CN207064167U - 一种线聚焦太阳能耦合热发电系统 - Google Patents

一种线聚焦太阳能耦合热发电系统 Download PDF

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裴杰
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Abstract

本实用新型提供一种线聚焦太阳能耦合热发电系统，包括菲涅尔太阳能集热回路、槽式太阳能集热回路以及常规发电系统；本系统利用菲涅尔太阳能集热系统结构简单，运维简便、建设成本较低的优势，替代部分槽式太阳能集热系统，使得系统整体建设成本降低；采用配置汽包进行汽水分离，使得系统运行更加可靠；而槽式太阳能集热回路采用熔盐作为传热储热介质，可减少换热损失，提高系统主蒸汽参数，从而提高发电效率，通过配置氮气系统制取一定压力的高温氮气吹扫熔盐管道，避免熔盐凝固堵管，可避免通过微循环防凝的方法耗电大的缺点，可有效降低太阳能热发电电站的自用电率。

Description

一种线聚焦太阳能耦合热发电系统
技术领域
本实用新型属于太阳能发电技术领域，特别涉及一种线聚焦太阳能耦合热发电系统。
背景技术
线聚焦太阳能热发电技术主要包括槽式和菲涅尔式，对于槽式太阳能热发电系统，尽管大规模商业化运营已经数十年，然而还是存在系统参数偏低导致发电效率相对偏低的问题，当前槽式太阳能热发电系统主要采用导热油为集热介质，采用熔盐为储热介质。多次换热，但是不可避免地会产生换热损失。同时当前采取导热油或者熔盐的槽式太阳能集热回路在系统运行停止后采取微循环的方式防止导热油和熔盐在管道内凝固，这种方式会一定程度提高系统自用电率。纯菲涅尔太阳能热发电系统具有抗风性能较佳、整体投资成本相对塔式与槽式太阳能热发电系统更低，技术难度也相对较易等优势，然而纯菲涅尔太阳能热发电系统还是存在光热转换效率偏低，以及系统关键部件设计加工工艺难以克服等问题，如菲涅尔太阳能热发电系统采取的二次复合抛物面聚光器，当前常采用镜面铝或者玻璃形成二次复合抛物面，但是在实际运行过程中，发现镜面铝材质的二次复合抛物面聚光器由于温度升高导致变形，从而影响聚光效果，进而影响菲涅尔太阳能热发电系统光热转换效率。而玻璃材质的二次复合抛物面反射镜经常由于温度升高导致爆裂。同时光热电站很多采取蒸汽直流式热力系统，这种系统运行稳定性较差，在多云阴天情况下，系统出口蒸汽参数不稳定。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种线聚焦太阳能耦合热发电系统，在低温蒸发段采取直接蒸汽菲涅尔太阳能集热方式，通过配置汽包进行汽水分离可一定程度提高系统运行可靠性；在高温蒸汽段采取集热储热一体化的介质通过槽式太阳能集热加热，避免集热介质和储热介质不一样存在的换热损失；吹扫管道内集热介质的氮气采取通过低温储罐加热氮气可降低系统自用电率；本实用新型所述一种线聚焦太阳能耦合热发电系统具有运行可靠性高，耐候性强，自用电率较低等优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种线聚焦太阳能耦合热发电系统，包括包括菲涅尔太阳能集热回路、槽式太阳能集热回路以及常规发电系统，其中：
所述菲涅尔太阳能集热回路主要由菲涅尔太阳能集热场1、汽包3、循环泵20连接组成；
所述槽式太阳能集热回路主要由槽式太阳能集热场5、高温储罐6、高温泵8、换热器10、低温储罐9、低温泵7、氮气系统4连接组成；
所述常规发电系统主要由汽轮发电机组、凝汽器14、凝结水泵15、低压加热器16、除氧器17、给水泵18、高压加热器19、再热器13连接组成；
所述菲涅尔太阳能集热场1的出口直连汽包3的热水进口，进口连接循环泵20，循环泵20连接汽包3的出水口，汽包3的蒸汽出口连接换热器10的蒸汽入口；给水进入汽包3，通过循环泵20将给水打入菲涅尔太阳能集热场1进行加热，然后进入汽包3进行汽水分离，汽包3里的蒸汽进入槽式太阳能集热回路5，而汽包3的水则重新通过循环泵20泵入菲涅尔太阳能集热场1加热。
所述菲涅尔太阳能集热场1的吸热器2为排管式吸热器，采用梯形结构形式，排管数量6～15根。
所述槽式太阳能集热场5的出口连接高温储罐6，高温储罐6通过高温泵8接换热器10的高温介质入口，换热器10的低温介质出口接低温储罐9，低温储罐9通过低温泵7接槽式太阳能集热场5的出口；高温储罐6通过高温泵8将高温集热介质依次泵入换热器10与来自汽包3的蒸汽进行换热，换热后的低温集热介质进入低温储罐9。然后通过低温泵7将低温集热介质打入所述槽式太阳能集热场5。
所述汽轮发电机组的蒸汽入口接换热器10的高温蒸汽出口，汽轮发电机组的蒸汽出口与凝汽器14连接，凝汽器14的凝结水出口依次通过凝结水泵15、低压加热器16、除氧器17、给水泵18、高压加热器19接汽包3的给水进口。蒸汽进入凝汽器14凝结后形成凝结水，凝结水通过凝结水泵15进入低压加热器16，然后进入除氧器17，通过给水泵18依次进入高压加热器19，再进入汽包3进行汽水分离，蒸汽进入换热器10与熔盐换热产生高温蒸汽，最后进入汽轮发电机组，形成水/蒸汽循环回路。
所述菲涅尔太阳能集热场1的传热工质为水/蒸汽。
所述槽式太阳能集热场5的传热介质和储热介质是熔盐或者导热油。
所述氮气系统4设置在低温泵7和槽式太阳能集热场5的连接管路上，在槽式太阳能集热场5停运后通过制取一定压力的高温氮气，吹扫管道内的集热介质回高温储罐6，高温氮气压力依据熔盐管道压损等设定。
所述再热器13通过主蒸汽加热汽轮机高压缸11排气，加热后的排气进入中压缸12，中压缸12与凝汽器14连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：利用菲涅尔太阳能集热系统结构相对简单，建设成本较低的优势，替代部分槽式太阳能集热系统，使得整体太阳能热电站投资成本降低，这种方式充分利用了菲涅尔式太阳能热发电系统结构相对简单、建设成本相对较低，运行维护简便及抗风性能较佳的优势，同时采用排管式吸热器避免了汽水两相流导致的管道振动破坏真空集热管。采取汽包的形式避免直流式的运行不稳定性，而且采取一定压力的高温氮气吹扫管道内的传热介质可降低系统自用电率。本实用新型所阐述的一种线聚焦太阳能耦合热发电系统具有运行可靠性高，耐候性强，自用电率相对较低等优势。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
如图1所示，本实用新型提供一种线聚焦太阳能耦合热发电系统，包括：采用水为传热工质的菲涅尔太阳能集热回路、采用熔盐或者导热油为传热储热介质的槽式太阳能集热回路以及常规发电系统。
其中：菲涅尔太阳能集热回路主要由菲涅尔太阳能集热场1、汽包3、循环泵20连接组成；菲涅尔太阳能集热场1的吸热器2采取排管式吸热器，采用梯形结构形式，排管数量7根。菲涅尔太阳能集热场1的出口直连汽包3，而所述菲涅尔太阳能集热场1进口连接循环泵20，循环泵20连接汽包3。给水进入汽包3，通过循环泵20将给水打入菲涅尔太阳能集热场1进行加热，然后进入汽包3进行汽水分离，汽包3里的蒸汽进入槽式太阳能集热回路的换热器10，而汽包3的水则重新通过循环泵20泵入菲涅尔太阳能集热场1加热。
槽式太阳能集热回路主要由槽式太阳能集热场5、高温熔盐储罐6、高温熔盐泵8、换热器10、低温熔盐储罐9、低温熔盐泵7、氮气系统4连接组成；槽式太阳能集热场5的进口连接低温泵7，出口连接高温储罐6，高温储罐6通过高温泵8将高温集热介质依次泵入换热器10与来自汽包3的蒸汽进行换热，换热后的低温集热介质进入低温储罐9。然后通过低温泵7将低温集热介质打入所述槽式太阳能集热场5。氮气系统4制取一定压力的高温氮气后，高温氮气吹扫管道内的熔盐回高温储罐6。
常规发电系统主要由汽轮发电机组、凝汽器14、凝结水泵15、低压加热器16、除氧器17、给水泵18、高压加热器19、再热器13连接组成。汽轮发电机组的蒸汽出口与凝汽器14连接，蒸汽进入凝汽器14凝结后形成凝结水，凝结水通过凝结水泵15进入低压加热器16，然后进入除氧器17，通过给水泵18依次进入高压加热器19，再进入汽包3进行汽水分离，蒸汽进入换热器10与熔盐换热产生高温蒸汽，最后进入汽轮发电机组，形成水/蒸汽循环回路。再热器13是通过主蒸汽加热汽轮机高压缸11排汽，加热后的排气进入中压缸12。
本实用新型专利的工作流程：
菲涅尔太阳能集热回路：给水进入汽包3，循环泵20将汽包3内的给水泵入排管式菲涅尔太阳能集热场1加热，然后进入汽包3内进行汽水分离，分离的水重新通过循环泵20进入排管式菲涅尔太阳能集热场1加热，而分离的蒸汽进入槽式太阳能集热场5。
槽式太阳能集热回路：熔盐通道预热充分后，低温熔盐泵7将熔盐打入槽式太阳能集热场5加热，加热后的熔盐进入高温熔盐罐6，高温熔盐泵8将高温熔盐打入换热器10加热来自菲涅尔太阳能集热场1的蒸汽到过热蒸汽，产生的过热蒸汽进入汽轮机。系统停运后通过氮气系统4制取一定压力的高温氮气吹扫管道内的熔盐回熔盐储罐。
水/蒸汽回路：来自太阳能集热场的过热蒸汽一部分作为主蒸汽进入汽轮机，一部分进入再热器13加热汽轮机高压缸11排汽，被加热的高压缸11排汽进入汽轮机中压缸12。汽轮机内做完功的蒸汽进入凝汽器14凝结后形成凝结水，凝结水通过凝结水泵15进入低压加热器16，再进入除氧器17，然后通过给水泵18依次进入汽包3，再进入换热器10与熔盐换热，从而加热到高温高压的过热蒸气，最后进入汽轮机，形成水/蒸汽循环回路。
以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种线聚焦太阳能耦合热发电系统，其特征在于，包括包括菲涅尔太阳能集热回路、槽式太阳能集热回路以及常规发电系统，其中：
所述菲涅尔太阳能集热回路主要由菲涅尔太阳能集热场(1)、汽包(3)、循环泵(20)连接组成；
所述槽式太阳能集热回路主要由槽式太阳能集热场(5)、高温储罐(6)、高温泵(8)、换热器(10)、低温储罐(9)、低温泵(7)、氮气系统(4)连接组成；
所述常规发电系统主要由汽轮发电机组、凝汽器(14)、凝结水泵(15)、低压加热器(16)、除氧器(17)、给水泵(18)、高压加热器(19)、再热器(13)连接组成；
所述菲涅尔太阳能集热场(1)的出口直连汽包(3)的热水进口，进口连接循环泵(20)，循环泵(20)连接汽包(3)的出水口，汽包(3)的蒸汽出口连接换热器(10)的蒸汽入口；
所述槽式太阳能集热场(5)的出口连接高温储罐(6)，高温储罐(6)通过高温泵(8)接换热器(10)的高温介质入口，换热器(10)的低温介质出口接低温储罐(9)，低温储罐(9)通过低温泵(7)接槽式太阳能集热场(5)的出口；
所述汽轮发电机组的蒸汽入口接换热器(10)的高温蒸汽出口，汽轮发电机组的蒸汽出口与凝汽器(14)连接，凝汽器(14)的凝结水出口依次通过凝结水泵(15)、低压加热器(16)、除氧器(17)、给水泵(18)、高压加热器(19)接汽包(3)的给水进口。
2.根据权利要求1所述线聚焦太阳能耦合热发电系统，其特征在于，所述菲涅尔太阳能集热场(1)的传热工质为水/蒸汽。
3.根据权利要求1所述线聚焦太阳能耦合热发电系统，其特征在于，所述槽式太阳能集热场(5)的传热介质和储热介质是熔盐或者导热油。
4.根据权利要求1所述线聚焦太阳能耦合热发电系统，其特征在于，所述氮气系统(4)设置在低温泵(7)和槽式太阳能集热场(5)的连接管路上，在槽式太阳能集热场(5)停运后通过制取一定压力的高温氮气，吹扫管道内的集热介质回高温储罐(6)。
5.根据权利要求1所述线聚焦太阳能耦合热发电系统，其特征在于，所述再热器(13)通过主蒸汽加热汽轮机高压缸(11)排气，加热后的排气进入中压缸(12)，中压缸(12)与凝汽器(14)连接。
6.根据权利要求1所述线聚焦太阳能耦合热发电系统，其特征在于，所述所述菲涅尔太阳能集热场(1)的吸热器(2)为排管式吸热器，采用梯形结构形式，排管数量6～15根。
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