CN203394692U - 采用两种不同熔盐的塔式太阳能发电系统 - Google Patents

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魏春岭
武耀勇
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Abstract

本实用新型一种采用两种不同熔盐的塔式太阳能发电系统，包含塔式太阳能储热系统，塔式太阳能吸热系统与塔式太阳能储热系统通过第一导热多元盐介质管和第一导热多元盐介质回流管连接；塔式太阳能储热系统与塔式太阳能蒸汽发生系统通过第二导热二元盐介质管和第二导热二元盐介质回流管连接；该塔式太阳能储热系统包含盐与盐换热器，该盐与盐换热器与第一导热多元盐介质管、第一导热多元盐介质回流管、第二导热二元盐介质管及第二导热二元盐介质回流管连接；并且，该盐与盐换热器还连接热熔盐罐和冷熔盐罐。本实用新型给出了一种新颖的将采用两种不同的熔盐作为吸热与储热的塔式太阳能发电系统。

Description

采用两种不同熔盐的塔式太阳能发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种发电系统，特别是一种塔式太阳能发电系统。
背景技术
现有技术中，关于塔式太阳能发电系统技术概述如下。
塔式太阳能发电也称作集中式太阳能热发电，其基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群，将太阳光聚集到固定在塔顶部的吸热器上产生高温，加热工质产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电,从而将太阳能转换为电能。在吸热器内流动的吸热介质可以是水/蒸汽，也可以是其他可直接作为储热介质的流体，如熔盐。
根据目前国外的研究单相吸热流体（指不发生相变），最好的选择是60%的硝酸钠和40%硝酸钾的二元熔盐。熔盐作为塔式太阳能热电站储热流体，其优点在于：较低的运行压力和较好的换热特性（相对水/蒸汽吸热器），吸热器表面具有较高的热流密度。此外，相对便宜的熔盐可以在大的常压容器内存储，因此可实现经济高效储热，将汽轮发电机组和太阳辐射隔离，避免频繁停机，可保证汽轮机在最大效率点工作。
二元熔盐（solar salt  60wt%NaNO3+40wt%KNO3）在238℃开始有固相析出，221℃时完全结晶。在太阳能热发电领域，一般其使用温度变化范围是260℃至600℃，如西班牙Gemasolar电站熔盐进出吸热器的温度分别为290℃和565℃。
多元熔盐Hitec XL (48wt%Ca(NO3)2+7wt%NaNO3+45wt%KNO3) ，熔点低（约120℃），Hitec（7wt%NaNO3+53wt%KNO3+40wt%NaNO2）熔点低（约142℃） 多元熔盐，熔点低，但其成本较高。多元熔盐的凝固点降低了很多，同时它们的上限温度却降低不多。由此可见，多元合成熔盐体系非常适合太阳能热发电，在太阳能热发电中有广阔的应用前景。
塔式太阳能热发电系统，主要由定日镜阵列、高塔、吸热器、传热介质、换热器、储热系统、控制系统及汽轮发电机组等部分组成。
塔式太阳能热发电系统中，吸热器位于高塔上，定日镜群以高塔为中心，呈扇形或圆周状分布，将太阳光聚焦到吸热器上，集中加热吸热器中的传热介质，介质温度上升，存入高温储热罐，然后用泵送入蒸汽发生器加热水产生蒸汽，利用蒸汽驱动汽轮机组发电，汽轮机乏汽经冷凝器冷凝后送入蒸汽发生器循环使用。在蒸汽发生器中放出热量的传热介质重新回到低温蓄热罐中，再送回吸热器加热。
塔式太阳能热发电系统聚光比通常在200~700之间，系统最高运行温度可达1500℃，但其控制系统较为复杂，目前塔式太阳能热发电系统多为示范阶段，未商业化运行。
目前，塔式太阳能热发电系统的主要技术制约点是，当定日镜场的聚光集热功率增大时，即单塔太阳能热发电系统大型化后，定日镜场的集热效率随之降低。随着聚光功率的增加，集热效率减小的趋势加快。因此，塔式太阳能热发电系统单塔容量不宜过大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种新颖的将采用两种不同的熔盐作为吸热与储热的塔式太阳能发电系统，此种带储热系统的塔式太阳能热发电系统，与常规采用水作为介质的塔式太阳能热发电相比，增加了储热系统，提高机组的稳定性，热效率显著提高。与采用常规二元盐作为介质的塔式太阳能热发电相比，本系统在吸热系统采用了多元盐，提高了熔盐的高温性能和低温性能，降低了运行维护成本，提高机组的稳定性，热效率显著提高；储热系统采用常规的二元盐，保证了投资成本不增加。本实用新型可有效地降低了运行维护成本，提高能源利用效率、提高了系统的稳定性。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。一种采用两种不同熔盐的塔式太阳能发电系统，其包含塔式太阳能吸热系统、蒸汽发生系统和发电系统，还包含塔式太阳能储热系统，该塔式太阳能吸热系统连接塔式太阳能储热系统；塔式太阳能储热系统连接蒸汽发生系统；蒸汽发生系统连接发电系统；塔式太阳能吸热系统与塔式太阳能储热系统通过第一导热多元盐介质管和第一导热多元盐介质回流管连接；塔式太阳能储热系统与塔式太阳能蒸汽发生系统通过第二导热二元盐介质管和第二导热二元盐介质回流管连接； 该塔式太阳能储热系统包含盐与盐换热器，该盐与盐换热器与第一导热多元盐介质管、第一导热多元盐介质回流管、第二导热二元盐介质管及第二导热二元盐介质回流管连接；并且，该盐与盐换热器还连接热熔盐罐和冷熔盐罐。
该蒸汽发生系统与发电系统通过第一蒸汽管和第一给水管连接,蒸汽发生系统还与发电系统通过第二蒸汽管和第三蒸汽管连接。
本实用新型的有益效果如下。
1、采用两种不同的熔盐作为吸热与储热的塔式太阳能发电系统，此种带储热系统的塔式太阳能热发电系统，与常规采用水作为介质的塔式太阳能热发电相比，增加了储热系统，提高机组的稳定性，热效率显著提高。
2、本实用新型与采用常规二元盐作为介质的塔式太阳能热发电相比，本系统在吸热系统采用了多元盐，提高了熔盐的高温性能和低温性能，降低了运行维护成本，提高机组的稳定性，热效率显著提高；
3、储热系统采用常规的二元盐，保证了投资成本不增加。本实用新型可有效地降低了运行维护成本，提高能源利用效率、提高了系统的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的如图1所示，本实用新型一种采用两种不同熔盐的塔式太阳能发电系统，包含相互连接的塔式太阳能吸热系统1、储热系统2、蒸汽发生系统3和发电系统4。
该塔式太阳能热发电系统包含吸热系统1，吸热系统1连接塔式太阳能储热系统2；塔式太阳能储热系统2连接蒸汽发生系统3；蒸汽发生系统3连接发电系统4。
吸热系统1与储热系统2通过第一导热多元盐介质管11和第一导热多元盐介质回流管21连接；储热系统2与蒸汽发生系统3通过第二导热二元盐介质管12和第二导热二元盐介质回流管22连接；蒸汽发生系统3与发电系统4通过第一蒸汽管13和第一给水管23连接,蒸汽发生系统3还与发电系统4通过第二蒸汽管14和第三蒸汽管24连接。
该塔式太阳能储热系统2包含盐与盐换热器5，该盐与盐换热器5与第一导热多元盐介质管11、第一导热多元盐介质回流管21、第二导热二元盐介质管12及第二导热二元盐介质回流管22连接。
并且，该盐与盐换热器5还连接热熔盐罐51和冷熔盐罐52。
本实用新型设置两种熔盐分别作为吸热与储热介质，采用一套盐与盐换热器，可同时满足塔式太阳能的正常运行工况和储热工况。在塔式太阳能正常运行工况下：吸热系统将通过吸热塔加热的高温多元盐送至盐与盐换热器与二元盐进行热交换，热交换后高温二元盐进入蒸汽发生系统，分别通过过热器、再热器、蒸发器、预热器后，将低温二元盐回到盐与盐换热器再进行热交换，循环运行。在塔式太阳能储热工况下：当吸热系统吸收的热量超过过正常运行所需的热量时，通过吸热塔加热的高温多元盐送至盐与盐换热器与二元盐进行热交换后，一部分二元盐送至蒸汽发生系统，维持系统的正常运行，另一部分二元盐送至热熔盐罐进行储存。在塔式太阳能放热工况下：当吸热塔吸收热量不足以满足蒸汽发生系统所需的热量时，储热系统需从热熔盐罐的二元盐补充到系统，维持系统的稳定运行。经过蒸汽发生系统产生的过热蒸汽送至汽轮机的高压缸发电；经过高压缸做功后，蒸汽再回到蒸汽发生系统中的再热器，经过再热器后，蒸汽进入蒸汽轮机的低压缸进行做功发电。汽轮机组排汽经冷凝后，进入蒸汽发生系统中进行预热、蒸发、过热、再热，再送至汽轮发电机组。
本实用新型中的塔式太阳能吸热系统、蒸汽发生系统和发电系统， 均是现有常规技术，是本领域技术人员可以得知的，其具体连接方式也是本领域技术人员知道的。
本实用新型设置储热系统。在夜间情况下，太阳能热发电系统可以依靠热储能系统储存的能量维持系统正常运行一定的时间。设置储热系统，进一步利用太阳能发电，同时进一步降低电站对电网的冲击；可通过控制储热系统的蓄放热时间，使电站供电曲线与当地电负荷需求曲线尽量相符；也可使两种工况过渡更为平稳。

Claims (2)

1.一种采用两种不同熔盐的塔式太阳能发电系统，其包含塔式太阳能吸热系统（1）、蒸汽发生系统（3）和发电系统（4），其特征在于，还包含塔式太阳能储热系统（2），该塔式太阳能吸热系统（1）连接塔式太阳能储热系统（2）；塔式太阳能储热系统（2）连接蒸汽发生系统（3）；蒸汽发生系统（3）连接发电系统（4）；
塔式太阳能吸热系统（1）与塔式太阳能储热系统（2）通过第一导热多元盐介质管（11）和第一导热多元盐介质回流管（21）连接；塔式太阳能储热系统（2）与塔式太阳能蒸汽发生系统（3）通过第二导热二元盐介质管（12）和第二导热二元盐介质回流管（22）连接； 
该塔式太阳能储热系统（2）包含盐与盐换热器（5），该盐与盐换热器（5）与第一导热多元盐介质管（11）、第一导热多元盐介质回流管（21）、第二导热二元盐介质管（12）及第二导热二元盐介质回流管（22）连接；
并且，该盐与盐换热器（5）还连接热熔盐罐和冷熔盐罐。
2.权利要求1所述的采用两种不同熔盐的塔式太阳能发电系统，其特征在于，该蒸汽发生系统（3）与发电系统（4）通过第一蒸汽管（13）和第一给水管（23）连接,蒸汽发生系统（3）还与发电系统（4）通过第二蒸汽管（14）和第三蒸汽管（24）连接。
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