CN114111060A - 一种槽式集热场喷油调节系统及油温调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种槽式集热场喷油调节系统及油温调节方法。该系统包括油箱、油泵、流量调节阀、喷油器以及相应的管路；导热油顺次流过支路内的所有集热器，多个支路的导热油经过支路上各个集热器加热后汇集于末端的管道流出集热场；油泵出口的管道与流量调节阀通过单独的管道相连；流量调节阀通过管道与喷油器连接；喷油器安装在支路中末端或中间两个集热器之间的连接处，每个支路安装一个喷油器。本发明在现有支路流量和集热器散焦调节方式的基础上，增加了喷油调节手段，使集热场出口导热油温度调节更灵活、更有效，避免局部过热导致的油质恶化，大幅度降低集热器散焦调节造成的能量损失，提高槽式集热场的热效率，增加太阳能利用率，减少碳排放。

Description

一种槽式集热场喷油调节系统及油温调节方法

技术领域

本发明属于槽式太阳能聚光集热领域，特别涉及一种槽式集热场喷油调节系统及油温调节方法。

背景技术

槽式太阳能集热场是利用抛物线槽式聚光器将太阳光聚在自身的焦线上，在焦线上安装真空吸热管，用来吸收太阳能，并对传热工质进行加热；后续可再借助蒸汽的动力循环来发电或应用于其它用太阳能热利用领域。槽式太阳能集热场的工作介质一般是导热油，集热场导热油温度的调节在集热场运行中是一项关键调节任务。

目前集热场出口导热油温度的调节方式主要是根据太阳能辐照强度，通过导热油流量调节，并且辅助集热器散焦来实现集热场出口导热油温度的稳定。

集热场由多个支路组成，每个支路串联若干集热器。由于设备的制造和安装差异，导致每个支路的流动阻力不同；集热场中多个支路的并联结构互相影响，导致流量调节耦合性严重，各支路流量难以均衡，导致导热油出口温度调节困难，个别支路出现局部超温，使得油质迅速恶化，甚至导致设备损坏；而且，当各支路出口油温不一致时，为保证较高温度支路的安全，使得个别支路出口油温偏低，集热场总油温偏低；同时，在太阳能尖峰时刻，过剩的太阳能导致集热场油温过高，不得不采用散焦调节，损失部分太阳能，不能全部有效利用。

本发明丰富了集热场支路出口导热油温度调节手段，能够更加有效的控制集热场支路出口导热油温度，保证集热场总出口油温的稳定，同时避免局部过热，减缓导热油油质恶化速率；通过喷油调节温度，能够大幅度减少集热器散焦调节造成的能量损失，提高槽式集热场的热效率，增加新能源利用率，减少碳排放。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种槽式集热场喷油调节系统及油温调节方法。

本发明的技术方案为：一种槽式集热场喷油调节系统，系统包括油箱、油泵、流量调节阀、喷油器以及相应的管路；

多个集热器串联形成支路，多个支路并联后，油泵通过管道连接并联的各支路；多个串联的集热器形成一个支路，导热油顺次流过支路内的所有集热器，集热场有多个支路并联，多个支路的导热油经过支路上各个集热器支路加热后汇集于末端的管道流出集热场；油泵出口的管道与流量调节阀通过单独的管道相连；流量调节阀通过管道与喷油器连接；喷油器安装在支路中集热器之间的连接处，每个支路安装一个喷油器。

进一步的，所述槽式集热场喷油调节系统中每个支路设置至少一个流量调节阀和至少一个喷油器，并由管道连接；通过来自流量调节阀的温度低于上游集热器中温度的导热油，在喷油器中与集热支路的导热油进行混合，从而降低支路中的导热油温。

进一步的，所述槽式集热场喷油调节系统中有多个支路，所有支路或部分支路设置至少一个流量调节阀和至少一个喷油器，每个流量调节阀和一个喷油器配对使用，并由管道连接。

根据本发明的另一方面，提出一种利用上述的槽式集热场温度调节系统进行的油温调节方法，包括如下步骤：

通过管道连接流量调节阀和喷油器；流经集热器的油温高于流经阀门的油温，在喷油器中喷入的导热油温度低于与喷油器连接的上游集热器的出口导热油温度，两路油在喷油器处混合，混合后的导热油温度将低于上游集热器出口的导热油温度，每个支路出口油温，即末级集热器的出口油温，作为被调节量；

如果支路出口油温高于设定油温，则增大流量调节阀阀门，增加低温油流量，降低喷油器的出口油温，即降低末级集热器的入口油温，从而降低支路出口温度，达到设定油温；反之亦然；

各支路按照出口油温分别调节对应支路流量调节阀阀门，流量调节阀阀门开度由各支路的出口油温与设定油温的差值确定；

经过喷油器混合后的导热油温度由喷入的低温导热油流量进行调节，低温导热油流量由流量调节阀调节；混合后的导热油进入与喷油器连接的下游集热器，在该支路的所有下游集热器中继续进行加热，最终流出最后一个集热器；调节流量调节阀，改变进入喷油器的低温导热油流量，从而调节该支路出口导热油温度。

进一步的，全部集热场支路或者部分支路，分别设置一个流量调节阀和一个喷油器及其连接管道，形成单级喷油减温调节方式；全部集热场支路或者部分支路，分别设置多个流量调节阀和多个喷油器及其连接管道，形成多级喷油减温油温调节方式。

进一步的，集热场集热器导热介质为导热流体，包括所有系统工作温度下液态介质或超临界介质：导热油、水、熔融盐、硅油；喷油器内由两种不同温度的导热介质混合。

有益效果：

本发明的优点是：增加了槽式集热场支路的温度调节手段，能够更加有效地控制集热器支路出口介质温度，减小局部介质过热风险，减缓导热油油质恶化速率；通过喷油调节温度，能够大幅度减少集热器散焦调节造成的能量损失，提高槽式集热场的热效率，增加新能源利用率。在支路的末级集热器前增加喷油调节装置，可以快速响应因太阳辐照变化导致支路出口导热油温度的变化，克服了因集热支路大惯性、大延迟导致的支路流量调节不及时问题。

附图说明

图1为本发明第1实施例的一种槽式集热场喷油调节系统结构形式示意图；

图2为第2实施例的一种槽式集热场喷油调节系统结构形式示意图。

其中：油箱1、油泵2、集热器3、流量调节阀4、喷油器5、一级流量调节阀4-1、二级流量调节阀4-2、一级喷油器5-1、二级喷油器5-2。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

图1是一种槽式集热场喷油调节系统的实施例1。该系统包括油箱1、油泵2、集热器3、流量调节阀4、喷油器5以及相应的管路和附属设备。

油箱1与油泵2通过管道相连接，多个集热器3串联形成支路，多个支路并联后，油泵2通过管道连接并联的各支路；多个串联的集热器3形成一个支路，导热油顺次流过支路内的所有集热器，集热场有多个支路并联，多个支路的导热油经过支路上各个集热器加热后汇集于末端的管道流出集热场；油泵2出口的管道与流量调节阀4通过单独的管道相连；流量调节阀4通过管道与喷油器5连接；喷油器5安装在支路中集热器3之间的连接处，每个支路安装一个喷油器5。

通过来自流量调节阀4的温度较低的冷油(293℃)，在喷油器5中与上级集热器出口的高温油(368℃)进行混合，从而降低支路中进入下一级集热器的导热油温，并降低整个支路出口的导热油温。

所有支路均设置至少一个流量调节阀4和至少一个喷油器5，并由管道连接；

槽式集热场温度调节方法的关键设备是通过管道连接的流量调节阀4和喷油器5；在喷油器5中喷入的导热油温度(293℃)低于与喷油器5连接的上游集热器3的出口导热油温度(368℃)，混合后的导热油温度将低于上游集热器3出口的导热油温度；经过喷油器5混合后的导热油温度由喷入的低温导热油流量进行调节，低温导热油流量由流量调节阀4调节；混合后的导热油继续进入与喷油器5连接的下游集热器3，继续在该支路的所有下游集热器3进行加热，最终流出最后一个集热器3，其出口导热油温度(393℃)也就是该支路出口导热油温度；调节流量调节阀4，改变喷入喷油器5的低温导热油流量，从而调节该支路出口导热油温度。

实施例2

图2是一种槽式集热场喷油系统的油温调节方法的实施例2。该系统包括油箱(1)、油泵2、集热器3、一级流量调节阀4-1、一级喷油器5-1、二级流量调节阀4-2、二级喷油器5-2以及相应的管路和附属设备。

油箱1与油泵2通过管道相连接，多个串联的集热器3形成一个支路，导热油顺次流过支路内的所有集热器，集热场有多个支路并联，多个支路的导热油经过集热器支路加热后汇集于管道流出集热场；油泵2通过管道连接并联的支路；油泵2出口的管道与一级流量调节阀4-1、二级流量调节阀4-2通过单独的管道相连；一级流量调节阀4-1通过管道与一级喷油器5-1连接，二级流量调节阀4-2通过管道与二级喷油器5-2连接；一级喷油器5-1安装在支路中预定集热器3之间的连接处，每个支路安装一个一级喷油器5-1，二级喷油器(5-2)安装在支路中集热器(3)的连接处，并处于一级喷油器5-1的下游，每个支路安装一个二级喷油器5-2。

通过来自一级流量调节阀4-1的温度较低的冷油，在一级喷油器5-1中进入下一级集热器进行混合，从而降低支路中进入下一级集热器的导热油温。

通过来自二级流量调节阀4-2的温度较低的冷油，在二级喷油器5-2中进入下一级集热器进行混合，从而降低支路中进入下一级集热器的导热油温。

所有支路均设置至少一个一级流量调节阀4-1、至少一个一级喷油器5-1、至少一个二级流量调节阀4-2和至少一个二级喷油器5-2，并由管道连接；

槽式集热场温度调节方法的关键设备是通过管道连接的一级流量调节阀4-1、二级流量调节阀4-2、一级喷油器5-1和二级喷油器5-2；

在一级喷油器5-1中喷入的导热油温度(293℃)低于与一级喷油器5-1连接的上游集热器3的出口导热油温度(343℃)，混合后的导热油温度将低于上游集热器3出口的导热油温度；经过一级喷油器5-1混合后的导热油温度由喷入的低温导热油流量进行调节，低温导热油流量由一级流量调节阀4-1调节；

在二级喷油器5-2中喷入的导热油温度(293℃)低于与二级喷油器5-2连接的上游集热器3的出口导热油温度(368℃)，混合后的导热油温度将低于上游集热器3出口的导热油温度；经过二级喷油器5-2混合后的导热油温度由喷入的低温导热油流量进行调节，低温导热油流量由二级流量调节阀4-2调节；

混合后的导热油进入与二级喷油器5-2连接的下游集热器3，继续在该支路的所有下游集热器3进行加热，最终流出最后一个集热器3，其出口导热油温度(393℃)也就是该支路出口导热油温度；一级流量调节阀4-1改变喷入一级喷油器5-1的低温导热油流量，二级调节流量调节阀4-2，改变喷入二级喷油器5-2的低温导热油流量，从而通过两级温度调节来调节该支路出口导热油温度。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (6)

1.一种槽式集热场喷油调节系统，其特征在于，系统包括油箱、油泵、流量调节阀、喷油器以及相应的管路；

多个集热器串联形成支路，多个支路并联后，油泵通过管道连接并联的各支路；多个串联的集热器形成一个支路，导热油顺次流过支路内的所有集热器，集热场有多个支路并联，多个支路的导热油经过支路上各个集热器加热后汇集于末端的管道流出集热场；油泵出口的管道与流量调节阀通过单独的管道相连；流量调节阀通过管道与喷油器连接；喷油器安装在支路中末端或中间两个集热器之间的连接处，每个支路安装一个喷油器。

2.根据权利要求1所述槽式集热场喷油调节系统，其特征在于，所述槽式集热场喷油调节系统中每个支路设置至少一个流量调节阀和至少一个喷油器，并由管道连接；通过来自流量调节阀的温度低于上游集热器中温度的导热油，在喷油器中与集热支路的导热油进行混合，从而降低支路中的导热油温。

3.根据权利要求1所述槽式集热场喷油调节系统，其特征在于，所述槽式集热场喷油调节系统中有多个支路，所有支路或部分支路设置至少一个流量调节阀和至少一个喷油器，每个流量调节阀和一个喷油器配对使用，并由管道连接。

4.一种利用权利要求1-3之一的槽式集热场温度调节系统进行的油温调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过管道连接流量调节阀和喷油器，流经集热器的油温高于流经调节阀的油温，在喷油器中喷入的导热油温度低于与喷油器连接的上游集热器的出口导热油温度，两路油在喷油器处混合，混合后的导热油温度将低于上游集热器出口的导热油温度，每个支路出口油温，即末级集热器的出口油温，作为被调节量；

如果支路出口油温高于设定油温，则增大流量调节阀阀门开度，增加低温油流量，降低喷油器的出口油温，即降低末级集热器的入口油温，从而降低支路出口温度，达到设定油温；反之亦然；

各支路按照出口油温分别调节对应支路流量调节阀阀门，流量调节阀阀门开度由各支路的出口油温与设定油温的差值确定；

经过喷油器混合后的导热油温度由喷入的低温导热油流量进行调节，低温导热油流量由流量调节阀调节；混合后的导热油进入与喷油器连接的下游集热器，在该支路的下游集热器中继续进行加热，最终流出最后一个集热器；调节流量调节阀，改变进入喷油器的低温导热油流量，从而调节该支路出口导热油温度。

5.根据权利要求4所述的油温调节方法，其特征在于，全部集热场支路或者部分支路，分别设置一个流量调节阀和一个喷油器及其连接管道，形成单级喷油减温调节方式；全部集热场支路或者部分支路，分别设置多个流量调节阀和多个喷油器及其连接管道，形成多级喷油减温油温调节方式。

6.根据权利要求4所述的油温调节方法，其特征在于，集热场集热器导热介质为导热流体，包括所有系统工作温度下液态介质或超临界介质：导热油、水、熔融盐、硅油；

喷油器内由两种不同温度的导热介质混合。

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