CN115307118A - 一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统 - Google Patents

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郭亮
王景富
陈玉翔
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Abstract

本发明的目的在于提供一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，镜场的导热油管路分成第一分支和第二分支，第一分支进入再热器的壳侧，之后返回镜场，第二分支依次进入过热器的壳侧、蒸发器的管侧、预热器的壳侧，之后返回镜场；预热器的管侧的水汽管路依次进入蒸发器的壳侧、汽包、过热器的管侧，过热器内产生的过热蒸汽经管道进入汽轮机高压缸，再经再热器管侧后进入汽轮机低压缸，经冷凝处理后，重新进入预热器。本发明能够在双列同时运行时使光热电站发电功率达到100MW，同时可以有效解决设备受热形变大、系统庞大复杂、能量利用率低和汽水分离能力不足等问题，具备良好的设备可靠性和优秀的使用寿命。

Description

一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统
技术领域
本发明涉及的是一种发电装置，具体地说是新能源发电装置。
背景技术
能源与环境问题是当今世界面临的两个重要问题，利用太阳能发电是缓解甚至解决能源问题的一种有效方式，世界各国也都在做积极的努力。光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过蒸汽发生系统提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的的一种新能源绿色发电技术。作为能量转换的重要环节，蒸汽发生系统的工作能力将直接影响整个光热电站的发电功率。
影响蒸汽发生系统功率规模的主要因素包含蒸汽发生装置受热变形大、能量利用效率低、设备体积庞大等。公开号为CN201820377277.X的专利说明书中，公开了采用热熔盐调节的塔式太阳能光热蒸汽发生系统。该系统可以实现塔式太阳能光热电站内的蒸汽产生及再热循环过程，但其蒸发器与汽包为独立设备，无法避免使用循环泵提供汽水驱动力，增加了厂用点消耗。且该系统使用热熔盐作为传热工质，存在熔岩结晶、流动性差和成本过高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供换热功率高、运行效果好、设备可靠性强的一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，其特征是：包括镜场、预热器、蒸汽发生装置、过热器、再热器、汽轮机低压缸、汽轮机高压缸，所述蒸汽发生装置包括蒸发器、汽包，镜场的导热油管路分成第一分支和第二分支，第一分支进入再热器的壳侧，之后返回镜场，第二分支依次进入过热器的壳侧、蒸发器的管侧、预热器的壳侧，之后返回镜场；预热器的管侧的水汽管路依次进入蒸发器的壳侧、汽包、过热器的管侧，过热器内产生的过热蒸汽经管道进入汽轮机高压缸，再经再热器管侧后进入汽轮机低压缸，经冷凝处理后，重新进入预热器。
本发明还可以包括：
1、所述蒸汽发生装置的蒸发器包括第一蒸发器和第二蒸发器，第一蒸发器与汽包之间分别通过第一上升管和下降管相连通，第二蒸发器与汽包之间第二上升官和下降管相连通。
2、所述汽包包括多级组合式汽水分离装置，多级组合式汽水分离装置包括扩容箱、旋风分离器、联箱，扩容箱位于顶部，联箱位于底部，旋风分离器位于二者之间。
3、蒸发器、预热器和过热器均为管壳式换热器。
4、所述再热器为发卡型管壳式换热器，其壳体由结构一致的上、下两个筒体组成，两个筒体一端通过U型弯端相连。
5、汽包为卧式压力容器，旋风分离器为类蜗壳式结构，扩容箱为方形箱体，联箱为凹型箱体。
本发明的优势在于：
1.本发明涉及的蒸汽发生系统使用导热油作为传热工质，相比其他工质，其具有运动粘度小、导热系数高、投资运维成本低等优点，能够有效降低系统的流动阻力，提高换热效果，最终实现系统总体功率的提升。
2.本发明涉及的蒸汽发生系统设有再热器，与汽轮机的高、低压缸组成再热循环，可有效提高低压缸进气参数，充分利用高压缸的排气能量，可从整体生提高光热电站的能量利用效率。
3.本发明涉及的蒸汽发生装置采用自支撑循环结构，通过将气、液空间隔离布置，解决了传统再沸器体积庞大的技术难点，同时实现了蒸发器内实现汽水自然循环，取消循环泵，简化系统的同时降低了厂用电率。
4.本发明涉及的蒸汽发生装置内使用了多级汽水组合式分离装置，可有效提高蒸汽干度，减小汽轮机发生汽蚀几率，提高机组可靠性和稳定性。
5.本发明涉及的再热器采用发卡型结构，其端部的U型弯端可有效提高换热管的弯曲半径，较小受热膨胀时换热管弯段的局部应力，并且U型弯端可在受热时将轴向形变部分转化为纵向形变，避免特定方向产生塑性形变，确保设备高温下的结构强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为蒸汽发生装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-2，本发明提供了一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，分为2列子系统，每列子系统额定功率可达到50MW，其主要设备包含一台预热器3、一台蒸汽发生装置4、一台过热器5和一台再热器2。蒸汽发生系统内热侧工质为导热油，冷侧工质为水或蒸汽，工质管路分为导热油管路和水汽管路两部分。导热油管路始于镜场1，随后分为两个支路，其中一路进入再热器2的壳侧，随后返回到镜场1中；另一路依次进入过热器5壳侧、蒸发器11管侧和预热器3壳侧。水汽管路始于预热器3管侧，随后依次进入蒸发器11壳侧、汽包8和过热器5管侧，此时过热器5内产生的过热蒸汽经管道进入汽轮机高压缸7，排气流经再热器2管侧后，进入汽轮机低压缸6，经电站常规岛冷凝及处理后，重新进入预热器3，完成闭式循环。
如图1所示，再热器2为发卡型管壳式换热器，其壳体由结构一致的上、下两个筒体组成，一端通过U型弯端相连。
如图2所示，蒸汽发生装置4由置于顶端的一台汽包8与置于底部的两台蒸发器11组成，汽包8与蒸发器11之间通过若干上升管10及下降管9相连。蒸发器11为管壳式换热器，汽包8为卧式压力容器，内部安装有多级组合式汽水分离装置12，对蒸发器所产生的蒸汽进行除湿处理。
如图2所示，多级组合式汽水分离装置12由扩容箱13、旋风分离器14、联箱15及其他相关部件组成。旋风分离器14为类蜗壳式结构，扩容箱13为布置在汽包8顶端的方形箱体，联箱15为凹型箱体，位于汽包8底部，起到收容蒸汽的作用。综合采用离心力、惯性力、重力和水膜分离的方式提高汽水分离效率，产生的蒸汽在额定工况下分离干度可达到99.9％以上。
本发明利用镜场内吸收太阳能量后的导热油，将系统内各设备冷侧的水或蒸汽加热至合适参数，最终送入到汽轮机完成做功。预热器3和过热器5均为管壳式换热器，预热器3的主要功能是对经过冷凝相变后的汽轮机乏汽进行加热，使水达到近饱和状态；过热器5的主要功能是将蒸汽发生装置4产生的饱和蒸汽加热至过热状态，并使蒸汽的温度和压力到达汽轮机高压缸7的进汽标准。

Claims (6)

1.一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，其特征是：包括镜场、预热器、蒸汽发生装置、过热器、再热器、汽轮机低压缸、汽轮机高压缸，所述蒸汽发生装置包括蒸发器、汽包，镜场的导热油管路分成第一分支和第二分支，第一分支进入再热器的壳侧，之后返回镜场，第二分支依次进入过热器的壳侧、蒸发器的管侧、预热器的壳侧，之后返回镜场；预热器的管侧的水汽管路依次进入蒸发器的壳侧、汽包、过热器的管侧，过热器内产生的过热蒸汽经管道进入汽轮机高压缸，再经再热器管侧后进入汽轮机低压缸，经冷凝处理后，重新进入预热器。
2.根据权利要求1所述的一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，其特征是：所述蒸汽发生装置的蒸发器包括第一蒸发器和第二蒸发器，第一蒸发器与汽包之间分别通过第一上升管和下降管相连通，第二蒸发器与汽包之间第二上升官和下降管相连通。
3.根据权利要求1所述的一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，其特征是：所述汽包包括多级组合式汽水分离装置，多级组合式汽水分离装置包括扩容箱、旋风分离器、联箱，扩容箱位于顶部，联箱位于底部，旋风分离器位于二者之间。
4.根据权利要求1所述的一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，其特征是：蒸发器、预热器和过热器均为管壳式换热器。
5.根据权利要求1所述的一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，其特征是：所述再热器为发卡型管壳式换热器，其壳体由结构一致的上、下两个筒体组成，两个筒体一端通过U型弯端相连。
6.根据权利要求3所述的一种采用导热油的大功率光热电站蒸汽发生系统，其特征是：汽包为卧式压力容器，旋风分离器为类蜗壳式结构，扩容箱为方形箱体，联箱为凹型箱体。
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