CN112325493A

CN112325493A - 一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制设备及方法

Info

Publication number: CN112325493A
Application number: CN202011262893.9A
Authority: CN
Inventors: 赫庆通; 姚立波; 刘志龙; 菅广志; 刘洋
Original assignee: Beijing Nengmai Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Nengmai Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2021-02-05

Abstract

本发明公开了一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制设备和方法，属于太阳能熔盐塔式光热发电技术领域。该控制设备包括皮带输送系统、化盐罐系统、天然气升温炉系统、冷盐储罐系统、吸热系统、热盐储罐系统，所述化盐罐系统分别与所述皮带输送系统、天然气升温炉系统以及热盐储罐系统连接；所述天然气升温炉系统还与冷盐储罐系统连接；吸热系统与冷盐储罐系统以及热盐储罐系统管路连接。本发明技术方案减少了大型光热电站熔盐项目天然气使用量，缩短了化盐的调试周期，降低了化盐成本，同时充分利用太阳能，提高了环境效益。

Description

一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制设备及方法

技术领域

本发明属于太阳能熔盐塔式光热发电技术领域，具体设计一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制设备及方法。

背景技术

在太阳能光热熔盐项目中，需要将大量固态熔盐转化为液态熔融盐，化盐方式主要是通过皮带输送系统将固态熔盐输送至化盐罐，利用化盐罐电加热装置将初期固态熔盐转化为液态熔融盐，通过化盐泵将液态熔融盐输送至天然气升温炉系统升温，利用升温后的高温熔融盐将新添加的固态熔盐转化为液态熔融盐，混合后的熔融盐再次进入天然气升温炉系统升温，同时将部分升温后熔融盐输送至冷盐储罐，保证化盐罐液位。天然气升温系统每天需要将大量固态熔盐转化为液态熔融盐，同时天然气升温炉系统升温能力有限，在几万吨的大型光热电站熔盐项目中，所耗费天然气成本及时间成本居高不下。而作为将太阳能转化热能的吸统系统并未得到利用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制设备及方法，所述控制设备减少了大型光热电站熔盐项目天然气使用量，缩短了化盐的调试周期，降低了化盐成本，同时充分利用太阳能，提高了环境效益。

根据本发明的第一方面，提供一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制设备，所述控制设备包括：皮带输送系统、化盐罐系统、天然气升温炉系统、冷盐储罐系统、吸热系统、热盐储罐系统，

皮带输送系统，用于将固态熔盐介质按照比例输送至化盐罐系统中；

化盐罐系统，用于将固态熔盐介质转化为第一温度状态液态熔融盐并输送到天然气升温炉系统中；

天然气升温炉系统，用于将第一温度状态液态熔融盐温度提高至一定值，形成第二温度状态液态熔融盐，并将所述第二温度状态液态熔融盐输送至化盐罐系统和冷盐储罐系统；

冷盐罐系统，用于将第二温度状态液态熔融盐输送至吸热装置；

吸热装置，用于利用太阳能将第二温度状态液态熔融盐加热至第三温度状态液态熔融盐并输送至热盐储罐系统中；

热盐罐系统，用于将第三温度状态液态熔融盐输送至化盐罐系统中，利用第三温度状态液态熔融盐进行后续化盐。

进一步地，所述控制设备各系统的连接方式为：

所述皮带输送系统的输出端通过管路连接化盐罐系统的第一输入端；

所述化盐罐系统的输出端通过管路连接天然气升温炉系统的输入端；

所述天然气升温炉系统的输出端通过管路连接冷盐储罐系统的输入端；

所述冷盐储罐系统的输出端通过管路连接吸热系统的输入端；

所述吸热系统的输出端通过管路连接热盐储罐系统的输入端；

所述热盐储罐系统的输出端通过管路连接化盐罐系统的第二输入端，

其中，所述天然气升温炉系统的输出端还通过管路连接热盐储罐系统至化盐罐系统的管路。

进一步地，所述皮带输送系统、化盐罐系统、天然气升温炉系统、冷盐储罐系统、吸热系统、热盐储罐系统均采取工业电伴热保持管壁温度。

进一步地，所述皮带输送系统还包含配料控制单元，用于按照光热熔盐比例进行混合。

进一步地，所述化盐罐系统还包含化盐输送泵及大功率电加热器。

进一步地，所述冷盐储罐系统还包含多台冷盐输送泵。

进一步地，所述吸热系统还包含吸热器和镜场，所述镜场通过镜场跟踪模式聚光至吸热器，对吸热器进行加热。

进一步地，所述热盐储罐系统还包含多台热盐输送泵。

进一步地，所述控制设备还连通有分散控制系统(Distributed Control System，DCS)，通过DCS系统实现系统间通讯及设备运行控制。

根据本发明的第二方面，提供一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制方法，所述控制方法基于以上任一方面所述的控制系统进行操作，所述方法包括以下步骤：

通过皮带输送系统是将固态熔盐介质按照比例输送至化盐罐系统中；

通过化盐罐系统将固态熔盐介质转化为第一温度状态液态熔融盐并输送到天然气升温炉系统中；

通过天然气升温炉系统将第一温度状态液态熔融盐温度提高至一定值，形成第二温度状态液态熔融盐；

将部分所述第二温度状态液态熔融盐输送至化盐罐系统，利用第二温度状态液态熔融盐将化盐罐系统中新添加的固态熔盐转化为第一温度状态液态熔融盐；

将天然气升温炉系统中其余第二温度状态液态熔融盐输送至冷盐储罐系统；

通过冷盐罐系统将第二温度状态液态熔融盐输送至吸热装置；

通过吸热装置利用太阳能将第二温度状态液态熔融盐加热至第三温度状态液态熔融盐并输送至热盐储罐系统中；

通过热盐罐系统将第三温度状态液态熔融盐输送至化盐罐系统中，利用第三温度状态液态熔融盐进行后续化盐，同时停止天然气升温炉系统。

进一步地，输送至化盐罐系统的第二温度状态液态熔融盐的量使得能够将化盐罐系统中新添加的固态熔盐转化为第一温度状态液态熔融盐。

进一步的，输送至冷盐储罐系统的第二温度状态液态熔融盐的量取决于化盐罐液位，化盐罐中的固体熔盐放入多，液位高，往冷盐罐去的流量就大，反之就少，进入化盐罐流量主要保证有足够的第二温度熔融盐进行新加入固态熔盐化盐工作

进一步地，第一温度状态液态熔融盐的温度高于240℃。

进一步地，第二温度状态液态熔融盐的温度为300-350℃。

进一步地，第三温度状态液态熔融盐的温度为300-480℃。

本发明的有益效果如下：

常规光热电站所有固态熔盐均通过天然气升温炉系统进行化盐，受升温炉加热能力、天然气用量限制等因素制约，调试周期得不到有效保障，化盐成本居高不下。

利用吸热系统进行化盐工作，其加热能力远大于升温炉系统，同时利用热盐储罐系统的储热能力，保证夜间无光照下继续进行化盐工作，能有效缩短化盐的调试周期。

吸热系统将太阳能转化为热能，利用转换的热能进行化盐工作，减少了大型光热电站熔盐项目天然气使用量，降低了化盐成本。同时充分利用太阳能，提高了环境效益。

附图说明

图1为本发明所述一种提高光热熔盐项目化盐效率的控制系统结构示意图；

图2为本发明所述一种提高光热熔盐项目化盐效率的控制系统的设备布置示意图。

图中1、皮带输送系统，2、化盐罐系统，3、天然气升温系统，4、冷盐储罐系统，5、吸热系统，6、热盐储罐系统。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

多个，包括两个或者两个以上。

和/或，应当理解，对于本公开中使用的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本发明提供一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制及方法，所述控制及方法主要包括皮带输送系统、化盐罐系统、天燃气升温炉系统、冷盐储罐系统、吸热系统、热盐储罐系统、DCS控制系统等。所述皮带输送系统是将固体的熔盐介质按照比例输送至化盐罐中；所述化盐罐系统包含一套电加热系统，所述电加热系统将初期的固态熔盐介质转化为液态熔融盐，并用化盐泵将液态熔融盐输送到天然气升温炉系统中；所述天燃气升温炉系统主要用于将初始液态熔融盐温度提高至一定值(300-350℃)，将一部分低温液态熔融盐输送至所述化盐罐系统中，输送的量保证新加入的固体的熔盐介质能够达到一定温度，并将部分低温液态熔融盐输送至所述冷盐储罐系统中；所述冷盐储罐系统通过冷盐泵将低温熔融盐输送至吸热装置，利用太阳能将低温熔融盐加热至高温熔融盐，高温熔融盐进入所述热盐储罐系统中；所述热盐罐系统通过热盐泵将高温熔融盐输送至化盐罐中，利用高温熔融盐进行后续化盐，所述天燃气升温炉系统即可旁路控制。上述工艺系统的设备控制信号接入DCS系统，由DCS系统实现各熔盐泵的联锁启停、阀门联锁开关，液位自动控制，温度自动控制等。一般光热熔盐项目中，单一采取天然气升温炉系统控制化盐，在大型光热发电项目中使用到上万吨熔盐介质时，效率低下。本发明减少了大型光热电站熔盐系统天然气使用量，缩短了化盐的调试周期，降低了化盐成本，同时充分利用太阳能，提高了环境效益。

根据本发明提供一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制设备包括皮带输送系统、化盐罐系统、天然气升温炉系统、冷盐储罐系统、吸热系统、热盐储罐系统。所述化盐罐系统、天然气升温炉系统、冷盐储罐系统、吸热系统、热盐储罐系统之间管路连接，都需要采取工业电伴热保持管壁温度。

实施例

如图1-2所示，本发明提供一种提高光热熔盐项目化盐效率的控制及方法，所述控制及方法包括皮带输送系统1，化盐罐系统2，天然气升温系统3，冷盐储罐系统4，吸热系统5，热盐储罐系统6，所述化盐罐系统、天然气升温炉系统、冷盐储罐系统、吸热系统、热盐储罐系统之间管路连接，都需要采取工业电伴热保持管壁温度。上述系统控制信号均接入DCS系统，由DCS系统控制各系统内设备运行。

图1中，所述皮带输送系统1是将固体的熔盐介质按照比例输送至化盐罐2中；所述化盐罐系统2包含一套电加热系统，所述电加热系统将初期的固态熔盐介质转化为液态熔融盐，并用化盐泵将液态熔融盐输送到天然气升温炉系统3中；所述天然气升温炉系统3主要用于将初始液态熔融盐温度提高至一定值(300-350℃)，后将一部分低温液态熔融盐输送至所述化盐罐2中，输送的量保证新加入的固体的熔盐介质能够达到一定温度，并将部分低温液态熔融盐输送至所述冷盐储罐系统4中；所述冷盐罐系统4通过冷盐泵将低温熔融盐输送至吸热系统5，利用太阳能将低温熔融盐加热至高温熔融盐，高温熔融盐进入所述热盐储罐系统6中；所述热盐罐系统6通过热盐泵将高温熔融盐输送至化盐罐2中，利用高温熔融盐进行后续化盐，所述天然气升温炉系统3即可旁路控制。所述DCS系统与所述化盐炉系统实现通讯，由DCS系统实现各熔盐泵的联锁启停、阀门联锁开关，液位自动控制，温度自动控制等。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：

2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述皮带输送系统、化盐罐系统、天然气升温炉系统、冷盐储罐系统、吸热系统、热盐储罐系统均采取工业电伴热保持管壁温度。

3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述皮带输送系统还包含配料控制单元，用于按照光热熔盐比例进行混合。

4.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述化盐罐系统还包含化盐输送泵及大功率电加热器。

5.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述冷盐储罐系统还包含多台冷盐输送泵。

6.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述吸热系统还包含吸热器和镜场，所述镜场通过镜场跟踪模式聚光至吸热器，对吸热器进行加热。

7.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述热盐储罐系统还包含多台热盐输送泵。

8.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还连通有分散控制系统，通过分散控制系统实现系统间通讯及设备运行控制。

9.一种提高光热电站熔盐化盐效率的控制方法，所述控制方法基于权利要求1至8中任一项所述的控制系统进行操作，所述方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，第一温度状态液态熔融盐的温度高于240℃；第二温度状态液态熔融盐的温度为300-350℃；第三温度状态液态熔融盐的温度为300-480℃。