CN109140804A - 一种双罐熔盐储换热的动力系统及动力产生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光热发电技术领域，尤其涉及一种双罐熔盐储换热的动力系统及动力产生方法，包括：第一熔盐罐，用于存储具有第一预设温度的熔盐；第二熔盐罐，用于存储具有第二预设温度的熔盐；混联罐，通过第一类管道分别连接第一熔盐罐和第二熔盐罐，用于将第一熔盐罐和第二熔盐罐输入至混联罐中的熔盐混合；蒸发器，通过所述第一类管道、混联罐与第一熔盐罐连接，以利用第一熔盐罐输出的熔盐的热量产生蒸汽；蒸汽机，通过第二类管道与蒸发器连接，以在蒸发器产生的蒸汽的作用下输出动力；能够提高系统效率，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及光热发电技术领域，尤其涉及一种双罐熔盐储换热的动力系统及动力产生方法。
背景技术
双罐熔盐储换热系统常用于光热电站中，其中储热系统由一个高温罐和一个低温罐组成。低温罐中的熔盐吸收热量，变为高温熔盐储存至高温罐中，而后高温罐中的高温熔盐进入换热系统与水换热产生蒸汽，从而推动汽轮机发电，换热之后的高温熔盐温度降低并回到低温罐中储存。
现有技术中的一些储能制冷控制系统，其太阳能集热器通过集热管路与太阳能转化装置相连，太阳能转化装置与第一加热机组相连，第一加热机组通过熔盐加热管路与熔盐储罐组相连，熔盐储罐组并联若干的熔盐储罐，各个熔盐储罐底端设置有熔盐加热装置，熔盐储罐通过熔盐储热管路与熔盐热能转化装置相连，熔盐储罐依次通过熔盐热能转化装置以及三通阀门与电能储存装置或者制冷装置以及散热装置相连，电能储存装置通过电路与制冷装置相连，电能储存装置包括若干个并联的蓄电池。其虽然将太阳能储存为热能以及电能，但是效率较低。
另外的熔盐储热系统，包括了高/低温熔盐罐、分别布置于两罐内的高/低温熔盐分配管、用于熔盐驱动的高/低温熔盐泵、用于加热熔盐的电加热器、以及用于产生蒸汽的熔盐-蒸汽发生装置等。电加热器、熔盐-蒸汽发生装置、冷/热熔盐泵等设备布置于熔盐罐之间的换热平台上；换热平台通常设计成高于冷/热熔盐罐，并使熔盐管路沿流向有一定的向下倾角，以便于熔盐系统停止运行时管道、加热器及换热器内的熔盐排空，防止熔盐凝结，保障熔盐系统的安全性。但是效率仍然较低。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种双罐熔盐储换热的动力系统，其中，包括：
第一熔盐罐，用于存储具有第一预设温度的熔盐；
第二熔盐罐，用于存储具有第二预设温度的熔盐；
混联罐，通过第一类管道分别连接所述第一熔盐罐和所述第二熔盐罐，用于将所述第一熔盐罐和所述第二熔盐罐输入至所述混联罐中的熔盐混合；
蒸发器，通过所述第一类管道、所述混联罐与所述第一熔盐罐连接，以利用所述第一熔盐罐输出的熔盐的热量产生蒸汽；
蒸汽机，通过第二类管道与所述蒸发器连接，以在所述蒸发器产生的蒸汽的作用下输出动力。
上述的动力系统，其中，还包括：
过热器，连接在所述蒸发器和所述蒸汽机之间的所述第二类管道上，以对所述蒸汽机输出的蒸汽进一步加热。
上述的动力系统，其中，所述过热器还连接在所述混联罐和所述蒸发器之间的所述第一类管道上，以利用混联罐输出的熔盐的热量对蒸汽进行加热。
上述的动力系统，其中，还包括：
第三类管道，与所述蒸发器连接，用于向所述蒸发器给水；
第一给水加热器和第二给水加热器，依次连接在所述第三类管道上，用于对给水过程进行预热。
上述的动力系统，其中，所述第二给水加热器还连接在所述第一类管道上，以利用所述第一类管道内的熔盐的热量完成预热。
上述的动力系统，其中，所述第一类管道和所述第二类管道上分别设置有阀门。
一种双罐熔盐储换热的动力产生方法，其中，采用如上所述动力系统；
所述动力产生方法包括一运行状态和一待机状态；
所述动力系统处于所述运行状态的控制方法为，打开所述第一熔盐罐与所述混联罐之间的阀门，以及关闭所述第二熔盐罐与所述混联罐之间的阀门，以利用所述从第一熔盐罐流经所述混联罐的熔盐对所述蒸发器进行供热，从而使得所述蒸发器产生蒸汽驱动所述蒸汽机运动；
所述动力系统处于所述待机状态的控制方法
具体包括：
步骤A1，判断所述动力系统是否满足进入所述待机状态的条件；
若是，则转向步骤A2；若否，则结束；
步骤A2，判断所述第二熔盐罐中熔盐的温度是否小于等于所述第二预设温度；
若是，则转向步骤A3；若否，则单独开启所述第二熔盐罐与所述混联罐之间的阀门；
步骤A3，将所述第一熔盐罐和所述第二熔盐罐输入至所述混联罐中的熔盐混合；
步骤A4，判断所述第二熔盐罐内的熔盐温度是否大于所述第二预设温度；
若是，则停止混合并返回所述步骤A1；若否，则返回所述步骤A3。
上述的动力产生方法，其中，所述动力系统从所述运行状态进入所述待机状态过渡控制方法包括：
步骤B1，判断所述动力系统是否满足进入所述待机状态的条件并收到指令；
若是，则停止所述第一熔盐罐的输出并转向步骤B2；若否，则继续判断过程；
步骤B2，判断所述蒸发器内的蒸汽是否小于等于一第三预设温度；
若是，则转向步骤B3；若否，则继续停止所述第一熔盐罐的输出；
步骤B3，单独打开所述第二熔盐罐与所述混联罐之间的阀门；
其中，所述第三预设温度在所述第一预设温度和所述第二预设温度之间。
上述的动力产生方法，其中，所述动力系统从所述待机状进入所述运行状态的控制方法包括：
步骤C1，打开所述第一熔盐罐与所述混联罐之间的阀门并持续调节阀门开度，以及打开所述第二熔盐罐与所述混联罐之间的阀门并持续调节阀门开度，使得所述蒸发器中来自所述混联罐输出的熔盐的温度升高；
步骤C2，判断所述混联罐输出的熔盐的温度升高至一第四预设温度；
若是，则接入所述蒸汽机；若否，则返回所述步骤C1；
其中，所述第四预设温度在所述第一预设温度与所述第二预设温度之间。
有益效果：本发明提出的一种双罐熔盐储换热的动力系统及动力产生方法，通过混联罐控制冷热熔盐的混合，从而提高系统效率，节约成本。
附图说明
图1为本发明一实施例中双罐熔盐储换热的动力系统的结构原理图；
图2为本发明一实施例中双罐熔盐储换热的动力系统处于待机状态的控制步骤原理图；
图3为本发明一实施例中双罐熔盐储换热的动力系统的过渡控制步骤原理图；
图4为本发明一实施例中双罐熔盐储换热的动力系统的过渡控制步骤原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
实施例一
在一个较佳的实施例中，如图1所示，提出了一种双罐熔盐储换热的动力系统，其中，可以包括：
第一熔盐罐10，用于存储具有第一预设温度的熔盐；
第二熔盐罐20，用于存储具有第二预设温度的熔盐；
混联罐30，通过第一类管道分别连接第一熔盐罐10和第二熔盐罐20，用于将第一熔盐罐10和第二熔盐罐20输入至混联罐30中的熔盐混合；
蒸发器40，通过第一类管道、混联罐30与第一熔盐罐10连接，以利用第一熔盐罐10输出的熔盐的热量产生蒸汽；
蒸汽机50，通过第二类管道与蒸发器40连接，以在蒸发器40产生的蒸汽的作用下输出动力；
其中，第一类管道和第二类管道上分别设置有阀门。
上述技术方案中，第一类管道是用于输出熔盐的管道，第二类管道是用于输送蒸汽的管道；第一预设温度可以在550～600℃(摄氏度)之间，例如为555℃，或560℃，或565℃，或580℃，或590℃等；第二预设温度可以在250～300℃(摄氏度)之间，例如为270℃，或280℃，或290℃，或295℃，或298℃等；使用后的熔盐可以回流至第二熔盐罐20中进行回收；蒸汽机50的动力可用于进行发电。
在一个较佳的实施例中，还可以包括：
过热器42，连接在蒸发器40和蒸汽机50之间的第二类管道上，以对蒸汽机输出的蒸汽进一步加热。
上述技术方案中，过热器42输出的蒸汽的温度可以在500～600℃(摄氏度)之间，例如为520℃，或530℃，或565℃，或580℃，或590℃等。
上述实施例中，优选地，过热器42还可以连接在混联罐30和蒸发器40之间的第一类管道上，以利用混联罐30输出的熔盐的热量对蒸汽进行加热。
上述技术方案属于一种优选的情况，在其他实施例中，还可以通过额外设置热量提供通道或设备作为过热器42的热源。
在一个较佳的实施例中，还可以包括：
第三类管道，与蒸发器40连接，用于向蒸发器40给水；
第一给水加热器32和第二给水加热器35，依次连接在第三类管道上，用于对给水过程进行预热。
上述实施例中，优选地，第二给水加热器35还连接在第一类管道上，以利用第一类管道内的熔盐的热量完成预热。
上述技术方案属于一种优选的情况，在其他实施例中，还可以通过额外设置热量提供通道作为第一给水加热器32和第二给水加热器35的热源。
在一个较佳的实施例中，第一类管道和第二类管道上分别设置有阀门。
上述技术方案中，阀门的数量和设置位置可以根据实际情况进行安排。
实施例二
在一个较佳的实施例中，还提出了一种双罐熔盐储换热的动力产生方法，其中，采用如上一实施例中的动力系统；
动力产生方法包括一运行状态和一待机状态；
动力系统处于运行状态的控制方法为，打开第一熔盐罐与混联罐之间的阀门，以及关闭第二熔盐罐与混联罐之间的阀门，使得混联罐输出熔盐对蒸发器进行供热，从而使得蒸发器产生蒸汽驱动蒸汽机运动；
动力系统处于待机状态的控制方法具体可以如图2所示，包括：
步骤A1，判断动力系统是否满足进入待机状态的条件；
若是，则转向步骤A2；若否，则结束；
步骤A2，判断第二熔盐罐中熔盐的温度是否小于等于第二预设温度；
若是，则转向步骤A3；若否，则单独开启第二熔盐罐与混联罐之间的阀门；
步骤A3，将第一熔盐罐和第二熔盐罐输入至混联罐中的熔盐混合；
步骤A4，判断第二熔盐罐内的熔盐温度是否大于第二预设温度；
若是，则停止混合并返回步骤A1；若否，则返回步骤A3。
上述技术方案中，第一熔盐罐可以采用电加热的方式进行加热；当第二熔盐罐中的熔盐的温度过低时，可以将进入循环内的熔盐回收至第二熔盐罐中，从而将第二熔盐罐中熔盐的温度保持在阈值以上。
如图2所示，在一个较佳的实施例中，动力系统从运行状态进入待机状态过渡控制方法包括：
步骤B1，判断动力系统是否满足进入待机状态的条件并收到指令；
若是，则停止第一熔盐罐的输出并转向步骤B2；若否，则继续判断过程；
步骤B2，判断蒸发器内的蒸汽是否小于等于一第三预设温度；
若是，则转向步骤B3；若否，则继续停止第一熔盐罐的输出；
步骤B3，单独打开第二熔盐罐与混联罐之间的阀门；
其中，第三预设温度在第一预设温度和第二预设温度之间。
上述技术方案中，第一预设温度可以在550～600℃之间，例如为555℃，或560℃，或565℃，或580℃，或590℃等；第二预设温度可以在250～300℃之间，例如为270℃，或280℃，或290℃，或295℃，或298℃等；第三预设温度可以在300～330℃之间，例如为302℃，或305℃，或310℃，或315℃，或320℃等。
如图3所示，在一个较佳的实施例中，动力系统从待机状进入运行状态的控制方法包括：
步骤C1，打开第一熔盐罐与混联罐之间的阀门并持续调节阀门开度，以及打开第二熔盐罐与混联罐之间的阀门并持续调节阀门开度，使得蒸发器中来自混联罐输出的熔盐的温度升高；
步骤C2，判断混联罐输出的熔盐的温度升高至一第四预设温度；
若是，则接入蒸汽机；若否，则返回步骤C1；
其中，第四预设温度在第一预设温度与第二预设温度之间。
上述技术方案中，第四预设温度可以在510～560℃之间，例如为520℃，或530℃，或535℃，或540℃，或560℃等；第四预设温度的气压条件为10MPa(兆帕斯卡)；当混联罐输出的熔盐的温度达到第四预设温度时，可以打开用于接入蒸汽机的阀门和/或开关。
综上所述，本发明提出的一种双罐熔盐储换热的动力系统及动力产生方法，采用了一混联罐，通过第一类管道分别连接第一熔盐罐和第二熔盐罐，用于将第一熔盐罐和第二熔盐罐输入至混联罐中的熔盐混合，从而提高系统效率，节约成本。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (9)
1.一种双罐熔盐储换热的动力系统，其特征在于，包括：
第一熔盐罐，用于存储具有第一预设温度的熔盐；
第二熔盐罐，用于存储具有第二预设温度的熔盐；
混联罐，通过第一类管道分别连接所述第一熔盐罐和所述第二熔盐罐，用于将所述第一熔盐罐和所述第二熔盐罐输入至所述混联罐中的熔盐混合；
蒸发器，通过所述第一类管道、所述混联罐与所述第一熔盐罐连接，以利用所述第一熔盐罐输出的熔盐的热量产生蒸汽；
蒸汽机，通过第二类管道与所述蒸发器连接，以在所述蒸发器产生的蒸汽的作用下输出动力。
2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，还包括：
过热器，连接在所述蒸发器和所述蒸汽机之间的所述第二类管道上，以对所述蒸汽机输出的蒸汽进一步加热。
3.根据权利要求2所述的动力系统，其特征在于，所述过热器还连接在所述混联罐和所述蒸发器之间的所述第一类管道上，以利用混联罐输出的熔盐的热量对蒸汽进行加热。
4.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，还包括：
第三类管道，与所述蒸发器连接，用于向所述蒸发器给水；
第一给水加热器和第二给水加热器，依次连接在所述第三类管道上，用于对给水过程进行预热。
5.根据权利要求4所述的动力系统，其特征在于，所述第二给水加热器还连接在所述第一类管道上，以利用所述第一类管道内的熔盐的热量完成预热。
6.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述第一类管道和所述第二类管道上分别设置有阀门。
7.一种双罐熔盐储换热的动力产生方法，其特征在于，采用如权利要求6所述动力系统；
所述动力产生方法包括一运行状态和一待机状态；
所述动力系统处于所述运行状态的控制方法为，打开所述第一熔盐罐与所述混联罐之间的阀门，以及关闭所述第二熔盐罐与所述混联罐之间的阀门，以利用所述从第一熔盐罐流经所述混联罐的熔盐对所述蒸发器进行供热，从而使得所述蒸发器产生蒸汽驱动所述蒸汽机运动；
所述动力系统处于所述待机状态的控制方法具体包括：
步骤A1，判断所述动力系统是否满足进入所述待机状态的条件；
若是，则转向步骤A2；若否，则结束；
步骤A2，判断所述第二熔盐罐中熔盐的温度是否小于等于所述第二预设温度；
若是，则转向步骤A3；若否，则单独开启所述第二熔盐罐与所述混联罐之间的阀门；
步骤A3，将所述第一熔盐罐和所述第二熔盐罐输入至所述混联罐中的熔盐混合；
步骤A4，判断所述第二熔盐罐内的熔盐温度是否大于所述第二预设温度；
若是，则停止混合并返回所述步骤A1；若否，则返回所述步骤A3。
8.根据权利要求7所述的动力产生方法，其特征在于，所述动力系统从所述运行状态进入所述待机状态过渡控制方法包括：
步骤B1，判断所述动力系统是否满足进入所述待机状态的条件并收到指令；
若是，则停止所述第一熔盐罐的输出并转向步骤B2；若否，则继续判断过程；
步骤B2，判断所述蒸发器内的蒸汽是否小于等于一第三预设温度；
若是，则转向步骤B3；若否，则继续停止所述第一熔盐罐的输出；
步骤B3，单独打开所述第二熔盐罐与所述混联罐之间的阀门；
其中，所述第三预设温度在所述第一预设温度和所述第二预设温度之间。
9.根据权利要求7所述的动力产生方法，其特征在于，所述动力系统从所述待机状进入所述运行转态的控制方法包括：
步骤C1，打开所述第一熔盐罐与所述混联罐之间的阀门并持续调节阀门开度，以及打开所述第二熔盐罐与所述混联罐之间的阀门并持续调节阀门开度，使得所述蒸发器中来自所述混联罐输出的熔盐的温度升高；
步骤C2，判断所述混联罐输出的熔盐的温度升高至一第四预设温度；
若是，则接入所述蒸汽机；若否，则返回所述步骤C1；
其中，所述第四预设温度在所述第一预设温度与所述第二预设温度之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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