CN206919435U

CN206919435U - 一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器

Info

Publication number: CN206919435U
Application number: CN201720677850.4U
Authority: CN
Inventors: 官景栋; 郑实
Original assignee: Tianjin Binhai Photothermal Tracking Technology Co Ltd
Current assignee: Tianjin Binhai Photothermal Tracking Technology Co Ltd
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2018-01-23
Anticipated expiration: 2027-06-12

Abstract

本实用新型公开了一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，包括反射镜、集热管、集热管支撑臂、倾角传感器、扭矩管、悬臂、中间塔和驱动塔，采用大开口反射镜使得集热场建造成本大大减少了，且节能环保，热能损失减少，总发电量提高；采用熔盐作为导热介质相比于热油具有更好的导热性能，储热效率大大提升；跟踪方式由断续跟踪改为连续跟踪，提高了跟踪精度，使跟踪精度达到0.068mrad。

Description

一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器

技术领域

本实用新型属于太阳能光热发电技术领域，尤其是一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器。

背景技术

近年来国家对于新能源发展的重视与日俱增，“十三五”规划中也明确提出支持新能源等新兴产业的发展。太阳能储量丰富，利用清洁，将成为最热门的新能源之一，光热发电技术也会迅速发展。光热发电设备也会向高参数、大直径方向发展。目前，太阳能热发电技术进入迅速发展期。现有技术中，带有熔盐储热设施的槽式熔盐热发电项目技术成熟、同时又具有一定先进性，在现有技术中，集热回路大多采取开口尺寸为5770mm的集热回路，使用热油作为导热介质，并且由于跟踪方式为断续跟踪导致跟踪精度并不高。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，包括反射镜、集热管、集热管支撑臂、倾角传感器、扭矩管、悬臂、中间塔和驱动塔，中间塔和驱动塔并排设置，在中间塔分布于驱动塔两侧，在中间塔和驱动塔之间设置有扭矩管，在扭矩管上架设有悬臂，悬臂上安装有反射镜，在扭矩管上垂直设置有集热管支撑臂，在集热管支撑臂上安装有集热管，所述反射镜径向为4块，轴向为8-10组，所述反射镜为抛物线形，抛物线反射镜的开口尺寸为5.8-6米，所述集热管内设置有熔盐作为导热介质，熔盐储热温度为290度至550度。

而且，所述的集热管支撑臂为等距排布，数量为9-12根。

而且，在所述驱动塔上端的集热管支撑臂上设置有倾角传感器，用于测量扭矩管的旋转角度。

而且，所述的驱动塔上设置有液压站和驱动控制柜。

而且，所述的抛物线反射镜的开口尺寸优选为5.96米。

而且，所述反射镜轴向的数量优选为8组。

而且，所述熔盐使用液固转变温度较高二元熔盐，熔盐配比为60％NaNO₃+40％KNO₃、纯度为99.6％KNO₃和99.5％NaNO₃，其初始凝固温度221℃、初始结晶温度238℃，熔化热161kJ。

而且，所述驱动塔、悬臂、倾角传感器组成的太阳跟踪方式为连续跟踪，跟踪精度达到0.068mrad。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

以本实用新型所述一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，具有以下有益效果：

1、采用大开口反射镜使得集热场建造成本大大减少了，且节能环保，热能损失减少，总发电量提高。

2、采用熔盐作为导热介质相比于热油具有更好的导热性能，储热效率大大提升。

3、跟踪方式由断续跟踪改为连续跟踪，提高了跟踪精度，使跟踪精度达到0.068mrad。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型结构示意图。

其中，1为反射镜，2为集热管，3为集热管支撑臂，4为倾角传感器，5为悬臂，6为中间塔，7为液压站，8为驱动塔，9为驱动控制柜，10为扭矩管。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图中所示，一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，包括反射镜1、集热管2、集热管支撑臂3、倾角传感器4、扭矩管10、悬臂5、中间塔6和驱动塔8，中间塔和驱动塔并排设置，在中间塔分布于驱动塔两侧，在中间塔和驱动塔之间设置有扭矩管，在扭矩管上架设有悬臂，悬臂上安装有反射镜，在扭矩管上垂直设置有集热管支撑臂，在集热管支撑臂上安装有集热管，所述反射镜径向为4块，轴向为8组，所述的抛物线反射镜的开口尺寸为5.96米，所述集热管内设置有熔盐作为导热介质。

而且，所述的集热管支撑臂为等距排布，数量为9根。

而且，所述的驱动塔上设置有液压站和驱动控制柜。

而且，所述的抛物线反射镜的开口尺寸优选为5.96米。

而且，所述反射镜轴向的数量优选为8组。

以下通过5960mm和5770mm反射镜集热回路的对比进行说明，并对镜场系统用量及成本进行分析，集热器主要组件包括扭矩管、悬臂、驱动塔、中间塔、集热管支撑臂。

各组件用量及成本变化情况如下：

集热器主要组件用量

类别	用量差异	成本差异
			扭矩管	-2.86％	-0.12％
悬臂	-6％	-0.88％
			驱动塔	-6.4％	-10.2％
中间塔	-2.9％	-2.9％
			集热管支撑臂	-3.2％	-0.42％

集热器各组件用量均减少，成本也随之减少。集热器主要组件总成本下降原来的3％。

反射镜用量及成本变化如下：

反射镜用量

类别	用量差异	成本差异
			反射镜	-6.4％	-9.2％

反射镜用量减少，成本下降约为原来的9.2％

集热管用量及成本变化情况如下：

集热管用量

类别	用量差异	成本差异
			集热管	-2.86％	-0.28％

集热管用量减少，成本下降原来的0.28％。

仪控阀门包括表面热电偶、护套热电偶、压力传感器、手动调节阀、电控泄压阀。

各阀门用量及成本变化情况如下：

仪控阀门用量

类别	用量差异	成本差异
			表面热电偶	-3.64％	-3.64％
护套热电偶	-1.72％	-1.72％
			压力传感器	-1.72％	-1.72％
手动调节阀	-1.72％	-1.72％
			电控泄压阀	-1.72％	-1.72％

各阀门用量均减少，各成本也随之减少，仪控阀门总成本下降约为原来的2.2％。

排盐设施包括电控排盐阀、排盐装置。

各用量及成本变化情况如下：

排盐设施

类别	用量差异	成本差异
			电控排盐阀	-1.72％	-1.72％
排盐装置	-1.72％	-1.72％

管道连接包括旋转接头、旋转接头金属软管、补偿器、补偿金属软管。

各用量及成本变化情况如下：

管道连接

类别	用量差异	成本差异
			旋转接头	-1.72％	-0.0028％
旋转接头金属软管	-1.71％	-0.02％
			补偿器	-6.68％	-0.0074％
补偿器金属软管	-6.68％	-0.0036％

管道连接各组件用量均减少，成本差异也随之减少，总成本减少为原来的2.8％。

土建施工包括混凝土基本土建量、线缆沟土建量、线缆总用量、挡风墙。

土建施工

类别	施工量差异	成本差异
			混凝土基础土建量	-3.3％	-3.3％
线缆沟土建量	-2.86％	-2.8％
			线缆总用量	-2.86％	-2.8％
挡风墙	0.000％	8.000％

土建用量除挡风墙未变化，其他用量均减少，成本除挡风墙增加原来的8％外，其他均减少，累积

土建施工总成本减少大约为原来的2％。

除以上集热场建造成本减少外，还额外增加一部分维护保养费用，但此费用远远小于减少的成本费用，

最终累积集热场建造总成本减少原来的4.02％。

综上所述，所有数据能充分说明此设计方案能够实现成本优化。

1、跟踪控制参数

从上表可以看出，系统的跟踪精度提高了。同时，连续跟踪成本可下降，因此，优先考虑连续跟踪。这样，既节省了成本，又提高了系统跟踪精度。

2、载荷设计标准

运行风速和安全风速不变的情况下，动态转矩和静载转矩变大。

3、集热器规格

5960SCA的集热单元采光面积变大，集热回路长度减少，集热单元总数量减少，集热总采光面积减少约为原来的0.12％，影响很小。

4、热能损失情况

5960SCA的集热场的热辐射年损失下降了原来的约0.3％。

5、年发电总量情况

5960SCA的年发电总量增加了大约0.07％。

综上所述，此高温槽式熔盐5960SCA集热器方案与现有技术中5770SCA集热器方案相比，总镜场的设计成本大大减少，虽然集热场总采光面积减小了，但影响的集热效率不大(通过一定的集热效率分析及集热系统实际的安装和调试，可以进一步减小)，集热场的热辐射年损失也相对减少，而年发电总量还是增加得。因此，高温槽式熔盐5960SCA集热器设计具有低成本、高效率的优点。

高温熔盐的配比：

所述熔盐使用液固转变温度较高二元熔盐，熔盐配比为60％NaNO₃+40％KNO₃、纯度为99.6％KNO₃和99.5％NaNO₃，其初始凝固温度221℃、初始结晶温度238℃，熔化热161kJ。

采用熔盐作为导热介质相比于热油具有更好的导热性能，储热效率大大提升。导热油技术的储热空间为从290度至380度，储热温差为90度，而熔盐技术储热空间从290度至550度，储热温差为260度，同样用量的熔盐，熔盐技术的储热量是导热油技术的3倍左右，也就是说，如果要配备同样的储热量，熔盐技术所需熔盐仅为导热油技术所需熔盐的三分之一左右，意味着工程造价成本更低，选用高温熔盐作为传递介质，还可以提高汽轮机的效率，获得更高的年发电量。

连续跟踪的方式：

传统的液压驱动方式为单泵控制，电机为普通三相异步电机，转速恒定。跟踪驱动动作方式为步进式控制，换向阀间隔5～20秒左右换向动作一次，电机随之启动，运动一定角度后电机停止。这种跟踪驱动方式，跟踪精度较低(约为1.7mrad)，不能满足高温熔盐工质所要求的1.2mrad高跟踪精度要求。且电机频繁启停，换向阀频繁动作，严重影响元寿命。在采用单泵定转速电机驱动时，在实施快速定位时，移动的速度不可调。

所述驱动塔、悬臂、倾角传感器组成的太阳跟踪方式为连续跟踪，跟踪精度达到0.068mrad。所述驱动系统包括液压油箱、电机、泵出口油路分配阀组、蓄能器和蓄能器出口阀组，液压油箱上设置有电机和泵出口油路分配阀组，在液压油箱一侧设置有蓄能器，在液压油箱内设置有双泵系统，一为用于实现油缸的慢速伸缩的柱塞泵，一为用于实现油缸的快速伸缩的齿轮泵，在所述的电机上设置有风扇，在所述液压油箱的下方设置有集油槽，在所述集油槽上设置有托架，采用小流量柱塞泵供油，并通过变频器改变电机转速进而改变泵输出流量，实现油缸的慢速度伸缩，进而实现微小角度偏差的旋转跟踪定位，紧急快速定位和紧急情况下的散焦保护功能：采用大齿轮泵供油实现驱动装置的快速定位和翻转动作，且速度可调；另外设置蓄能器实现紧急断电情况下的散焦等安全保护动作，另外电机配置风扇，保证电机散热需要，延长电机使用寿命。

以上对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，其特征在于：包括反射镜、集热管、集热管支撑臂、倾角传感器、扭矩管、悬臂、中间塔和驱动塔，中间塔和驱动塔并排设置，在中间塔分布于驱动塔两侧，在中间塔和驱动塔之间设置有扭矩管，在扭矩管上架设有悬臂，悬臂上安装有反射镜，在扭矩管上垂直设置有集热管支撑臂，在集热管支撑臂上安装有集热管，所述反射镜径向为4块，轴向为8-10组，所述反射镜为抛物线形，抛物线反射镜的开口尺寸为5.8-6米，所述集热管内设置有熔盐作为导热介质，熔盐储热温度为290度至550度。

2.根据权利要求1所述的一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，其特征在于：所述的集热管支撑臂为等距排布，数量为9-12根。

3.根据权利要求1所述的一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，其特征在于：在所述驱动塔上端的集热管支撑臂上设置有倾角传感器，用于测量扭矩管的旋转角度。

4.根据权利要求1所述的一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，其特征在于：所述的驱动塔上设置有液压站和驱动控制柜。

5.根据权利要求1所述的一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，其特征在于：所述的抛物线反射镜的开口尺寸优选为5.96米。

6.根据权利要求1所述的一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，其特征在于：所述反射镜轴向的数量优选为8组。

7.根据权利要求1所述的一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，其特征在于：所述熔盐使用液固转变温度较高二元熔盐，熔盐配比为60％NaNO₃+40％KNO₃、纯度为99.6％KNO₃和99.5％NaNO₃，其初始凝固温度221℃、初始结晶温度238℃，熔化热161kJ。

8.根据权利要求1所述的一种高跟踪精度大开口高温槽式熔盐集热器，其特征在于：所述驱动塔、悬臂、倾角传感器组成的太阳跟踪方式为连续跟踪，跟踪精度达到0.068mrad。