CN205717990U - 太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备 - Google Patents

Abstract

太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备，熔盐储槽(8)中安装熔盐循环泵(6)和熔盐输送泵(7)，从熔盐循环泵(6)连接进入熔盐炉(5)底部，并从熔盐炉(5)顶部连接出再接回熔盐储槽(8)，熔盐炉(5)上安装燃烧机(4)，燃烧机(4)的烟道连接进入熔盐炉(5)并且从熔盐炉(5)外壁下部的出烟口接出，在熔盐炉(5)旁安装空气预热器(3)、鼓风机(2)和烟囱(1)，熔盐储槽(8)旁安装螺旋输送机(9)，经过预热管线结构优化后设备工作稳定，原材料利用率和生产收率高，减少硝酸钾、硝酸钠的流失，工作温度稳定较高，工艺调整自控精确，热效率高；运行控制和安全检测可靠便捷。

Description

太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备

技术领域

本实用新型涉及光热发电的传热、热交换或储热的熔盐介质材料循环设备，尤其是太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备。

背景技术

目前，光热发电在中国太阳能发电政策规划中的地位开始显著提升。太阳能光热发电是太阳能利用中的重要项目之一，只要将太阳能聚集起来，加热工质，驱动汽轮发电机即能发电。光热发电是利用太阳能转化成热能，产生高压蒸汽驱动汽轮机发电。光热发电系统的发电原理与火电系统基本相同，都是通过产生高温高压的蒸汽驱动汽轮机运动，从而带动发电机发电。光热电站通常由太阳能集热场、储能系统、发电系统三大模块组成。在将来技术成熟之后，甚至可应用于沙漠地区，生产干净清洁的绿色能源。太阳能光热发电具备储能调峰作用优势独特，可有效解决光伏、风电等严重的弃光弃风现象。

与普通的太阳能发电厂相比，熔盐则是储存大规模电量的最佳方案。如附图1所示，只要将熔盐储存进大的容器内，就几乎可以无限期地保存，进而阳光产生的大量能量也能无限期保存。在熔盐发电厂内，巨型镜子反射阳光，将热量导入装有作为传热和储热介质的熔盐的高塔中。熔盐受热开始流动，并在流经接收装置时加热装置中的水，产生强大的蒸汽以推动汽轮机或斯特林发电工作。蒸汽中含大量能量，能够轻易驱动与接收器相连的涡轮机。涡轮机的机械运动产生电力。因此，熔盐太阳能发电厂是利用炽热的熔盐发电。两者相比，熔盐的最大优势在于它一旦冷却就可以重新利用，更可贵的是，熔盐易于储存。这种太阳能发电方法操作简单，能量转化效率高，没有热量从管中损失，操作温度极限值也较大。

光热发电作为调峰利器与其他形式新能源良性互补。和常规的新能源形式如光伏/风电相比，光热作为调峰利器，具有两大独特的优势，可与其他能源形势形成良性互补：

1)储能系统实现电站调峰。光热电站作为基础负荷和调峰电源，具有比光伏/风电等新能源更独特的优势。光热电站通过将白天产生的多余热量通过熔盐或导热油等介质储存，在夜间释放热量，产生高温高压蒸汽、驱动汽轮机发电。储热时间根据电站设计要求设定。

2)利用余热进行热电联供。光伏直接由光转换成电，无热量产生；而光热发电会产生大量热量，因此可通利用剩余热量进行热电联供。例如张家口示范区70％是冬天采暖的热能需求，采用光热电站可实现热电联供的方式，实现零碳采暖，节约能源。

在现有技术条件下，光热电站的成本在190-250$/MWh之间；而与一般光热发电规模相当的传统的化石能源的发电成本只有37-50$/MWh。虽然目前光热电站与传统化石能源相比，在价格上不具备竞争力，但根据报告预测，太阳能热发电很有可能在十到十五年内，有能力把成本降低到50-75$/MWh之间。我国光热资源的1％，就可以解决100％的电力需求。另外，从光照条件来看，全国有三分之二以上的面积可以达到年光照时间2000小时以上。其中有条件发展太阳能电站的沙漠和戈壁面积约为30万平方公里，占我国沙漠面积的33％。仅10万平方公里的年发电量便可达60000亿千瓦时，高于2014年全年的用电需求。另外，从光照条件来看，全国有三分之二以上的面积可以达到年光照时间2000小时以上。其中有条件发展太阳能电站的沙漠和戈壁面积约为30万平方公里，占我国沙漠面积的33％。仅10万平方公里的年发电量便可达60000亿千瓦时，高于2014年全年的用电需求。

现有技术中，硝酸钾和硝酸钠是制成熔盐的两种主要化学物质，随着光热发电行业的飞速发展，60％硝酸钠40％硝酸钾二元熔盐是经过实践验证的适合于光热发电系统的成熟储热介质，该熔盐温度高达600℃，并且是有毒物质，并且对设备密封可靠性要求更高。在熔盐传热和储热介质热工循环系统中，化盐技术尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备，运行稳定节能。

本实用新型的目的将通过以下技术措施来实现：包括烟囱、鼓风机、空气预热器、燃烧机、熔盐炉、熔盐循环泵、熔盐输送泵、熔盐储槽、螺旋输送机、料仓、电动葫芦和熔盐罐；熔盐储槽中安装熔盐循环泵和熔盐输送泵，从熔盐循环泵连接进入熔盐炉底部，并从熔盐炉顶部连接出再接回熔盐储槽，熔盐炉上安装燃烧机，燃烧机的烟道连接进入熔盐炉并且从熔盐炉外壁下部的出烟口接出，在熔盐炉旁安装空气预热器、鼓风机和烟囱，鼓风机连接进入空气预热器，并且从出烟口连接出进入空气预热器后连接出至烟囱；熔盐输送泵连接进入熔盐罐，熔盐储槽旁安装螺旋输送机，在螺旋输送机进料端上方安装料仓，料仓上方安装电动葫芦。

尤其是，从熔盐炉中连接出直接进入燃烧机。

尤其是，熔盐炉外壁下部的出烟口接出三个支路管线，其一接入空气预热器后再接出到烟囱，其二直接连接到烟囱，其三直接接入燃烧机，并且这三个支路管线上均安装自控阀。

尤其是，熔盐输送泵至熔盐罐管线安装电伴热保温装置，保温温度300℃。

尤其是，熔盐炉的熔盐出口温度与燃烧机安装自控联锁装置。

尤其是，输送系统由熔盐输送泵和相关管道组成，熔盐输送泵安装变频控制模块。

本实用新型的优点和效果：经过预热管线结构优化后设备工作稳定，原材料利用率和生产收率高，减少硝酸钾、硝酸钠的流失，工作温度稳定较高，工艺调整自控精确，热效率高；运行控制和安全检测可靠便捷。支持连续循环生产，节约设备投资，大幅度降低生产成本，提高了工艺化水平。

附图说明

图1为光热发电原理示意图。

图2为本实用新型实施例1中的化盐设备结构示意图。

附图标记包括：烟囱1、鼓风机2、空气预热器3、燃烧机4、熔盐炉5、熔盐循环泵6、熔盐输送泵7、熔盐储槽8、螺旋输送机9、料仓10、电动葫芦11、吨袋加料平台12、熔盐罐13、搅拌器14。

具体实施方式

本实用新型原理在于，化盐系统包括颗粒盐加料系统、熔盐加热系统和熔盐输送系统。颗粒盐加料系统包括电动葫芦、料仓和螺旋输送机，吨袋装硝酸钠和硝酸钾按比例用电动葫芦加入到料仓中，经螺旋输送机定量加入熔盐储槽中。熔盐加热系统由熔盐循环泵、燃气熔盐炉系统、熔盐储槽组成，熔盐经熔盐循环泵送入熔盐炉加热升温，返回熔盐储槽与加入的固体硝酸盐混合并将其熔融。熔盐储槽设搅拌器以使加入的颗粒状硝酸盐与熔盐混合良好迅速熔融。熔盐输送系统包括熔盐输送泵和熔盐罐。

本实用新型包括：烟囱1、鼓风机2、空气预热器3、燃烧机4、熔盐炉5、熔盐循环泵6、熔盐输送泵7、熔盐储槽8、螺旋输送机9、料仓10、电动葫芦11和熔盐罐13。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：以燃气熔盐炉系统为例，如附图1所示，熔盐储槽8中安装熔盐循环泵6和熔盐输送泵7，从熔盐循环泵6连接进入熔盐炉5底部，并从熔盐炉5顶部连接出再接回熔盐储槽8，熔盐炉5上安装燃烧机4，燃烧机4的烟道连接进入熔盐炉5并且从熔盐炉5外壁下部的出烟口接出，在熔盐炉5旁安装空气预热器3、鼓风机2和烟囱1，鼓风机2连接进入空气预热器3，并且从出烟口连接出进入空气预热器3后连接出至烟囱1；熔盐输送泵7连接进入熔盐罐13，熔盐储槽8旁安装螺旋输送机9，在螺旋输送机9进料端上方安装料仓10，料仓10上方安装电动葫芦11。

前述中，从熔盐炉5中连接出直接进入燃烧机4。

前述中，料仓10上和电动葫芦11旁安装吨袋加料平台12。

前述中，熔盐储槽8中部安装搅拌器14。

前述中，熔盐炉5外壁下部的出烟口接出三个支路管线，其一接入空气预热器3后再接出到烟囱1，其二直接连接到烟囱1，其三直接接入燃烧机4，并且这三个支路管线上均安装自控阀。

前述中，熔盐输送泵7至熔盐罐13管线需用电伴热保温，保温温度300℃。

本实施例中，助燃空气由鼓风机2提供并引入空气预热器3，经空气预热器3与熔盐炉5的出烟口烟气换热预热后进入燃烧机4，燃烧机4可以实现燃气自动配风。熔盐炉5的熔盐出口温度与燃烧机4安装自控联锁，通过控制燃气量进行自动控制。输送系统由熔盐输送泵7和相关管道组成，熔盐输送泵7采用变频控制，并与熔盐储槽8液位联锁，保持熔盐储槽8液位稳定。

本实施例在工作时，化盐系统启动：

A：第一次启动：向熔盐储槽8加水，启动熔盐循环泵6，熔盐炉5点炉；当熔盐储槽8内水温升至60℃时启动熔盐储槽8的搅拌器，按60％硝酸钠和40％硝酸钾配比缓慢加入硝酸盐，同时缓慢升温，温度升至90℃后开始有大量气体蒸发，至180℃水分基本蒸出，开始快速升温至350℃；继续向熔盐储槽8按配比加入硝酸盐，控制熔盐炉5熔盐出口温度稳定，至熔盐储槽8液位升至目标液位；启动熔盐输送泵7并与熔盐储槽8液位联锁，将熔盐送至熔盐罐13；

B.停车后再次启动：停车后，在熔盐凝固前，将熔盐循环泵6及熔盐输送泵7提出熔盐储罐8；再次启动时，由熔盐循环泵6口向熔盐储槽8内加入水，同时将熔盐循环泵6安装位置熔盐化开；安装并启动熔盐循环泵6，启动燃烧机4和熔盐炉5，缓慢升温，温度升至85℃时确认熔盐储槽8内熔盐全部溶化，安装熔盐输送泵7，启动熔盐储槽8的搅拌器，完成系统再次启动。

本实施例中，化盐系统由静止启动至满负荷需72小时。

本实施例中，熔盐炉5是以熔盐为介质，经过熔盐泵强制液相循环将高温熔盐输送给用热设备继而返回加热炉重新加热的特种工业炉。燃料经过燃烧装置充分燃烧后产生的高温烟气，以辐射和对流两种换热型式与炉内熔盐充分进行换热。熔盐炉5为600X10⁴kcal/h燃气熔盐炉，熔盐炉5主要由供热系统、燃烧系统及控制系统构成，燃燃烧机4包括气供给系统、燃烧器，熔盐炉5包括加热炉、烟道防爆门及控制系统。控制系统分为动力控制和仪表显示控制两部分。动力控制主要控制熔盐泵、助燃空气风机、燃烧器等设备的起动与停止，同时熔盐泵与燃烧器之间进行联锁控制以保证加热炉进行安全运行。仪表显示控制通常采用出口盐温控制燃烧器进行盐温调节、进出口盐温显示及最终排烟温度显示，采用温度信号控制燃烧器，使其达到自动控制功能。

本实施例中，熔盐循环泵6为330GY-40高温液下泵，流量330m³/h，扬程40m，电机转速1450r/min，电机功率132kW。主体材质0Cr18Ni 10Ti(SS321)不锈钢；配高海拔电机，电气设备防护等级：IP55；一开一备。

本实施例中，熔盐输送泵7为20GY-20高温液下泵，流量40m³/h，扬程20m，电机转速1450r/min，电机功率22kW；主体材质0Cr18Ni10Ti(SS321)不锈钢；配高海拔电机，电气设备防护等级：IP55；一开一备。

本实施例中，熔盐贮槽8为直径2.8m卧式储槽，全容积70m³，含地槽总重40吨，常压操作，设备材质15CrMoR。

本实施例中，由料仓10全容积5m³、螺旋输送机9和3吨电动葫芦11组成进料系统。料仓10和螺旋输送机9材质为SS304不锈钢。

本实施例中，熔盐是由硝酸钾(KNO₃)及硝酸钠(NaNO₃)的混合物。最高工作温度可达600℃的高温。

在本实施例中，熔盐规格：硝酸钠和硝酸钾，1t/袋；混合配比：60％硝酸钠和40％硝酸钾；化盐系统的化盐能力：30t/h，日化盐720t，整个注盐化盐时间约50天；熔盐进罐温度：350℃；熔盐炉5工作温度150～580℃，工作压力为常压，设计压力为1MPa，供热能力360～14000kW，燃烧方式为燃煤、燃油或燃气，适用燃料包括：烟煤、重油、轻油、柴油、渣油、天然气、液化气和城市煤气，自动控制包括机械化、全自动控制、比例调节、PLC可编程及触摸屏控制技术。

本实用新型中，在自动控制系统的管理下，通过各系统的互相协调，可实现以下功能：

1)稳定高温热源满足负荷要求；

2)保持整个热系统稳定运行，实现不间断连续运行；

3)实现热负荷自动调节；

4)实现在非正常工况下的安全连锁反馈保护；

5)具有各种非正常情况下的预警、报警、故障锁定等功能；

6)实现熔盐炉5开炉、停炉时风机自动吹扫功能；

7)可实现自动无人运行。

Claims (6)

1.太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备，包括烟囱(1)、鼓风机(2)、空气预热器(3)、燃烧机(4)、熔盐炉(5)、熔盐循环泵(6)、熔盐输送泵(7)、熔盐储槽(8)、螺旋输送机(9)、料仓(10)、电动葫芦(11)和熔盐罐(13)；其特征在于，熔盐储槽(8)中安装熔盐循环泵(6)和熔盐输送泵(7)，从熔盐循环泵(6)连接进入熔盐炉(5)底部，并从熔盐炉(5)顶部连接出再接回熔盐储槽(8)，熔盐炉(5)上安装燃烧机(4)，燃烧机(4)的烟道连接进入熔盐炉(5)并且从熔盐炉(5)外壁下部的出烟口接出，在熔盐炉(5)旁安装空气预热器(3)、鼓风机(2)和烟囱(1)，鼓风机(2)连接进入空气预热器(3)，并且从出烟口连接出进入空气预热器(3)后连接出至烟囱(1)；熔盐输送泵(7)连接进入熔盐罐(13)，熔盐储槽(8)旁安装螺旋输送机(9)，在螺旋输送机(9)进料端上方安装料仓(10)，料仓(10)上方安装电动葫芦(11)。

2.如权利要求1所述的太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备，其特征在于，从熔盐炉(5)中连接出直接进入燃烧机(4)。

3.如权利要求1所述的太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备，其特征在于，熔盐炉(5)外壁下部的出烟口接出三个支路管线，其一接入空气预热器(3)后再接出到烟囱(1)，其二直接连接到烟囱(1)，其三直接接入燃烧机(4)，并且这三个支路管线上均安装自控阀。

4.如权利要求1所述的太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备，其特征在于，熔盐输送泵(7)至熔盐罐(13)管线安装电伴热保温装置，保温温度300℃。

5.如权利要求1所述的太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备，其特征在于，熔盐炉(5)的熔盐出口温度与燃烧机(4)安装自控联锁装置。

6.如权利要求1所述的太阳能光热电站熔盐传蓄热介质化盐设备，其特征在于，输送系统由熔盐输送泵(7)和相关管道组成，熔盐输送泵(7)安装变频控制模块，并与熔盐储槽(8)液位联锁。