CN109357418A - 一种柱体式熔盐吸热器装置及启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱体式熔盐吸热器装置及方法，包括：吸热器，吸热器包括：上升管、进口罐、下集箱、下加热箱、吸热器单元、上集箱、上加热箱、出口罐、下降管，其中，还包括：吸热器控制系统，与定日镜场通过总线连接；若干红外成像仪，若干红外成像仪均设置于吸热器的上部，并与吸热器控制系统信号连接；若干第一热电偶，若干第一热电偶均设置于吸热器的内表面，用于红外成像仪的标定；若干第二热电偶，在上升管、下降管、进口罐、出口罐以及每一上集箱处分别设有一第二热电偶，若干第二热电偶分别与吸热器控制系统信号连接，用于获取熔盐的温度。本发明可实现熔盐吸热器的安全启动。

Description

一种柱体式熔盐吸热器装置及启动方法

技术领域

本发明涉及吸热器的技术领域，尤其涉及一种熔盐吸热器装置及其启动方法。

背景技术

太阳能热利用的各种方式中，塔式太阳能热发电技术代表了实现太阳能大规模利用发展趋势，处于太阳能热利用的技术制高点。太阳能塔式热发电方式具有温度高和系统效率高的优点，运行参数与传统火力发电类似，具有较高的热效率，比较适合大规模并网发电，故容易获得配套发电设备。同时得益于廉价的储热技术的发展，太阳能塔式热发电系统可以在没有阳光照射的晚间依然维持正常运转，这使得太阳能塔式热发电方式成为一种电网友好型的可再生能源利用方式。

吸热器是系统中吸热与传热的主设备，目前主要有水/蒸汽吸热器和熔盐吸热器，水蒸汽吸热器直接产生高温高压蒸汽，安全性较差，对吸热器的性能要求较高，如美国Ivanpah电站和专利CN103742373A“一种采用超临界水吸热器和熔盐蓄热的塔式太阳能热发电站”采用这种吸热器。

出于储热的目的，水/蒸汽吸热器方式下，水蒸汽还需要二次换热，故系统的运行效率较低。而且水蒸汽介质高压，对结构承压有一定要求，这就加大了吸热器的管壁厚度，增加了制造成本，同时降低了吸热转换效率。

熔盐吸热器由于介质热容量密度高，以液态方式流动，故系统无压运行，可承受较高的热流密度，从而使吸热器更紧凑，减少了制造成本。

由于熔盐吸热器的工作介质熔点在220摄氏度左右，所以在常温下，熔盐传热介质将固化，太阳落山前，吸热器内部熔盐介质必须排空，所以清晨太阳升起后，电站系统正常开机前，需要将吸热器内部的空气排空，熔盐工作介质打入吸热器，进行正常运行前的准备工作，涉及到管道、吸热器管道、储罐等的预热及流程控制等工艺，故熔盐吸热器的启动过程非常复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柱体式熔盐吸热器装置。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种柱体式熔盐吸热器装置，包括吸热器，所述吸热器包括：上升管、进口罐、下集箱、下加热箱、吸热器单元、上集箱、上加热箱、出口罐、下降管，其中，还包括：吸热器控制系统，与定日镜场通过总线连接；若干红外成像仪，若干所述红外成像仪均设置于所述吸热器的上部，并与所述吸热器控制系统信号连接；若干第一热电偶，若干所述第一热电偶均设置于所述吸热器的内表面，用于所述红外成像仪的标定；若干第二热电偶，在所述上升管、所述下降管、所述进口罐、所述出口罐以及每一所述上集箱处分别设有一所述第二热电偶，若干所述第二热电偶分别与所述吸热器控制系统信号连接，用于获取熔盐的温度。

上述的柱体式熔盐吸热器装置，其中，还包括：加热系统，所述加热系统包括：加热箱加热装置，用于预热所述上加热箱和所述下加热箱；进口罐加热装置，用于预热所述进口罐；出口罐加热装置，用于预热所述出口罐；外部管路加热装置，用于预热所述吸热器的外部管路。

上述的柱体式熔盐吸热器装置，其中，还包括：若干流量计，所述上升管、所述下降管、所述吸热器单元的进口处以及所述吸热器单元的出口处分别设有一所述流量计，用于获取熔盐的流速；若干压力表，所述进口罐、所述出口罐以及所述吸热器单元的出口处分别设有一所述压力表，用于获取熔盐的压力信号。

上述的柱体式熔盐吸热器装置，其中，还包括：设置在所述下集箱处的疏盐阀、设置在所述上集箱处的排气阀、设置在所述下降管处的下降管节流阀、以及设置在旁路上的旁路阀。

一种柱体式熔盐吸热器的启动方法，其中，包括：

步骤S1：启动加热系统；

步骤S2：启动部分定日镜场对吸热器的管板进行预热；

步骤S3：当所述吸热器的管板达到第一预设温度时，打开旁路阀；

步骤S4：将下降管节流阀设为手动模式，并打开所述下降管节流阀；

步骤S5：启动熔盐泵；

步骤S6：检测外部管路的循环是否正常，当所述外部管路的循环正常时，打开排气阀，打开疏盐阀；

步骤S7：所述熔盐泵缓慢升速，当排气管路的出口处检测到有熔盐流过时，关闭所述排盐阀，并打开所述下降管节流阀。

上述的柱体式熔盐吸热器的启动方法，其中，还包括：

步骤S8：关闭旁路阀，并关闭所述排气阀；

步骤S9：当出口罐达到正常液位时，将所述下降管节流阀设为自动模式；

步骤S10：关闭所述加热系统。

上述的柱体式熔盐吸热器的启动方法，其中，所述步骤S1包括：

步骤S1.1：启动加热箱加热装置；

步骤S1.2：启动进口罐加热装置，启动出口罐加热装置；

步骤S1.3：启动外部管路加热装置。

上述的柱体式熔盐吸热器的启动方法，其中，在所述步骤S8中，当排气管路出口温度与熔盐温度相同时，关闭所述旁路阀，并关闭所述排气阀。

上述的柱体式熔盐吸热器的启动方法，其中，在所述步骤S5中，熔盐经旁路进入所述吸热器，同时空气自排气管路排出。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是

本发明可实现定日镜场与吸热器启动过程的协同控制，最终实现熔盐吸热器的安全启动。

附图说明

图1是本发明的柱体式熔盐吸热器装置的布局示意图。

图2是本发明的柱体式熔盐吸热器装置的红外成像仪布局示意图。

图3是本发明的柱体式熔盐吸热器装置的吸热器启动流程图。

附图中：1、吸热器；11、上升管；12、进口罐；13、下集箱；15、吸热器单元；16、上集箱；18、出口罐；19、下降管；2、红外成像仪；31、疏盐阀；32、排气阀；33、下降管节流阀；34、旁路阀；4、定日镜场；5、吸热器控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1是本发明的柱体式熔盐吸热器装置的布局示意图，图2是本发明的柱体式熔盐吸热器装置的红外成像仪布局示意图，图3是本发明的柱体式熔盐吸热器装置的吸热器启动流程图，请参见图1至图3所示，示出了一种较佳实施例的柱体式熔盐吸热器装置，包括吸热器1，吸热器1包括：上升管11、进口罐12、下集箱13、下加热箱、吸热器单元15、上集箱16、上加热箱、出口罐18、下降管19。

此外，作为一种较佳的实施例，吸热器1还包括：吸热器控制系统5，与定日镜场4通过总线连接。

另外，作为一种较佳的实施例，吸热器1还包括：若干红外成像仪2，若干红外成像仪2均设置于吸热器1的上部，并与吸热器控制系统5信号连接。若干红外成像仪2同时拍摄，并且吸热器1无死角成像，吸热器1表面的温度以图像的形式传输至吸热器控制系统5。

进一步，作为一种较佳的实施例，吸热器1还包括：若干第一热电偶，若干第一热电偶均设置于吸热器1的内表面，用于红外成像仪2的标定。优选的，每一吸热器单元15配置12个第一热电偶，并且12个第一热电偶呈2×6格局排布。

更进一步，作为一种较佳的实施例，吸热器1还包括：若干第二热电偶，在上升管11、下降管19、进口罐12、出口罐18以及每一上集箱16处分别设有一第二热电偶，若干第二热电偶分别与吸热器控制系统5信号连接，用于获取熔盐的温度。

另一方面，作为一种较佳的实施例，吸热器1还包括加热系统，加热系统包括：加热箱加热装置，用于预热上加热箱和下加热箱。

进一步，作为一种较佳的实施例，加热系统还包括：进口罐加热装置，用于预热进口罐12。

更进一步，作为一种较佳的实施例，加热系统还包括：出口罐加热装置，用于预热出口罐18。

再进一步，作为一种较佳的实施例，加热系统还包括：外部管路加热装置，用于预热吸热器1的外部管路。

更进一步，作为一种较佳的实施例，加热箱加热装置、进口罐加热装置、出口罐加热装置和外部管路加热装置均与吸热器控制系统5信号连接。

此外，作为一种较佳的实施例，由于定日镜场4与吸热器控制系统5通过总线连接，在信号共享的情况下，定日镜场4和吸热器控制系统5实现互相协调的运行控制，吸热器1表面的能流密度通过定日镜场4进行调节，当吸热器1启动阶段，吸热器1表面的预热，通过一定量的定日镜控制实现。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

本发明的进一步实施例中，请继续参见图1至图3所示，还包括：若干流量计，上升管11、下降管19、吸热器单元15的进口处以及吸热器单元15的出口处分别设有一流量计，用于获取熔盐的流速。

本发明的进一步实施例中，若干压力表，进口罐12、出口罐18以及吸热器单元15的出口处分别设有一压力表，用于获取熔盐的压力信号。

本发明的进一步实施例中，还包括：设置在下集箱处13的疏盐阀31、设置在上集箱16处的排气阀32、设置在下降管19处的下降管节流阀33、以及设置在旁路上的旁路阀34。

下面说明本发明的启动方法：

步骤S1：启动加热系统；

步骤S2：启动部分定日镜场4对吸热器1的管板进行预热；

步骤S3：当吸热器1的管板达到第一预设温度时，打开旁路阀34；

步骤S4：将下降管节流阀33设为手动模式，并打开下降管节流阀33；

步骤S5：启动熔盐泵；

步骤S6：检测外部管路的循环是否正常，当外部管路的循环正常时，打开排气阀32，打开疏盐阀31；

步骤S7：熔盐泵缓慢升速，当排气管路的出口处检测到有熔盐流过时，关闭疏盐阀31，并打开下降管节流阀33；

步骤S8：关闭旁路阀34，并关闭排气阀32；

步骤S9：当出口罐18达到正常液位时，将下降管节流阀33设为自动模式；

步骤S10：关闭加热系统。

其中，步骤S1包括：

步骤S1.1：启动加热箱加热装置；

步骤S1.2：启动进口罐加热装置，启动出口罐加热装置；

步骤S1.3：启动外部管路加热装置。

其中，在步骤S3中，第一预设温度为250-350℃，在第一预设温度的范围内，吸热器1的管板的温度大于熔盐的凝固点温度，以确保熔盐流经吸热器1的管板时不会凝结堵塞，同时其又具有较低的耗能。

具体地，在步骤S3中，第一预设温度可以为250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃或350℃。

较佳地，在步骤S3中，第一预设温度为300℃。

其中，在步骤S8中，当排气管路出口温度与熔盐温度相同时，关闭旁路阀34，并关闭排气阀。

其中，在步骤S5中，熔盐经旁路进入吸热器1，同时空气自排气管路排出。

其中，在步骤S8中，熔盐经由入口管道进入第一个吸热器单元15，依次经过各个吸热器单元15进行加热，进入正常运行模式。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种柱体式熔盐吸热器装置，包括吸热器，所述吸热器包括：上升管、进口罐、下集箱、下加热箱、吸热器单元、上集箱、上加热箱、出口罐、下降管，其特征在于，还包括：

吸热器控制系统，与定日镜场通过总线连接；

若干红外成像仪，若干所述红外成像仪均设置于所述吸热器的上部，并与所述吸热器控制系统信号连接；

若干第一热电偶，若干所述第一热电偶均设置于所述吸热器的内表面，用于所述红外成像仪的标定；

若干第二热电偶，在所述上升管、所述下降管、所述进口罐、所述出口罐以及每一所述上集箱处分别设有一所述第二热电偶，若干所述第二热电偶分别与所述吸热器控制系统信号连接，用于获取熔盐的温度。

2.根据权利要求1所述的柱体式熔盐吸热器装置，其特征在于，还包括：加热系统，所述加热系统包括：

加热箱加热装置，用于预热所述上加热箱和所述下加热箱；

进口罐加热装置，用于预热所述进口罐；

出口罐加热装置，用于预热所述出口罐；

外部管路加热装置，用于预热所述吸热器的外部管路。

3.根据权利要求1所述的柱体式熔盐吸热器装置，其特征在于，还包括：

若干流量计，所述上升管、所述下降管、所述吸热器单元的进口处以及所述吸热器单元的出口处分别设有一所述流量计，用于获取熔盐的流速；

若干压力表，所述进口罐、所述出口罐以及所述吸热器单元的出口处分别设有一所述压力表，用于获取熔盐的压力信号。

4.根据权利要求1所述的柱体式熔盐吸热器装置，其特征在于，还包括：设置在所述下集箱处的疏盐阀、设置在所述上集箱处的排气阀、设置在所述下降管处的下降管节流阀、以及设置在旁路上的旁路阀。

5.一种柱体式熔盐吸热器的启动方法，其特征在于，包括：

步骤S1：启动加热系统；

步骤S2：启动部分定日镜场对吸热器的管板进行预热；

步骤S3：当所述吸热器的管板达到第一预设温度时，打开旁路阀；

步骤S4：将下降管节流阀设为手动模式，并打开所述下降管节流阀；

步骤S5：启动熔盐泵；

步骤S6：检测外部管路的循环是否正常，当所述外部管路的循环正常时，打开排气阀，打开疏盐阀；

步骤S7：所述熔盐泵缓慢升速，当排气管路的出口处检测到有熔盐流过时，关闭所述疏盐阀，并打开所述下降管节流阀。

6.根据权利要求5所述的柱体式熔盐吸热器的启动方法，其特征在于，还包括：

步骤S8：关闭旁路阀，并关闭所述排气阀；

步骤S9：当出口罐达到正常液位时，将所述下降管节流阀设为自动模式；

步骤S10：关闭所述加热系统。

7.根据权利要求5所述的柱体式熔盐吸热器的启动方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S1.1：启动加热箱加热装置；

步骤S1.2：启动进口罐加热装置，启动出口罐加热装置；

步骤S1.3：启动外部管路加热装置。

8.根据权利要求6所述的柱体式熔盐吸热器的启动方法，其特征在于，在所述步骤S8中，当排气管路出口温度与熔盐温度相同时，关闭所述旁路阀，并关闭所述排气阀。

9.根据权利要求5所述的柱体式熔盐吸热器的启动方法，其特征在于，在所述步骤S5中，熔盐经旁路进入所述吸热器，同时空气自排气管路排出。