CN114992612A - 一种熔盐蒸汽发生系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光热利用及发电技术领域，特别涉及一种熔盐蒸汽发生系统及方法。本发明的系统包括预热器系统、蒸发器系统、过热器系统和再热器系统，还设置有熔盐管蒸发器旁路、给水管预热器旁路和熔盐管预热器旁路。本发明的方法包括以下步骤：正常运行时，给水首先进入预热器系统，产生的不饱和水进入蒸发器系统，分离出的饱和蒸汽进入过热器系统被高温熔盐加热成合格过热蒸汽；若运行过程中出现给水温度低于熔盐凝固点时，启用给水管预热器旁路和熔盐管预热器旁路以解列预热器系统，启用熔盐管蒸发器旁路调高蒸发器入口盐温。本发明提供了一种在给水温度低时可将预热器系统解列且能维持系统的蒸发量的熔盐蒸汽发生系统及方法。
Description
技术领域
本发明属于光热利用及发电技术领域，特别涉及一种熔盐蒸汽发生系统及方法。
背景技术
太阳能光热发电系统中的储热、换热系统是光热转换的关键系统。其中的换热系统又称为熔盐蒸汽发生系统，该系统主要由预热器、蒸发器、过热器和再热器以及各类辅助系统、管道组成。
因熔盐蒸汽发生系统中的高温熔盐(又称太阳盐)易于凝固的特点，在现有蒸发系统运行过程中有着特殊要求，比如要求系统内所有接触熔盐介质的设备、管道的金属壁温都要始终高于熔盐凝固点。而对于低温换热介质，特别是系统低温端的给水温度也要高于熔盐凝固点，否则系统不能投入运行。根据电站实际运行情况分析，经常会出现系统给水温度达不到设计温度的情况，众所周知在电站锅炉运行工况中也有给水温度很低的工况，这时可通过增加锅炉蒸发段吸热弥补给水温度低带来的影响，但因熔盐蒸汽发生系统中熔盐特性所限，根据系统设计要求就需要停机处理，造成系统可用率下降，进而影响全厂经济效益。蒸发系统设计时需考虑在全负荷范围内给水温度都要求260℃以上，给水预热要求比较高，实际运行时极易造成给水温度波动，达不到设计要求。加上蒸发系统要求频繁启停/快速升降负荷特点给水温度低或超温的情形也有可能经常出现。现有熔盐蒸汽发生系统中，给水温度低时需强制停机，给机组运行带来一定经济损失。根据现有文献分析、专利方案调研，实际蒸发器方案虽然设置了预热器水侧旁路可解列预热器，但是没有考虑蒸发器负荷调整，从而蒸发量降低。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种在给水温度低时可将预热器系统解列且能维持系统的蒸发量的熔盐蒸汽发生系统及方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种熔盐蒸汽发生系统，包括预热器系统、蒸发器系统和过热器系统，预热器系统的汽侧连接有给水管路和不饱和水引出/引入管，不饱和水引出/引入管的另一端与蒸发器系统的汽侧连接，蒸发器系统的汽侧与过热器系统的汽侧之间连接有饱和蒸汽引出/引入管，过热器系统的汽侧还连接有过热蒸汽引出管路；还包括高温熔盐母管，高温熔盐母管的另一端与过热器系统的盐侧之间连接有高温熔盐过热器进口管路，过热器系统的盐侧与蒸发器系统的盐侧之间连接有高温熔盐蒸发器引入管，蒸发器系统的盐侧与预热器系统的盐侧之间连接有高温熔盐预热器引入管，预热器系统的盐侧还连接有低温熔盐引出管路；所述高温熔盐母管与高温熔盐蒸发器引入管之间连接有熔盐管蒸发器旁路，给水管路与蒸发器系统的汽侧之间连接有给水管预热器旁路，高温熔盐预热器引入管与低温熔盐引出管路之间连接有熔盐管预热器旁路。
正常运行时给水经给水管路首先进入预热器系统，给水与熔盐换热后变成具有一定欠焓的不饱和水进入蒸发器系统继续吸热、蒸发，蒸发器系统分离出的饱和蒸汽进入过热器系统被高温熔盐加热成合格过热蒸汽，引出蒸发器系统。若运行过程中出现给水温度低于熔盐凝固点时，切断进入预热器的给水并启用给水管预热器旁路，切断进入预热器的高温熔盐并启用熔盐管预热器旁路，根据指令启用熔盐管蒸发器旁路调高蒸发器入口盐温。
给水温度过低时，通过熔盐管预热器旁路和给水管预热器旁路将预热器系统解列，避免经过预热器系统的熔盐凝固且系统不用停机。预热器系统解列后，给水经给水管预热器旁路进蒸发器系统，熔盐管蒸发器旁路可使部分高温熔盐直接进入蒸发器系统。从而提高进入蒸发器系统的熔盐的整体温度，调高蒸发器系统入口盐温。给水温度越低，提供相同的换热量时，产生的蒸汽量越少。在进入蒸发器系统的给水温度降低的情况下，通过提高蒸发器系统入口盐温，提高换热量，保证系统仍能产生足够的蒸汽量。
作为本发明的优选方案，所述蒸发器系统包括蒸发器本体和汽包，给水管预热器旁路、不饱和水引出/引入管和饱和蒸汽引出/引入管均与汽包连接，汽包与蒸发器本体的汽侧之间分别连接有饱和水引出/引入管和下降管，高温熔盐蒸发器引入管和高温熔盐预热器引入管分别与蒸发器本体的盐侧连接。系统外的给水通过给水管路引入到预热器系统与熔盐换热，产生的不饱和水通过不饱和水引出管引入到汽包中并与其中的饱和水充分混合，通过下降管进入到蒸发器本体中继续吸热变成饱和水，通过饱和水引出管进入汽包中进行汽水分离，分离出的饱和水与来自引出管的不饱和水混合后进入再循环。汽包中分离出的饱和蒸汽通过饱和蒸汽引出管进入过热器系统中与高温熔盐换热变成过热蒸汽。
作为本发明的优选方案，所述蒸发器系统的汽侧还连接有辅助预热循环水/蒸汽管路。在系统运行的初始阶段，辅助预热循环水/蒸汽管路通入预热水/蒸汽，避免初始阶段蒸发器系统中汽侧温度过低的情况。
作为本发明的优选方案，所述高温熔盐过热器进口管路上连接有过热器进口熔盐调温管，高温熔盐蒸发器引入管上连接有蒸发器进口熔盐调温管，高温熔盐预热器引入管上连接有预热器进口熔盐调温管。在各设备熔盐入口处设置熔盐调温管，分别调节进盐温度，可更精确控制各换热器汽侧出口温度参数。
作为本发明的优选方案，还包括再热器系统，高温熔盐母管与再热器系统的盐侧之间连接有高温熔盐再热器进口管路，再热器系统的盐侧还与高温熔盐蒸发器引入管连通，再热器系统的汽侧连接有再热蒸汽引入管路和再热蒸汽引出管路。来自系统外的低温再热汽通过再热器系统进行吸热变成高温再热蒸汽通过高温再热汽管引出再热器系统。
作为本发明的优选方案，所述高温熔盐再热器进口管路上连接有再热器进口熔盐调温管。再热器进口熔盐调温管能调节再热器系统进盐温度，精确控制再热器系统汽侧出口温度。
一种熔盐蒸汽发生方法，包括以下步骤：
正常运行时，给水首先进入预热器系统，给水与熔盐换热后变成具有一定欠焓的不饱和水进入蒸发器系统继续吸热、蒸发，蒸发器系统中分离出的饱和蒸汽进入过热器系统被高温熔盐加热成合格过热蒸汽，引出蒸汽发生系统；
若运行过程中出现给水温度低于熔盐凝固点时，切断进入预热器的给水并启用给水管预热器旁路，切断进入预热器的高温熔盐并启用熔盐管预热器旁路，根据指令启用熔盐管蒸发器旁路调高蒸发器入口盐温。
作为本发明的优选方案，运行时，根据预热器系统、蒸发器系统和过热器系统汽侧出口参数反馈情况调节其预热器系统、蒸发器系统和过热器系统盐侧入口盐温。
作为本发明的优选方案，运行时，来自系统外的低温再热汽通过再热器系统进行吸热变成高温再热蒸汽通过高温再热汽管引出再热器系统。
作为本发明的优选方案，给水温度过高时，给水经给水管预热器旁路进蒸发器，或者将预热器进口熔盐分流一部分至熔盐管预热器旁路。给水温度过高时可经给水管预热器旁路进蒸发器，防止预热器沸腾，也可将预热器系统进口熔盐分流一部分至熔盐管预热器旁路，防止预热器沸腾。
本发明的有益效果为：
给水温度过低时，通过熔盐管预热器旁路和给水管预热器旁路将预热器系统解列，避免经过预热器系统的熔盐凝固且系统不用停机。预热器系统解列后，给水经给水管预热器旁路进蒸发器系统，熔盐管蒸发器旁路可使部分高温熔盐直接进入蒸发器系统。从而提高进入蒸发器系统的熔盐的整体温度，调高蒸发器系统入口盐温。给水温度越低，提供相同的换热量时，产生的蒸汽量越少。在进入蒸发器系统的给水温度降低的情况下，通过提高蒸发器系统入口盐温，提高换热量，保证系统仍能产生足够的蒸汽量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是包含汽包时本发明的结构示意图。
图中：100-预热器系统；200-蒸发器系统；300-过热器系统；400-再热器系统；500-高温熔盐母管；600-辅助预热循环水/蒸汽管路；101-低温熔盐引出管路；102-熔盐管预热器旁路；103-给水管路；104-给水管预热器旁路；105-不饱和水引出/引入管；106-高温熔盐预热器引入管；201-蒸发器本体；202-汽包；203-饱和水引出/引入管；204-下降管；205-饱和蒸汽引出/引入管；206-高温熔盐蒸发器引入管；300-过热器本体；301-过热蒸汽引出管路；400-再热器本体；401-再热蒸汽引入管路；402-再热蒸汽引出管路；501-高温熔盐再热器进口管路；502-高温熔盐过热器进口管路；503-熔盐管蒸发器旁路；5011-再热器进口熔盐调温管；5012-过热器进口熔盐调温管；5013-蒸发器进口熔盐调温管；5014-预热器进口熔盐调温管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本实施例的熔盐蒸汽发生系统，包括预热器系统100、蒸发器系统200和过热器系统300，预热器系统100的汽侧连接有给水管路103和不饱和水引出/引入管105，不饱和水引出/引入管105的另一端与蒸发器系统200的汽侧连接，蒸发器系统200的汽侧与过热器系统300的汽侧之间连接有饱和蒸汽引出/引入管205，过热器系统300的汽侧还连接有过热蒸汽引出管路301；还包括高温熔盐母管500，高温熔盐母管500的另一端与过热器系统300的盐侧之间连接有高温熔盐过热器进口管路502，过热器系统300的盐侧与蒸发器系统200的盐侧之间连接有高温熔盐蒸发器引入管206，蒸发器系统200的盐侧与预热器系统100的盐侧之间连接有高温熔盐预热器引入管106，预热器系统100的盐侧还连接有低温熔盐引出管路101；所述高温熔盐母管500与高温熔盐蒸发器引入管206之间连接有熔盐管蒸发器旁路503，给水管路103与蒸发器系统200的汽侧之间连接有给水管预热器旁路104，高温熔盐预热器引入管106与低温熔盐引出管路101之间连接有熔盐管预热器旁路102；还包括再热器系统400，高温熔盐母管500与再热器系统400的盐侧之间连接有高温熔盐再热器进口管路501，再热器系统400的盐侧还与高温熔盐蒸发器引入管206连通，再热器系统400的汽侧连接有再热蒸汽引入管路401和再热蒸汽引出管路402。
本发明的系统还包括为实现系统安全经济运行所需必要设备及管道、仪表，比如保温、伴热系统和安全阀、温度、阀门、疏水、排气等。
正常运行时给水经给水管路103首先进入预热器系统100，给水与熔盐换热后变成具有一定欠焓的不饱和水进入蒸发器系统200继续吸热、蒸发，蒸发器系统200分离出的饱和蒸汽进入过热器系统300被高温熔盐加热成合格过热蒸汽，引出蒸汽发生系统。若运行过程中出现给水温度低于熔盐凝固点时，切断进入预热器的给水并启用给水管预热器旁路104，切断进入预热器的高温熔盐并启用熔盐管预热器旁路102，根据指令启用熔盐管蒸发器旁路503调高蒸发器入口盐温。来自系统外的低温再热汽通过再热器系统400进行吸热变成高温再热蒸汽通过高温再热汽管引出再热器系统400。
给水温度过低时，通过熔盐管预热器旁路102和给水管预热器旁路104将预热器系统100解列，避免经过预热器系统100的熔盐凝固且系统不用停机。预热器解列后可完全撤除预热器系统100伴热系统，节约厂用电。预热器系统100解列后，给水经给水管预热器旁路104进蒸发器系统200，熔盐管蒸发器旁路503可使部分高温熔盐直接进入蒸发器系统200。从而提高进入蒸发器系统200的熔盐的整体温度，调高蒸发器系统200入口盐温。给水温度越低，提供相同的换热量时，产生的蒸汽量越少。在进入蒸发器系统200的给水温度降低的情况下，通过提高蒸发器系统200入口盐温，提高换热量，保证系统仍能产生足够的蒸汽量。
在一些实施例中，蒸发器系统200可仅包括蒸发器本体201。
如图2所示，在另一些实施例中，所述蒸发器系统200包括蒸发器本体201和汽包202，给水管预热器旁路104、不饱和水引出/引入管105和饱和蒸汽引出/引入管205均与汽包202连接，汽包202与蒸发器本体201的汽侧之间分别连接有饱和水引出/引入管203和下降管204，高温熔盐蒸发器引入管206和高温熔盐预热器引入管106分别与蒸发器本体201的盐侧连接。系统外的给水通过给水管路103引入到预热器系统100与熔盐换热，产生的不饱和水通过不饱和水引出管引入到汽包202中并与其中的饱和水充分混合，通过下降管204进入到蒸发器本体201中继续吸热变成饱和水，通过饱和水引出管进入汽包202中进行汽水分离，分离出的饱和水与来自引出管的不饱和水混合后进入再循环。汽包202中分离出的饱和蒸汽通过饱和蒸汽引出管进入过热器系统300中与高温熔盐换热变成过热蒸汽。
更进一步，所述蒸发器系统200的汽侧还连接有辅助预热循环水/蒸汽管路600。在系统运行的初始阶段，辅助预热循环水/蒸汽管路600通入预热水/蒸汽，避免初始阶段蒸发器系统200中汽侧温度过低的情况。
作为本发明的优选方案，所述高温熔盐过热器进口管路502上连接有过热器进口熔盐调温管5012，高温熔盐蒸发器引入管206上连接有蒸发器进口熔盐调温管5013，高温熔盐预热器引入管106上连接有预热器进口熔盐调温管5014，高温熔盐再热器进口管路501上连接有再热器进口熔盐调温管5011。在各设备熔盐入口处设置熔盐调温管，分别调节进盐温度，可更精确控制各换热器汽侧出口温度参数。
本实施例的熔盐蒸汽发生方法，包括以下步骤：
正常运行时，给水首先进入预热器系统100，给水与熔盐换热后变成具有一定欠焓的不饱和水进入蒸发器系统200继续吸热、蒸发，蒸发器系统200中分离出的饱和蒸汽进入过热器系统300被高温熔盐加热成合格过热蒸汽，引出蒸汽发生系统；来自系统外的低温再热汽通过再热器系统400进行吸热变成高温再热蒸汽通过高温再热汽管引出蒸汽发生系统。
若运行过程中出现给水温度低于熔盐凝固点时，切断进入预热器的给水并启用给水管预热器旁路104，切断进入预热器的高温熔盐并启用熔盐管预热器旁路102，根据指令启用熔盐管蒸发器旁路503调高蒸发器入口盐温；根据预热器系统100、蒸发器系统200和过热器系统300汽侧出口参数反馈情况调节其预热器系统100、蒸发器系统200和过热器系统300盐侧入口盐温，协调系统安全经济运行；视情况确定预热器系统100是否启用放盐、排水程序。
给水温度过高时，给水经给水管预热器旁路104进蒸发器，或者将预热器进口熔盐分流一部分至熔盐管预热器旁路102。给水温度过高时可经给水管预热器旁路104进蒸发器，防止预热器沸腾，也可将预热器系统100进口熔盐分流一部分至熔盐管预热器旁路102，防止预热器沸腾。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：包括预热器系统(100)、蒸发器系统(200)和过热器系统(300)，预热器系统(100)的汽侧连接有给水管路(103)和不饱和水引出/引入管(105)，不饱和水引出/引入管(105)的另一端与蒸发器系统(200)的汽侧连接，蒸发器系统(200)的汽侧与过热器系统(300)的汽侧之间连接有饱和蒸汽引出/引入管(205)，过热器系统(300)的汽侧还连接有过热蒸汽引出管路(301)；还包括高温熔盐母管(500)，高温熔盐母管(500)的另一端与过热器系统(300)的盐侧之间连接有高温熔盐过热器进口管路(502)，过热器系统(300)的盐侧与蒸发器系统(200)的盐侧之间连接有高温熔盐蒸发器引入管(206)，蒸发器系统(200)的盐侧与预热器系统(100)的盐侧之间连接有高温熔盐预热器引入管(106)，预热器系统(100)的盐侧还连接有低温熔盐引出管路(101)；所述高温熔盐母管(500)与高温熔盐蒸发器引入管(206)之间连接有熔盐管蒸发器旁路(503)，给水管路(103)与蒸发器系统(200)的汽侧之间连接有给水管预热器旁路(104)，高温熔盐预热器引入管(106)与低温熔盐引出管路(101)之间连接有熔盐管预热器旁路(102)。
2.根据权利要求1所述的一种熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：所述蒸发器系统(200)包括蒸发器本体(201)和汽包(202)，给水管预热器旁路(104)、不饱和水引出/引入管(105)和饱和蒸汽引出/引入管(205)均与汽包(202)连接，汽包(202)与蒸发器本体(201)的汽侧之间分别连接有饱和水引出/引入管(203)和下降管(204)，高温熔盐蒸发器引入管(206)和高温熔盐预热器引入管(106)分别与蒸发器本体(201)的盐侧连接。
3.根据权利要求1所述的一种熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：所述蒸发器系统(200)的汽侧还连接有辅助预热循环水/蒸汽管路(600)。
4.根据权利要求1所述的一种熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：所述高温熔盐过热器进口管路(502)上连接有过热器进口熔盐调温管(5012)，高温熔盐蒸发器引入管(206)上连接有蒸发器进口熔盐调温管(5013)，高温熔盐预热器引入管(106)上连接有预热器进口熔盐调温管(5014)。
5.根据权利要求1所述的一种熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：还包括再热器系统(400)，高温熔盐母管(500)与再热器系统(400)的盐侧之间连接有高温熔盐再热器进口管路(501)，再热器系统(400)的盐侧还与高温熔盐蒸发器引入管(206)连通，再热器系统(400)的汽侧连接有再热蒸汽引入管路(401)和再热蒸汽引出管路(402)。
6.根据权利要求5所述的一种熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：所述高温熔盐再热器进口管路(501)上连接有再热器进口熔盐调温管(5011)。
7.使用权利要求1所述的一种熔盐蒸汽发生方法，其特征在于：包括以下步骤：
正常运行时，给水首先进入预热器系统(100)，给水与熔盐换热后变成具有一定欠焓的不饱和水进入蒸发器系统(200)继续吸热、蒸发，蒸发器系统(200)中分离出的饱和蒸汽进入过热器系统(300)被高温熔盐加热成合格过热蒸汽，引出蒸汽发生系统；
若运行过程中出现给水温度低于熔盐凝固点时，切断进入预热器的给水并启用给水管预热器旁路(104)，切断进入预热器的高温熔盐并启用熔盐管预热器旁路(102)，根据指令启用熔盐管蒸发器旁路(503)调高蒸发器入口盐温。
8.根据权利要求7述的一种熔盐蒸汽发生方法，其特征在于：运行时，根据预热器系统(100)、蒸发器系统(200)和过热器系统(300)汽侧出口参数反馈情况调节其预热器系统(100)、蒸发器系统(200)和过热器系统(300)盐侧入口盐温。
9.根据权利要求7所述的一种熔盐蒸汽发生方法，其特征在于：运行时，来自系统外的低温再热汽通过再热器系统(400)进行吸热变成高温再热蒸汽通过高温再热汽管引出再热器系统(400)。
10.根据权利要求7所述的一种熔盐蒸汽发生方法，其特征在于：给水温度过高时，给水经给水管预热器旁路(104)进蒸发器，或者将预热器进口熔盐分流一部分至熔盐管预热器旁路(102)。
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