW，届时，上网电价会降低至0.75元/kWh以下。截止2030年光热发电总装机容量比例达17％(总装机容量30亿kW)，总发电量达9％(总发电量10亿kWh)。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统。
为了达到上述目的，本发明提供了一种采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，包括用于将水蒸发形成汽水混合物的蒸发器，用于对汽水混合物进行汽水分离产生饱和蒸汽的汽包，用于加热饱和蒸汽产生过热蒸汽的过热器，以及用于产生再热蒸汽的再热器；其中，过热器壳程入口、再热器壳程入口和蒸发器壳程入口至少接入一个冷熔盐调节管道，冷熔盐调节管道连接冷熔盐储罐。
优选地，装有高温熔盐的热熔盐储罐连接第一管道，第一管道分支为第二管道和第三管道，第二管道连入过热器壳程入口，第三管道连入再热器壳程入口，过热器壳程出口熔盐管道和再热器壳程出口熔盐管道分别连入第四管道和第五管道，第四管道和第五管道并入第六管道，第六管道连入蒸发器壳程入口，第二管道和第三管道分别连接第一冷熔盐调节管道和第二冷熔盐调节管道的一端，第六管道连接第三冷熔盐调节管道的一端，第一冷熔盐调节管道和第二冷熔盐调节管道以及第三冷熔盐调节管道的另一端均连接冷熔盐储罐。
更优选地，所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统还包括用于对水进行预热的预热器，蒸发器壳程出口连入第七管道，第七管道连入预热器壳程入口，预热器壳程出口连入第八管道的一端，第七管道连接第四冷熔盐调节管道的一端，第四冷熔盐调节管道及第八管道的另一端连入冷熔盐储罐。
更优选地，给水通过给水泵连入第九管道，第九管道连接预热器的管程入口，预热器管程出口连接第十管道，第十管道出口连接汽包，汽包通过第十一管道连接蒸发器管程，经蒸发器换热后产生汽水混合物通过第十二管道出口连接汽包，汽包产生的饱和蒸汽的蒸汽出口连接第十三管道，第十三管道出口连接过热器管程，过热器管程出口连接第十四管道，第十四管道连接蒸汽轮机进行透平发电。
更优选地，所述的给水温度≥250℃。
更优选地，蒸汽轮机的低温再热蒸汽出口端通过第十五管道连接再热器管程，再热器管程出口连接第十六管道，第十六管道出口连接蒸汽轮机进行透平发电。
优选地，所述的熔盐的主要成分为40％KNO3和60％NaNO3的混合物，熔盐结晶温度约236℃。
优选地，所述高温熔盐温度约为565℃，低温熔盐温度约为290℃。
优选地，所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统的负荷变化范围10％-110％。
优选地，所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统适用于蒸汽压力≥5MPa。
优选地，所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统的变负荷工况采用冷熔盐调节蒸汽发生系统，产生合格品质的过热和再热蒸汽。
优选地，所述的热熔盐储罐中熔盐通过塔式太阳能系统获得热量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该蒸汽发生系统能够在大范围的变负荷工况下稳定运行；
2、即使蒸汽水侧压力发生变化，同样也能保证系统稳定运行；
3、由于系统设计是建立在理论计算基础之上，往往设计者会给系统留有一定的富余量，由于本系统适应大范围变负荷工况特点，设计所遗留的计算不精确的问题，系统自身可以包容或消化；
4、该系统适应负荷和压力范围大，满足太阳能光热电厂在多云、阴雨或夜晚等工况下稳定运行，减少电厂停机工况的发生，显著提升电厂的发电效率。
附图说明
图1为采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
如图1所示，本发明的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统包括用于对水进行预热的预热器d，用于将水蒸发形成汽水混合物的蒸发器c，用于对汽水混合物进行汽水分离产生饱和蒸汽的汽包e，用于加热饱和蒸汽产生过热蒸汽的过热器a，以及用于产生再热蒸汽的再热器b；其中，预热器d壳程入口、过热器a壳程入口、再热器b壳程入口和蒸发器c壳程入口各接入一个冷熔盐调节管道，冷熔盐调节管道连接冷熔盐储罐
装有高温熔盐的热熔盐储罐连接第一管道1，第一管道1分支为第二管道2和第三管道3，第二管道2连入过热器a壳程入口，第三管道3连入再热器b壳程入口，过热器a壳程出口熔盐管道和再热器b壳程出口熔盐管道分别连入第四管道4和第五管道5，第四管道4和第五管道5并入第六管道6，第六管道6连入蒸发器c壳程入口，第二管道2和第三管道3分别连接第一冷熔盐调节管道17和第二冷熔盐调节管道18的一端，第六管道6连接第三冷熔盐调节管道19的一端，第一冷熔盐调节管道17和第二冷熔盐调节管道18以及第三冷熔盐调节管道19的另一端均连接冷熔盐储罐。蒸发器c壳程出口连入第七管道7，第七管道7连入预热器d壳程入口，预热器d壳程出口连入第八管道8的一端，第七管道7连接第四冷熔盐调节管道20的一端，第四冷熔盐调节管道20及第八管道8的另一端连入冷熔盐储罐。
给水(温度≥250℃)通过给水泵连入第九管道9，第九管道9连接预热器d的管程入口，预热器d管程出口连接第十管道10，第十管道10出口连接汽包e，汽包e通过第十一管道11连接蒸发器c管程，经蒸发器c换热后产生汽水混合物通过第十二管道12出口连接汽包e，汽包e产生的饱和蒸汽的蒸汽出口连接第十三管道13，第十三管道13出口连接过热器a管程，过热器a管程出口连接第十四管道14，第十四管道14连接蒸汽轮机进行透平发电。蒸汽轮机的低温再热蒸汽出口端通过第十五管道15连接再热器b管程，再热器b管程出口连接第十六管道16，第十六管道16出口连接蒸汽轮机进行透平发电。
所述的熔盐的主要成分为40％KNO3和60％NaNO3的混合物，熔盐结晶温度约236℃。所述的热熔盐储罐和冷熔盐储罐中熔盐通过塔式太阳能系统获得热量，高温熔盐(热熔盐)温度约为565℃，低温熔盐(冷熔盐)温度约为290℃。所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统的负荷变化范围10％-110％，采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统适用于蒸汽压力≥5MPa。
所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统的变负荷工况采用冷熔盐调节蒸汽发生系统，产生合格品质的过热和再热蒸汽。
该蒸汽发生系统工作工况有两种：设计满负荷工况；降负荷工况。
设计满负荷工况：来自热熔盐储罐的565℃高温熔盐进入第一管道1，第一管道1中熔盐按比例分别流入第二管道2和第三管道3，第二管道2热熔盐进入过热器a壳程，第三管道3热熔盐进入再热器b壳程，经过热器a和再热器b换热后，过热器a壳程出口熔盐进入第四管道4，再热器b壳程出口熔盐进入第五管道5，第四管道4和第五管道5熔盐混合后进入第六管道6，第六管道6熔盐进入蒸发器c壳程，经蒸发器c换热后，蒸发器c壳程出口熔盐进入第七管道7，第七管道7熔盐进入预热器d壳程，经预热器d换热后，预热器d壳程出口熔盐进入第八管道8，经各个换热器换热后的冷熔盐经第八管道8流入冷熔盐储罐。来自给水泵的250℃蒸汽发生系统给水进入第九管道9，第九管道9的水进入预热器d的管程，经预热器d换热后，预热器d管程出口水进入第十管道10，第十管道10水进入汽包e，汽包e内的水通过第十一管道11进入蒸发器c管程，经蒸发器c换热后产生汽水混合物，蒸发器c管程出口汽水混合物经第十二管道12进入汽包e，汽包e对汽水混合物进行汽水分离，产生的饱和蒸汽从汽包e蒸汽出口进入管道13，饱和蒸汽经第十三管道13进入过热器a管程，经过热器a换热后产生合格的过热蒸汽，过热蒸汽从过热器a管程出口进入第十四管道14，第十四管道14过热蒸汽输送至蒸汽轮机进行透平发电。来自蒸汽轮机低温再热蒸汽通过第十五管道15进入再热器b管程，经再热器b换热后产生合格的高温再热蒸汽，高温再热蒸汽从再热器b管程出口进入第十六管道16，第十六管道16高温再热蒸汽输送至蒸汽轮机进行透平发电。
降负荷工况：由于系统中换热设备(过热器a、再热器b、蒸发器c、预热器d)设计工况为满负荷运行工况，在降负荷运行时，其换热面积将产生较大富余，特别是在极端低负荷工况下，例如10％工况，此时如不进行相应的调节，各个换热器冷侧将发生超温，热侧介质将发生过冷现象。为了避免上述现象出现，需要在第二管道2接入第一冷熔盐调节管道17，在第三管道3接入第二冷熔盐调节管道18，在第六管道6接入第三冷熔盐调节管道19，在第七管道7接入第四冷熔盐调节管道20，第一冷熔盐调节管道17、第二冷熔盐调节管道18、第三冷熔盐调节管道19和第四冷熔盐调节管道20内的冷熔盐均来自冷熔盐储罐，冷熔盐温度为290℃。
Claims (10)
1.一种采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，包括用于将水蒸发形成汽水混合物的蒸发器(c)，用于对汽水混合物进行汽水分离产生饱和蒸汽的汽包(e)，用于加热饱和蒸汽产生过热蒸汽的过热器(a)，以及用于产生再热蒸汽的再热器(b)；其中，过热器(a)壳程入口、再热器(b)壳程入口和蒸发器(c)壳程入口至少接入一个冷熔盐调节管道，冷熔盐调节管道连接冷熔盐储罐。
2.如权利要求1所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，装有高温熔盐的热熔盐储罐连接第一管道(1)，第一管道(1)分支为第二管道(2)和第三管道(3)，第二管道(2)连入过热器(a)壳程入口，第三管道(3)连入再热器(b)壳程入口，过热器(a)壳程出口熔盐管道和再热器(b)壳程出口熔盐管道分别连入第四管道(4)和第五管道(5)，第四管道(4)和第五管道(5)并入第六管道(6)，第六管道(6)连入蒸发器(c)壳程入口，第二管道(2)和第三管道(3)分别连接第一冷熔盐调节管道(17)和第二冷熔盐调节管道(18)的一端，第六管道(6)连接第三冷熔盐调节管道(19)的一端，第一冷熔盐调节管道(17)和第二冷熔盐调节管道(18)以及第三冷熔盐调节管道(19)的另一端均连接冷熔盐储罐。
3.如权利要求2所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统还包括用于对水进行预热的预热器(d)，蒸发器(c)壳程出口连入第七管道(7)，第七管道(7)连入预热器(d)壳程入口，预热器(d)壳程出口连入第八管道(8)的一端，第七管道(7)连接第四冷熔盐调节管道(20)的一端，第四冷熔盐调节管道(20)及第八管道(8)的另一端连入冷熔盐储罐。
4.如权利要求3所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，给水通过给水泵连入第九管道(9)，第九管道(9)连接预热器(d)的管程入口，预热器(d)管程出口连接第十管道(10)，第十管道(10)出口连接汽包(e)，汽包(e)通过第十一管道(11)连接蒸发器(c)管程，经蒸发器(c)换热后产生汽水混合物通过第十二管道(12)出口连接汽包(e)，汽包(e)产生的饱和蒸汽的蒸汽出口连接第十三管道(13)，第十三管道(13)出口连接过热器(a)管程，过热器(a)管程出口连接第十四管道(14)，第十四管道(14)连接蒸汽轮机进行透平发电。
5.如权利要求4所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，所述的给水温度≥250℃。
6.如权利要求4所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，蒸汽轮机的低温再热蒸汽出口端通过第十五管道(15)连接再热器(b)管程，再热器(b)管程出口连接第十六管道(16)，第十六管道(16)出口连接蒸汽轮机进行透平发电。
7.如权利要求2所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，所述高温熔盐温度为565℃，低温熔盐温度为290℃。
8.如权利要求1所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统的负荷变化范围10％-110％。
9.如权利要求1所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统适用于蒸汽压力≥5MPa。
10.如权利要求1所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统，其特征在于，所述的采用冷熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统的变负荷工况采用冷熔盐调节蒸汽发生系统，产生合格品质的过热和再热蒸汽。
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