CN204648712U - 一种槽式太阳能热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种槽式太阳能热发电系统，其包含吸热系统，油与盐换热器及熔盐蒸汽发生系统；所述吸热系统与所述熔盐蒸汽发生系统通过所述油与盐换热器进行换热。本实用新型的槽式太阳能热发电系统在提高发电系统的热效率的同时该发电系统中机组运行更加稳定，系统整体更加可靠。

Description

一种槽式太阳能热发电系统

技术领域

本实用新型一种槽式太阳能热发电系统，尤其是指一种包含熔盐蒸汽发生系统的槽式太阳能热发电系统。

背景技术

现有技术中，关于槽式太阳能热发电技术概述如下。

槽式太阳能热发电全称为“槽式抛物面聚光太阳能热发电”，其装置是一种借助槽式抛物面反光镜将太阳光反射并聚焦到集热管上，加热集热管中的导热油，管中导热油通过蒸汽发生系统将水加热成水蒸汽，驱动汽轮发电机组发电的清洁能源利用装置。

槽式太阳能热发电系统主要包括以下五个子系统。

（1）集热子系统，是系统的核心，由槽式抛物面反光镜、接收器和跟踪装置构成。热接收器采用真空管式；跟踪方式采用一维跟踪，有南北布置方式。

（2）蒸汽发生子系统，由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器组成。工质为导热油，采用双回路，即接收器中导热油被加热后，进入蒸汽发生子系统中产生过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电子系统发电。

（3）发电子系统，基本组成与常规发电设备类似，但需要配置一种专用控制装置，用于太阳能加热系统与辅助能源系统之间的切换，或用于太阳能加热系统与辅助能源加热系统混合工作。

（4）储热子系统，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。

（5）辅助能源子系统。在夜间、阴天或其他无太阳光照射的情况下，可以采用辅助能源系统供热。

槽式太阳能热发电技术是目前世界上最成熟的，也是目前唯一实现商业化运行的太阳能热发电技术。槽式抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产；用于聚焦太阳光的槽式抛物面聚光器加工简单，制造成本较低；太阳能槽式发电不需太高的建筑，其跟踪系统只需一维同轴跟踪即可实现多个集热器的实时跟踪，减少跟踪系统难度和费用。

然而，槽式太阳能热发电技术的主要技术制约难点是集热工质（导热油）受材料特性限制，只能加热至390℃左右，产生的蒸汽温度为370℃左右，发电子系统热效率较低；此外，导热油还存在高温分解、腐蚀，低温凝固等问题。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题即在提供一种槽式太阳能热发电系统，在提高发电系统的热效率的同时该发电系统中机组运行更加稳定，系统整体更加可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型的槽式太阳能热发电系统包含吸热系统，还包含油与盐换热器及熔盐蒸汽发生系统；其中，该吸热系统与该熔盐蒸汽发生系统通过该油与盐换热器进行换热。

相较于现有的同类太阳能热发电系统，本实用新型的太阳能热发电系统增加了油与盐换热器，并采用熔盐蒸汽发生系统生产水蒸气，以替换现有的采用导热油蒸汽发生系统生产水蒸汽。具体来说，本实用新型中该熔盐蒸汽发生系统中传热介质为二元盐，与导热油相比，二元盐的化学性质更加稳定，比热容更大、传热性能较好；此外，二元盐在使用时的温度上限更高（约为601℃），由此可以获得更高温度的水蒸汽，继而能够将更多的热能转化为电能，大幅度提高了槽式太阳能热发电系统的发电效率。

此外，蒸汽发生系统中的传热介质二元盐的价格较为低廉、且性质稳定使用寿命较长，由此使得发电系统整体运行更加稳定，且造价大幅降低。

再者，本实用新型中创造性地添加了油与盐换热器，吸热系统中获得的热量在该油与盐换热器处传递到熔盐蒸汽发生系统中，且吸热系统中的管路、熔盐蒸汽发生系统中的管路分别与油-盐换热器连接。基于此，吸热系统与熔盐蒸汽发生系统相对独立，熔盐蒸汽发生系统与导热油分离，克服了现有槽式太阳能热发电系统中吸热与放热过程中切换响应时间长的问题。

作为本实用新型的一种改进，为了保证整个槽式太阳能热发电系统能够持续、不间断地生产电能，降低天气对于发电系统的影响，本实用新型的熔盐蒸汽发生系统具有熔盐管路，该熔盐管路与油与盐换热器连接形成回路。该熔盐管路上设置至少2个熔盐罐，该熔盐罐分布在所述油与盐换热器两侧。

在天气晴朗、太阳能充足的情况下，吸热系统吸收较多的热量，经过油-盐换热器，熔盐蒸汽发生系统获得更多的热量，继而能够获得更多的电能。在阴天、夜晚等太阳能不充足的情况下，吸热系统吸收的热量有限，因此发电系统所能产生的电能较少。如此，随着天气的变化，槽式太阳能热发电系统发电量会明显变化，不能持续、不间断地提供充足的电能。

而本实用新型中由于增加熔盐罐，熔盐蒸汽发生系统中可以容纳更多的传热介质二元盐。此时，该熔盐罐形成储热系统。在太阳能充足时，可以将一部分换热后的热二元盐介质存储在熔盐罐中；在太阳能不充足时，可以排出之前储存在熔盐罐中的热二元盐介质以持续、不间断地生产水蒸汽，并最终实现太阳能热发电系统持续、不间断的发电，降低天气对于整个发电系统的影响。

需要注意的是：熔盐管路与油与盐换热器连接的两端所容纳的二元盐介质存在温度差，而在油与盐换热器两侧分别设置熔盐罐，用以储存热二元盐介质、冷二元盐介质，能够解决过多二元盐介质所引起的压力过高的问题，有效保护了熔盐管路。此外，在油与盐换热器两侧分别设置熔盐罐还能够提高熔盐管路中二元盐流动的稳定性，降低过多二元盐介质引起的管路堵塞问题的发生几率。但是，此处并不对熔盐罐的数量做具体限定，只要保证油与盐换热器两侧分别至少设置一个熔盐罐即可。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的槽式太阳能热发电系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型一种槽式太阳能热发电系统包含吸热系统1、油与盐换热器5及熔盐蒸汽发生系统3，其中吸热系统1与熔盐蒸汽发生系统3通过油与盐换热器5进行换热。

请参见图1，本实施例中吸热系统1包含集热场及吸热管路，该吸热管路包括分别与油与盐换热器5连接第一导热油介质管11及第二导热油介质回流管21。熔盐蒸汽发生系统3具有预热器、蒸发器、过热器、再热器以及熔盐蒸汽发生管路。该熔盐蒸汽发生管路包括分别与油与盐换热器5连接的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。经过实际测量，二元盐介质最好选用60wt%NaNO3+40wt%KNO3，此时，二元盐的传热效率最高。

其中，吸热后的导热油经过第一导热油介质管11进入油与盐换热器5，进行放热。随后，放热后的冷导热油经过第二导热油介质回流管21返回集热场处。冷的二元盐介质经过第二导热二元盐介质回流管22流入油与盐换热器5，进行加热。随后，加热后的热二元盐介质经过第二导热二元盐介质管12流入预热器、蒸发器、过热器、再热器，生产水蒸汽，并最终流入第二导热二元盐介质回流管22。如此循环，吸热系统1中的导热油与熔盐蒸汽发生系统3中的二元盐介质在油与盐换热器5处不间断换热。

此外，在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分别设置热熔盐罐61、冷熔盐罐61，用以容纳管路中过多的二元盐介质。

为了保证热发电系统的运转，还需要在吸热管路、熔盐蒸汽发生管路及熔盐罐6附近设置泵，以提供到导热油、二元盐介质流动的动力。

以下，对本实用新型发电系统的工作过程进行说明。

请参见图1，本实用新型吸热系统1通过集热场将导热油加热送至油与盐换热器5与第二导热二元盐介质回流管22送来的低温二元盐进行热交换，热交换后高温二元盐进入热熔盐罐61储存。随后，经过泵提供动力，高温二元盐通过过热器、再热器、蒸发器、预热器进行放热以加热水蒸汽。放热后的低温二元盐回到冷熔盐罐62中，以备后续循环运行。

经过熔盐蒸汽发生系统3中过热器、蒸发器、预热器生产的过热蒸汽经过第一蒸汽管13运输至发电系统4中，在此过热蒸汽进入蒸汽轮机的低压缸进行做功发电。放热后的蒸汽冷凝成水，经过第一给水管23流回熔盐蒸汽发生系统3处，已备后续循环使用。

但是，由于放热不充分等原因，不能保证过热蒸汽在发电系统4中全部冷凝为水，实际上，同时还会以低温蒸汽的形式滞留在发电系统4中，时间一长，会对发电系统4的运行造成不利影响，同时也会造成能源的浪费。为此，在发电系统4与盐蒸汽发生系统3之间设置第二蒸汽管14和第三蒸汽管24，放热做功后产生的低温蒸汽经过第三蒸汽管24流入再热器，并在再热器处进行二次加热。随后，经过二次加热生产的二次高温蒸汽通过第二蒸汽管14重新流回发电系统4中进行做功放电。如此循环反复，提高了蒸汽携带热量的使用效率，继而进一步提高本实用新型槽式太阳能热发电系统的效率。

需要说明的是：当设置熔盐罐时，本实用新型的槽式太阳能将正常运行工况和储热工况合并，集热场收集的热量始终通过油-盐换热器将其储存在热熔盐罐中。此外，由于增加熔盐罐，在夜间情况下，太阳能热发电系统可以依靠熔盐罐储存的能量维持系统正常运行一定的时间。设置熔盐罐，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；可通过控制熔盐罐的蓄放热时间，使电站供电曲线与当地电负荷需求曲线尽量相符。

Claims (5)

1.一种槽式太阳能热发电系统，其包含吸热系统，其特征在于，还包含油与盐换热器及熔盐蒸汽发生系统；该吸热系统与该熔盐蒸汽发生系统通过该油与盐换热器进行换热。

2.如权利要求1所述的槽式太阳能热发电系统，其特征在于，该熔盐蒸汽发生系统具有熔盐管路，该熔盐管路与该油与盐换热器连接形成回路，该熔盐管路上设置至少2个熔盐罐，该熔盐罐分布在该油与盐换热器两侧。

3.如权利要求1或2所述的槽式太阳能热发电系统，其特征在于，该吸热系统包括集热场及吸热管路，该吸热管路具有第一导热油介质管及第二导热油介质回流管，该第一导热油介质管及第二导热油介质回流管分别与该油与盐换热器连接。

4.如权利要求3所述的槽式太阳能热发电系统，其特征在于，该熔盐蒸汽发生系统包括预热器、蒸发器、过热器、再热器以及熔盐蒸汽发生管路，该熔盐蒸汽发生管路具有第二导热二元盐介质管和第二导热二元盐介质回流管，该第二导热二元盐介质管和第二导热二元盐介质回流管分别与该油与盐换热器连接。

5.如权利要求4所述的槽式太阳能热发电系统，其特征在于，该太阳能热发电系统还包括发电系统，该发电系统与该熔盐蒸汽发生系统通过管路连接。