CN203214254U - 一种用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置 - Google Patents

一种用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置。本实用新型所提供的用于太阳能光热发电的热交换装置，包括高温贮油缸（1）、用于导热油与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ、低温贮油缸（5）、透平汽轮发电机（7）、水预热器、高温熔盐贮缸（6）、用于熔盐与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ、低温熔盐贮缸（13）和太阳能吸热器（14）。本实用新型所提供的用于太阳能光热发电的热交换装置，同时以导热油和熔盐为蓄热和热交换介质，能够有效解决夜晚或阴雨天光照不足情况下的蓄能和能量转换问题。

Description

一种用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置
技术领域
本实用新型涉及热量储存及传递技术领域，尤其涉及一种用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置。
背景技术
太阳能光热发电即CSP（Concentrated Solar Power），指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。
1981年，美国等9个国家在西班牙的Tabernas试验基地建成了一座槽型抛物面太阳能发电装置，采用矿物油作为传热和蓄热介质，验证了太阳能发电以及高温显热蓄热的可行性。由于受到季节、气候、昼夜、地理纬度和海拔高度等的影响，太阳辐射是间断且不稳定的，要使太阳能能够持续稳定地被利用，就必须很好地解决蓄能和能量转换问题，这也是太阳能利用的薄弱环节之一。
发明内容
为了满足以上领域的需求和不足，本实用新型的目的是提供一种用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，该热交换装置同时以导热油和熔盐为蓄热和热交换介质，能够有效解决夜晚或阴雨天光照不足情况下的蓄能和能量转换问题。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型提供了一种用于太阳能光热发电的热交换装置，其特征在于：包括高温贮油缸（1）、用于导热油与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ、低温贮油缸（5）、透平汽轮发电机（7）、水预热器、高温熔盐贮缸（6）、用于熔盐与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ、低温熔盐贮缸（13）和太阳能吸热器（14）；所述太阳能吸热器（14）、高温贮油缸（1）、多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ和低温贮油缸（5）通过输油管道依次串联，形成循环的油回路；所述水预热器、多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ和透平汽轮发电机（7）通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅰ；所述高温熔盐贮缸（6）、多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ和低温熔盐贮缸（13）通过输盐管道依次串联，形成循环的熔盐回路；所述水预热器、多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ和透平汽轮发电机（7）通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅱ。
所述太阳能吸热器（14）与所述高温熔盐贮缸（6）之间通过输油管道相连，形成循环的油回路。
所述用于导热油与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ由过热蒸汽交换发生器Ⅰ（2）、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ（3）和水蒸气交换发生器Ⅰ（4）依次串联组成。
所述太阳能吸热器（14）、高温贮油缸（1）、过热蒸汽交换发生器Ⅰ（2）、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ（3）、水蒸气交换发生器Ⅰ（4）和低温贮油缸（5）通过输油管道依次串联，形成循环的油回路；所述水预热器、水蒸气交换发生器Ⅰ（4）、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ（3）、过热蒸汽交换发生器Ⅰ（2）和透平汽轮发电机（7）通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅰ。
所述用于熔盐与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ由过热蒸汽交换发生器Ⅱ（8）、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ（9）和水蒸气交换发生器Ⅱ（10）依次串联组成。
所述高温熔盐贮缸（6）、过热蒸汽交换发生器Ⅱ（8）、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ（9）、水蒸气交换发生器Ⅱ（10）和低温熔盐贮缸（13）通过输盐管道依次串联，形成循环的熔盐回路；所述水预热器、水蒸气交换发生器Ⅱ（10）、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ（9）、过热蒸汽交换发生器Ⅱ（8）和透平汽轮发电机（7）通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅱ。
所述过热蒸汽交换发生器Ⅰ（2）和所述过热蒸汽交换发生器Ⅱ（8）并联后与所述透平汽轮发电机（7）串联。
所述水预热器上分别设置进水管道和出水管道。
所述太阳能吸热器（14）为太阳能槽式吸热器。
本实用新型所提供的热交换装置，具有以下优点：
（1）槽式高温导热油可以直接加热水蒸汽和熔盐，使发电和储热两个过程同时进行，最大限度的实现对太阳能能量的高效利用。
（2）高温熔盐有两个方面的用途：当光照充足且电厂用电量需求不大时，高温导热油储罐的导热油经油-水换热器产生过热蒸汽进行发电；高温熔盐储罐则只起储热作用。当光照不足或用电量需求较大时，储存的热量便经换热器产生过热蒸汽，进行发电，以满足电厂的用电量要求。高温熔盐强的储热能力实现了电厂连续、稳定的供电能力。
（3）油-水蒸汽热交换实施油走管内，水蒸气走管外，当导热油由于长期使用有碳化积垢的时候便于换热器的清洗，同时采用多级逆流换热，大大提高了换热效率，实现了太阳能能量高的利用率。
（4）盐-水蒸汽换热器实施盐走管间，水蒸气走管内，由于管间换热面积比管内换热面积大，且管间一般有折流板的作用，这大大增强了盐-水蒸气的换热效果。同时，盐-水蒸气也采用多级逆流换热，大大提高换热效率，保证了太阳能较高的利用率。
附图说明
图1为本实用新型的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置的结构图。
其中，1-高温贮油缸，2-过热蒸汽交换发生器，3-饱和蒸汽交换发生器，4-水蒸气交换发生器，5-低温贮油缸，6-高温熔盐贮缸，7-透平汽轮发电机，8-过热蒸汽交换发生器，9-饱和蒸汽交换发生器，10-水蒸气交换发生器，11-水预热器，12-水预热器，13-低温熔盐贮缸，14-太阳能吸热器。
具体实施方式
如图1所示，用于太阳能光热发电的热交换装置，包括高温贮油缸1、过热蒸汽交换发生器Ⅰ2、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ3、水蒸气交换发生器Ⅰ4、低温贮油缸5、透平汽轮发电机7、水预热器11、水预热器12、高温熔盐贮缸6、过热蒸汽交换发生器Ⅱ8、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ9、水蒸气交换发生器Ⅱ10、低温熔盐贮缸13和太阳能吸热器14；所述太阳能吸热器14、高温贮油缸1、过热蒸汽交换发生器Ⅰ2、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ3、水蒸气交换发生器Ⅰ4和低温贮油缸5通过输油管道依次串联，形成循环的油回路；所述水预热器12、水蒸气交换发生器4、饱和蒸汽交换发生器3、过热蒸汽交换发生器2、透平汽轮发电机7通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅰ；所述高温熔盐贮缸6、过热蒸汽交换发生器Ⅱ8、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ9、水蒸气交换发生器Ⅱ10和低温熔盐贮缸13通过输盐管道依次串联，形成循环的熔盐回路；所述水预热器11、水蒸气交换发生器10、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ9、过热蒸汽交换发生器Ⅱ8、透平汽轮发电机Ⅱ7通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅱ。所述太阳能吸热器14与所述高温熔盐贮缸6之间通过输油管道相连，形成循环的油回路。所述高温熔盐罐与低温熔盐罐之间连接两条输盐管道，一条用于形成上述循环的熔盐回路，另一条直接将高温熔盐罐与低温熔盐罐相连，以方便地排出或储存熔盐。所述过热蒸汽交换发生器Ⅰ2和所述过热蒸汽交换发生器Ⅱ8并联后与所述透平汽轮发电机7串联。所述水预热器11和水预热器12上分别设置进水管道和出水管道。所述太阳能吸热器11为太阳能槽式吸热器。
所述太阳能吸热器14与高温贮油缸1之间的输油管道上设置阀门；所述水预热器12与水蒸气交换发生器4之间的输气管道上设置阀门；所述透平汽轮发电机7与所述预热器11或预热器12之间的输气管道上设置阀门；所述预热器11与水蒸气交换发生器10之间的输气管道上设置阀门；所述高温熔盐贮缸6与低温熔盐贮缸13之间的输盐管道上设置阀门；所述低温熔盐贮缸13中设置抽盐泵，抽盐泵在低温熔盐泵外边，与其相连。
过热蒸汽交换发生器Ⅰ2、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ3和水蒸气交换发生器Ⅰ4的油-水蒸汽热交换实施油走管内，水蒸气走管外。
过热蒸汽交换发生器Ⅱ8、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ9和水蒸气交换发生器Ⅱ10熔盐-水蒸汽换热器实施熔盐走管间，水蒸气走管内。
本实用新型所提供的用于光热发电的热交换装置，其工作原理如下：
当光照充足的时候，来自槽式吸热器的高温导热油有2个热交换循环回路。
第一个回路是高温导热油进入高温贮油缸1，首先经过热蒸汽交换发生器Ⅰ2与来自饱和蒸汽交换发生器Ⅰ3的饱和蒸汽进行一次油-水蒸汽换热，换热后产生的过热蒸汽进入透平汽轮发电机7的汽轮机，带动汽轮机和汽轮发电机产生电能。换热后的导热油进入饱和蒸汽交换发生器Ⅰ3与来自水蒸气交换发生器Ⅰ4的水蒸气进行二次油-水蒸汽换热，换热后形成的饱和水蒸汽进入过热蒸汽交换发生器，导热油则进入水蒸气交换发生器Ⅰ4，与来自水预热器12的热水进行三次热交换，交换后产生的蒸汽则进入饱和蒸汽交换发生器Ⅰ3，导热油进入低温贮油缸5，当槽式吸热器需要补充导热油的时候，打开阀门，导热油进入吸热器进行下一轮的热循环。
第二个回路是高温导热油进入高温熔盐贮缸6，导热油加热熔盐储存热量，换热后的导热油进入槽式吸热器进行下一轮的热交换循环。而产生的高温熔盐则进入过热蒸汽交换发生器Ⅱ8与来自饱和蒸汽交换发生器Ⅱ9的饱和水蒸汽进行盐-水蒸气一次换热，产生的过热水蒸气进入透平汽轮发电机7的汽轮机，带动汽轮机和汽轮发电机产生电能。换热后的熔盐进入饱和蒸汽发生器与来自水蒸气交换发生器Ⅱ10的水蒸气进行二次换热，换热后的饱和水蒸气进入过热蒸汽交换发生器Ⅱ8，熔盐则进入水蒸气交换发生器Ⅱ10与来自水预热器11的水进行三次换热，换热后的熔盐进入低温熔盐贮缸13。低温熔盐经熔盐液下泵抽入高温熔盐贮热罐，完成一个热交换循环回路。
夜间或阳光不充足的时候，第二个回路中高温熔盐贮缸储存的热量作为热源提供能量，满足第二回路的热交换循环，进行供电。同时也可以加热槽式吸热器中的导热油进行第一个回路的热交换循环，进行发电。

Claims (9)

1.一种用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：包括高温贮油缸（1）、用于导热油与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ、低温贮油缸（5）、透平汽轮发电机（7）、水预热器、高温熔盐贮缸（6）、用于熔盐与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ、低温熔盐贮缸（13）和太阳能吸热器（14）；所述太阳能吸热器（14）、高温贮油缸（1）、多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ和低温贮油缸（5）通过输油管道依次串联，形成循环的油回路；所述水预热器、多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ和透平汽轮发电机（7）通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅰ；所述高温熔盐贮缸（6）、多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ和低温熔盐贮缸（13）通过输盐管道依次串联，形成循环的熔盐回路；所述水预热器、多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ和透平汽轮发电机（7）通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅱ。 
2.根据权利要求1所述的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：所述太阳能吸热器（14）与所述高温熔盐贮缸（6）之间通过输油管道相连，形成循环的油回路。 
3.根据权利要求1或2所述的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：所述用于导热油与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅰ由过热蒸汽交换发生器Ⅰ（2）、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ（3）和水蒸气交换发生器Ⅰ（4）依次串联组成。 
4.根据权利要求3所述的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：所述太阳能吸热器（14）、高温贮油缸（1）、过热蒸汽交换发生器Ⅰ（2）、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ（3）、水蒸气交换发生器Ⅰ（4）和低温贮油缸（5）通过输油管道依次串联，形成循环的油回路；所述水预热器、水蒸气交换发生器Ⅰ（4）、饱和蒸汽交换发生器Ⅰ（3）、过热蒸汽交换发生器Ⅰ（2）和透平汽轮发电机（7）通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅰ。 
5.根据权利要求1或2所述的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：所述用于熔盐与蒸汽进行热交换的多级蒸汽吸热交换系统Ⅱ由过热蒸汽交换发生器Ⅱ（8）、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ（9）和水蒸气交换发生器Ⅱ（10）依次串联组成。 
6.根据权利要求5所述的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：所述高温熔盐贮缸（6）、过热蒸汽交换发生器Ⅱ（8）、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ（9）、水蒸气交换发生器Ⅱ（10）和低温熔盐贮缸（13）通过输盐管道依次串联，形成循环的熔盐回路；所述水预热器、水蒸气交换发生器Ⅱ（10）、饱和蒸汽交换发生器Ⅱ（9）、过热蒸汽交换发生器Ⅱ（8）和透平汽轮发电机（7）通过蒸汽管道依次串联，形成循环的蒸汽回路Ⅱ。 
7.根据权利要求4或6所述的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：所述过热蒸汽交换发生器Ⅰ（2）和所述过热蒸汽交换发生器Ⅱ（8）并联后与所述透平汽轮发电机（7）串联。 
8.根据权利要求7所述的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：所述水预热器上分别设置进水管道和出水管道。 
9.根据权利要求8所述的用于太阳能光热发电的熔盐和导热油热交换装置，其特征在于：所述太阳能吸热器（14）为太阳能槽式吸热器。 
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