CN116772270B - 一种光热电站供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光热电站供热系统，包括外壳体以及环向布置在其上的吸热器体，吸热器体吸热段裸露设置在外壳体侧壁上的聚光槽部，外壳体内还设置有用于对吸热器体内部若干吸热管进行防冻盐以及温度检测的伴热系统，漏液收集环盒在分割板的作用下对环向布置的每一吸热器体通过漏液检测件进行单独泄漏检测；遮蔽板罩的下滑并对泄漏区域的吸热器体进行防爆封闭，且隔离板插入至封闭板上的滑槽口内能够对吸热器体上每个吸热管进行单独封闭，同时膨胀石墨层接触高温熔盐进行膨胀并对吸热管端进行分段密封，减少熔盐泄漏量，外置控制器驱动冷却箱内的冷却介质排入至冷却腔、降温腔内，通过封闭板的传热作用对泄漏段的吸热管熔盐进行冷却凝固。

Description

一种光热电站供热系统

技术领域

本发明属于光热电站技术领域，具体涉及一种光热电站供热系统。

背景技术

塔式熔盐热发电系统由三部分组成：定日镜场、熔盐系统和动力发电系统，其中熔盐系统又可分为吸热系统(相当于供热系统)、储热系统和蒸汽发生系统，定日镜将太阳光汇聚在吸热器上，冷盐泵将290℃冷盐从冷盐罐输送至塔顶吸热器，冷盐吸热后成为565℃热盐，之后热盐再通过重力作用下塔并存储于热盐罐中；光热发电系统应用的主要是二元熔盐，由质量分数分别为60％、40％的NaNO3和KNO3组成，通常称为太阳盐(solar salt)；该盐凝固点为220℃，最高耐温620℃，实际运行温度为290～565℃，高温状态下的熔盐为离子态，熔盐与水接触后马上汽化，体积急剧膨胀而发生爆炸，由于凝固点高，为防止局部流动死点或停机期间出现冻盐，需要对所有熔盐工质管道、阀门和设备等进行伴热保温，故而预置有伴热系统，并对温度进行监控，管道冻盐、阀门泄漏等故障也时有发生，可能造成吸热管在低周疲劳下发生涨粗甚至爆管，冻盐可在高温缓慢加热条件下逐渐熔化而使系统恢复正常工作。

如公告号为CN205156393U的中国专利，其公开了一种熔盐吸热器，包括吸热器外壳，外壳内设置有吸热器管组件以及固定吸热器管组件的吸热管保持架；吸热器管组件是由多根吸热管、上集管、下集管和出盐管段、进盐管段、支撑架的组成的组焊件；多根吸热管的中间直段并排组成了吸热面；吸热面固定在吸热管保持架上；出盐管段设置在上集管的一端；的进盐管段设置在下集管的一端；支撑架分别设置在上集管和下集管的中部。本实用新型提高了吸热管表面太阳光的吸热效能；解决了吸热管内部熔盐在低温状态下的冻堵问题以及各吸热管由于流量不均衡而造成局部高温，及吸热管内部温差过大的问题；不仅结构简单，成本优势明显，而且特别适用于太阳能中高温热利用领域，拓宽了太阳能的运用。

又如公告号为CN205048746U的中国专利，其公开了一种新型塔式光热电站吸热器，所述吸热器由多个吸热器单元构成，所述吸热器单元包括：第一吸热管屏和联箱，所述第一吸热管屏两端各连接一个联箱，所述吸热器还包括第二吸热管屏，所述第二吸热管屏位于所述第一吸热管屏一侧，所述第二吸热管屏两端与位于两端所述的联箱连接。

但是上述方案存在以下不足：公告号为CN205048746U的中国专利介绍了塔式吸热器以环向的布置方式，而公告号为CN205156393U的中国专利中叙述了其吸热器管组吸热段以裸露在外壳外侧并被聚集的太阳光进行照射的供热方式，由于吸热管组具有一定使用寿命，且其在冻盐、阀门泄漏等故障发生时，可能会造成吸热管在低周疲劳下发生涨粗甚至爆管，高温状态下的熔盐与水、部分有机物接触有爆炸风险，因此需要在吸热管发生破裂时进行及时补救，但是由于吸热管裸露段在定日镜生成的聚光下亮度较高，无法都过观测方式判断吸热管是否发生破裂泄漏，如何对供热系统作出进一步改进，便于对环向布置的吸热器进行单独泄漏检测的同时，能够对泄漏点所在的吸热器进行防爆遮蔽、漏点封闭是当下需要改进的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光热电站供热系统，以解决上述背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光热电站供热系统，包括外壳体以及环向布置在其上的吸热器体，所述吸热器体吸热段裸露设置在所述外壳体侧壁上的聚光槽部，所述外壳体内还设置有用于对吸热器体内部若干吸热管进行防冻盐以及温度检测的伴热系统，伴热系统与外置控制器连接，所述聚光槽部设置有用于对吸热器体上若干吸热管进行分隔设置有安装槽板，聚光槽部内侧下部环形设置有套设在所述安装槽板外侧的漏液收集环盒，且漏液收集环盒内部设置有漏液检测件；

所述聚光槽部内侧顶壁环向布置有可升降的遮蔽板罩，且漏液检测件检测对应侧吸热器体发生泄漏时，与泄漏点对应侧的遮蔽板罩下降并和安装槽板、漏液收集环盒之间构成防爆封闭空间，同时在所述遮蔽板罩上设置有凝固组件并用于对吸热器体上吸热管泄漏出来的高温熔盐进行降温凝固并形成凝固封堵层。

优选的，所述伴热系统部分预置在安装槽板上并用于对吸热器体吸热段的防冻盐以及温度检测，所述安装槽板与吸热管接触部设置有耐热弹性层，且安装槽板上布置有位于吸热管之间的隔离板并用于熔盐泄漏防溅射。

优选的，所述遮蔽板罩内侧壁上布置有封闭板，封闭板外侧壁上设有与隔离板相滑动密封配合的滑槽口，且所述遮蔽板罩内侧壁上位于封闭板之间布置有膨胀石墨层，吸热管被位于两侧的隔离板、封闭板以及膨胀石墨层进行密封。

优选的，所述漏液收集环盒内部环向设置有分割板，相邻所述分割板构成空间对应于相应侧的吸热器体，且相邻所述分割板对应漏液收集环盒顶壁上设有台阶槽口，台阶槽口下侧部通过扭簧轴翻转设置有阻流板，所述遮蔽板罩底部设置有台阶顶板，台阶顶板可滑动贯穿于台阶槽口并顶推阻流板与漏液收集环盒内部底端面相密封接触，同时所述阻流板前后端面与漏液收集环盒前后面壁相滑动密封接触。

优选的，所述漏液检测件包括温度传感器，且温度传感器与外置控制器连接，所述聚光槽部顶壁上沿竖向滑动贯穿有所述遮蔽板罩，所述外壳体内侧中部设置有驱动架，驱动架上环向布置有和遮蔽板罩相对应的绕线轮组，绕线轮组上牵引端设置有牵引绳条，且牵引绳条自由端与遮蔽板罩顶部固定连接，同时所述绕线轮组控制端与外置控制器连接，温度传感器检测高温熔盐流入时的温度时，外置控制器接收温度信号并根据漏液检测件所在位置驱动对应侧的绕线轮组启动，使遮蔽板罩对泄漏侧的吸热器体进行防爆封闭。

优选的，所述遮蔽板罩内部设有冷却腔，且所述封闭板上布设有与冷却腔相连通的降温腔，且所述隔离板、耐热弹性层和封闭板之间进行热量传递，所述凝固组件包括分别与冷却腔上、下部相连通的冷却介质出管和冷却介质进管，且所述冷却介质出管、冷却介质进管与冷却箱连接，冷却箱生成冷却介质依次通过冷却介质进管、冷却腔、降温腔、冷却介质出管进行循环，且冷却箱制冷部与外置控制器连接，流入冷却腔、降温腔的冷却介质能够使泄漏段的吸热器体高温熔盐部进行降温凝固。

优选的，所述遮蔽板罩外侧壁设置有反光层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、漏液收集环盒在分割板的作用下对环向布置的每一吸热器体通过漏液检测件进行单独泄漏检测；

2、遮蔽板罩的下滑并对泄漏区域的吸热器体进行防爆封闭，且隔离板插入至封闭板上的滑槽口内能够对吸热器体上每个吸热管进行单独封闭，同时膨胀石墨层接触高温熔盐进行膨胀并对吸热管端进行分段密封，减少熔盐泄漏量，外置控制器驱动冷却箱内的冷却介质排入至冷却腔、降温腔内，通过封闭板的传热作用对泄漏段的吸热管熔盐进行冷却凝固。

附图说明

图1为本发明的整体结构俯视局部示意图；

图2为图1的吸热器体侧遮蔽板罩升降状态下的主视剖切变换示意图；

图3为图2的遮蔽板罩和漏液收集环盒配合区域示意图；

图4为图3的台阶顶板将阻流板下翻顶出示意图；

图5为图4的遮蔽板罩俯视状态剖切示意图；

图6为本发明的漏液收集环盒对半剖切结构示意图；

图7为本发明的遮蔽板罩与安装槽板局部剖视区域放大示意图；

图8为本发明的膨胀石墨层分布示意图。

图中：1、外壳体；2、吸热器体；3、安装槽板；4、漏液收集环盒；5、漏液检测件；6、遮蔽板罩；7、耐热弹性层；8、隔离板；9、封闭板；10、滑槽口；11、膨胀石墨层；12、分割板；13、台阶槽口；14、阻流板；15、台阶顶板；16、外置控制器；17、驱动架；18、绕线轮组；19、牵引绳条；20、降温腔；21、冷却介质出管；22、冷却介质进管；23、冷却箱；24、反光层；101、聚光槽部；201、伴热系统；301、冷却腔。

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、完整地描述。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

实施例一：

一种光热电站供热系统，包括外壳体1以及环向布置在其上的吸热器体2，吸热器体2吸热段裸露设置在外壳体1侧壁上的聚光槽部101，外壳体1内还设置有用于对吸热器体2内部若干吸热管进行防冻盐以及温度检测的伴热系统201，伴热系统201可以参阅文章编号为1001-5523(2020)05-0041-04的《电伴热系统在光热电站熔盐吸热器的应用》以及现有相关技术，为现有成熟技术，不作赘述，伴热系统201与外置控制器16连接，聚光槽部101设置有用于对吸热器体2上若干吸热管进行分隔设置有安装槽板3，安装槽板3与吸热器体2配合部为弧形结构，便于对吸热器体2上吸热管进行配合安装，聚光槽部101内侧下部环形设置有套设在安装槽板3外侧的漏液收集环盒4，且漏液收集环盒4内部设置有漏液检测件5；

聚光槽部101内侧顶壁环向布置有可升降的遮蔽板罩6，遮蔽板罩6外形与吸热器体2的分布外形相适配，且漏液检测件5检测对应侧吸热器体2发生泄漏时，与泄漏点对应侧的遮蔽板罩6下降并和安装槽板3、漏液收集环盒4之间构成防爆封闭空间，同时在遮蔽板罩6上设置有凝固组件并用于对吸热器体2上吸热管泄漏出来的高温熔盐进行降温凝固并形成凝固封堵层。

实施例二：

在实施例一的基础上进一步说明，伴热系统201部分预置在安装槽板3上并用于对吸热器体2吸热段的防冻盐以及温度检测，吸热器体2由熔盐进管、熔盐出管以及布置在其之间的吸热管构成，温度检测可以为预置在熔盐进管、熔盐出管侧的温度检测探头构成，当吸热管发生泄漏时，由于排出熔盐量减少，温度会发生改变，同时还可以在熔盐进管、熔盐出管侧预置有流速压力传感器，能够直接对单组的吸热器体2进行单独泄漏检测，安装槽板3与吸热管接触部设置有耐热弹性层7，耐热弹性层7选择能够承受聚光槽部101生成聚光处的温度，例如云母颗粒与陶粒的混合物，陶粒提高了导热性能，使吸热管热膨胀时具备膨胀空间，耐热弹性层7不局限于上述材料，可以根据耐热温度进行适应性调整，且安装槽板3上布置有位于吸热管之间的隔离板8并用于熔盐泄漏防溅射，隔离板8凸出吸热管外表面长度为2mm，避免其阻挡射入吸热管外表面的正常光照量；

遮蔽板罩6内侧壁上布置有封闭板9，封闭板9外侧壁上设有与隔离板8相滑动密封配合的滑槽口10，且遮蔽板罩6内侧壁上位于封闭板9之间布置有膨胀石墨层11，吸热管被位于两侧的隔离板8、封闭板9以及膨胀石墨层11进行密封，设定熔盐流体状态下的温度为A范围，膨胀石墨层11的膨胀温度设定在A范围温度最高值减去50摄氏度以上，获得膨胀石墨层11膨胀温度B，且B大于熔盐凝固温度。

实施例三：

在实施例一的基础上进一步说明，漏液收集环盒4内部环向设置有分割板12，相邻分割板12构成空间对应于相应侧的吸热器体2，且相邻分割板12对应漏液收集环盒4顶壁上设有台阶槽口13，台阶槽口13下侧部通过扭簧轴翻转设置有阻流板14，扭簧轴由套入扭簧的旋转轴构成，遮蔽板罩6底部设置有台阶顶板15，台阶顶板15可滑动贯穿于台阶槽口13并顶推阻流板14与漏液收集环盒4内部底端面相密封接触，同时阻流板14前后端面与漏液收集环盒4前后面壁相滑动密封接触。

实施例四：

在实施例一的基础上进一步说明，漏液检测件5包括温度传感器，具体的，漏液检测件5由陶瓷传热条部和温度检测探头构成，陶瓷传热条部为导热材料构成的条状陶瓷条，其顶部延伸入漏液收集环盒4内部底侧，而温度检测探头检测端和陶瓷传热条部连接，用于对漏液收集环盒4内部泄漏进入的熔盐温度进行间接检测，温度检测探头为现有技术成熟产品，不作赘述，温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，且温度传感器与外置控制器16连接，聚光槽部101顶壁上沿竖向滑动贯穿有遮蔽板罩6，外壳体1内侧中部设置有驱动架17，驱动架17上环向布置有和遮蔽板罩6相对应的绕线轮组18，绕线轮组18由电机和绕线轮构成，绕线轮为环形盘，气环壁上具有环槽部，电机驱动轴端与绕线轮连接，绕线轮组18上牵引端设置有牵引绳条19，牵引绳条19安装端与绕线轮环槽部缠绕连接，同样的，绕线轮组18和牵引绳条19可以用小型卷扬机替代，且牵引绳条19自由端与遮蔽板罩6顶部固定连接，同时绕线轮组18控制端与外置控制器16连接，温度传感器检测高温熔盐流入时的温度时，外置控制器16接收温度信号并根据漏液检测件5所在位置驱动对应侧的绕线轮组18启动，使遮蔽板罩6对泄漏侧的吸热器体2进行防爆封闭。

实施例五：

在实施例二的基础上进一步说明，遮蔽板罩6内部设有冷却腔301，且封闭板9上布设有与冷却腔301相连通的降温腔20，且隔离板8、耐热弹性层7和封闭板9之间进行热量传递，凝固组件包括分别与冷却腔301上、下部相连通的冷却介质出管21和冷却介质进管22，且冷却介质出管21、冷却介质进管22与冷却箱23连接，冷却箱23可以为冷风机和制冷机中的任意一种，均为现有技术成熟产品，不作赘述，冷风机将外界冷却风吹入，此时冷却介质为冷却风，而制冷机可以为冷水机，将冷却液通过泵排入至冷却腔301内进行循环，此时冷却介质为冷却液，冷却箱23生成冷却介质依次通过冷却介质进管22、冷却腔301、降温腔20、冷却介质出管21进行循环，且冷却箱制23冷部与外置控制器16连接，流入冷却腔301、降温腔20的冷却介质能够使泄漏段的吸热器体2高温熔盐部进行降温凝固，使泄漏点的熔盐进行降温凝固起到防漏作用；

遮蔽板罩6外侧壁设置有反光层24，反光层24可以选择反光玻璃微珠、反光陶瓷板中的任意一种，反光层24能够对射入聚光槽部101泄漏区域的光线进行反射，同时在反光层24和遮蔽板罩6之间涂布有隔热涂层，减少遮蔽板罩6受到的聚光热量。

在另一实施例中，反光层24可以为布置有未图示菱形凸起的反光面，能够对聚射的太阳光进行较好的分散。

工作原理如下：漏液收集环盒4在分割板12的作用下对环向布置的每一吸热器体2进行单独泄漏检测，当其中某一吸热器体2上吸热管发生泄漏时，泄漏的熔盐会流入至漏液收集环盒4内部被漏液检测件5检测出来，且伴热系统201内的温度检测探头或流速压力传感器对吸热器体2的熔盐进管、熔盐出管进行检测，以此判断对应侧的吸热器体2是否发生泄漏；

位于安装槽板3上隔离板8的设置避免了吸热管泄漏的熔盐液发生大范围溅射，同时外置控制器16接收漏液检测件5发来的泄漏信号后驱动对应侧的绕线轮组18启动，绕线轮组18通过对牵引绳条19的收放实现遮蔽板罩6的下滑并对泄漏区域的吸热器体2进行防爆封闭，且隔离板8插入至封闭板9上的滑槽口10内能够对吸热器体2上每个吸热管进行单独封闭，位于遮蔽板罩6底部的台阶顶板15将阻流板14下翻顶出并和漏液收集环盒4内侧底端面密封接触，从而对流入漏液收集环盒4的熔盐液体进行阻隔，同时膨胀石墨层11接触高温熔盐进行膨胀并对吸热管端进行分段密封，减少熔盐泄漏量，反光层24将汇集来的太阳光进行反射，外置控制器16驱动冷却箱23内的冷却介质排入至冷却腔301、降温腔20内，通过封闭板9的传热作用对泄漏段的吸热管熔盐进行冷却凝固，最后外置控制器16对远程管理中心的监控端发出警示，报告发生泄漏。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光热电站供热系统，包括外壳体以及环向布置在其上的吸热器体，所述吸热器体吸热段裸露设置在所述外壳体侧壁上的聚光槽部，所述外壳体内还设置有用于对吸热器体内部若干吸热管进行防冻盐以及温度检测的伴热系统，伴热系统与外置控制器连接，其特征在于：所述聚光槽部设置有用于对吸热器体上若干吸热管进行分隔设置有安装槽板，聚光槽部内侧下部环形设置有套设在所述安装槽板外侧的漏液收集环盒，且漏液收集环盒内部设置有漏液检测件；

所述聚光槽部内侧顶壁环向布置有可升降的遮蔽板罩，且漏液检测件检测对应侧吸热器体发生泄漏时，与泄漏点对应侧的遮蔽板罩下降并和安装槽板、漏液收集环盒之间构成防爆封闭空间，同时在所述遮蔽板罩上设置有凝固组件并用于对吸热器体上吸热管泄漏出来的高温熔盐进行降温凝固并形成凝固封堵层。

2.根据权利要求1所述的一种光热电站供热系统，其特征在于：所述伴热系统部分预置在安装槽板上并用于对吸热器体吸热段的防冻盐以及温度检测，所述安装槽板与吸热管接触部设置有耐热弹性层，且安装槽板上布置有位于吸热管之间的隔离板并用于熔盐泄漏防溅射。

3.根据权利要求2所述的一种光热电站供热系统，其特征在于：所述遮蔽板罩内侧壁上布置有封闭板，封闭板外侧壁上设有与隔离板相滑动密封配合的滑槽口，且所述遮蔽板罩内侧壁上位于封闭板之间布置有膨胀石墨层，吸热管被位于两侧的隔离板、封闭板以及膨胀石墨层进行密封。

4.根据权利要求1所述的一种光热电站供热系统，其特征在于：所述漏液收集环盒内部环向设置有分割板，相邻所述分割板构成空间对应于相应侧的吸热器体，且相邻所述分割板对应漏液收集环盒顶壁上设有台阶槽口，台阶槽口下侧部通过扭簧轴翻转设置有阻流板，所述遮蔽板罩底部设置有台阶顶板，台阶顶板可滑动贯穿于台阶槽口并顶推阻流板与漏液收集环盒内部底端面相密封接触，同时所述阻流板前后端面与漏液收集环盒前后面壁相滑动密封接触。

5.根据权利要求1所述的一种光热电站供热系统，其特征在于：所述漏液检测件包括温度传感器，且温度传感器与外置控制器连接，所述聚光槽部顶壁上沿竖向滑动贯穿有所述遮蔽板罩，所述外壳体内侧中部设置有驱动架，驱动架上环向布置有和遮蔽板罩相对应的绕线轮组，绕线轮组上牵引端设置有牵引绳条，且牵引绳条自由端与遮蔽板罩顶部固定连接，同时所述绕线轮组控制端与外置控制器连接，温度传感器检测高温熔盐流入时的温度时，外置控制器接收温度信号并根据漏液检测件所在位置驱动对应侧的绕线轮组启动，使遮蔽板罩对泄漏侧的吸热器体进行防爆封闭。

6.根据权利要求3所述的一种光热电站供热系统，其特征在于：所述遮蔽板罩内部设有冷却腔，且所述封闭板上布设有与冷却腔相连通的降温腔，且所述隔离板、耐热弹性层和封闭板之间进行热量传递，所述凝固组件包括分别与冷却腔上、下部相连通的冷却介质出管和冷却介质进管，且所述冷却介质出管、冷却介质进管与冷却箱连接，冷却箱生成冷却介质依次通过冷却介质进管、冷却腔、降温腔、冷却介质出管进行循环，且冷却箱制冷部与外置控制器连接，流入冷却腔、降温腔的冷却介质能够使泄漏段的吸热器体高温熔盐部进行降温凝固。

7.根据权利要求1所述的一种光热电站供热系统，其特征在于：所述遮蔽板罩外侧壁设置有反光层。