CN207196447U - 光热发电的稳定型蒸汽发生系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光热发电的稳定型蒸汽发生系统，包括两组并联设置的蒸发器、汽水分离器和过热器，两组所述的蒸发器的分配腔并接至水源，两组蒸发器的收集腔经蒸汽管路并接至汽水分离器以及过热器的分配腔，所述的过热器的收集腔连通至汽轮机。采用两组并联设置的蒸发器，可以利用蒸发器中熔盐流量的控制，通过两个蒸发器并行不同运行效率的组合，实现两者微过热水蒸气的供给温度和供给量的调节，而且能有效缓解、吸收前方熔盐的温度波动和流量波动，通过流路切换，避免热熔盐泵的频发变化，提高整个系统调节的灵动性，保证为后续的汽轮机提供稳定可靠的过热蒸汽。
Description
技术领域
本实用新型涉及光热电技术领域，特别是涉及一种光热发电的稳定型蒸汽发生系统。
背景技术
由于能源危机及大气污染，世界各国加大了对太阳能研究开发的投入，太阳能热水、太阳能建筑、太阳能光伏发电、太阳能热发电等项目发展迅速，规模逐渐扩大。太阳能热发电系统主要有4种类型:槽式、塔式、碟式以及线性菲涅耳形式。目前，常规太阳能热发电系统是利用反射镜将太阳光反射聚焦至集热器上，由集热器将聚集的太阳辐射能转变为热能并传至集热器内工质，被加热的工质可以直接蒸发(如水)产生动力来推动发电设备发电或通过相应的换热设备将热能传至蓄热系统和蒸汽动力系统。
由于直接用水作为传热做功工质存在系统水力动力设计上的复杂性，以及蓄热方面的困难，所以当前太阳能热发电系统一般用合成油或熔盐作为传热蓄热工质，再通过与蒸汽发生器换热产生适合相应汽轮发电机组的动力蒸汽。由此可以看出，太阳能热发电系统的中间传热蓄热系统的设计至关重要。
熔融盐作为传热蓄热工质是一种很好的选择，可以将镜场输出温度提高到450-500℃，使动力循环效率大于40％，蓄热温差大于2.5倍。但是目前该类应用的是常规的二元盐，该盐熔点高，易凝结冻堵，而且受外界阳光光照等条件影响，导致热罐内温度有变化，进而会导致蒸汽温度浮动，不易于后部的控制。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种光热发电的稳定型蒸汽发生系统。
为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
一种光热发电的稳定型蒸汽发生系统，包括两组并联设置的蒸发器、汽水分离器和过热器，所述的蒸发器和过热器分别包括竖直设置且上部形成有熔盐熔盐进口下部形成有熔盐出口的罐体，多个沿轴向延伸地设置在所述的罐体内且互相保持间隔的S曲线式换热管，对应设置在罐体底部和顶部并分别与所述的换热管连通的分配腔和收集腔，热罐的熔盐出口依次经熔盐管路与过热器、蒸发器和冷罐连通，两组所述的蒸发器的分配腔并接至水源，两组蒸发器的收集腔经蒸汽管路并接至汽水分离器以及过热器的分配腔，所述的过热器的收集腔连通至汽轮机。
所述的热罐的熔盐出口设置有热熔盐泵，所述的热熔盐泵与过热器的熔盐进口的熔盐管路上串设有流量计和温度变送器，在所述的热熔盐泵的熔盐出口还旁接有直接与所述的蒸发器的熔盐进口连通的热熔盐旁管，所述的热熔盐旁管上串设有流量计和旁路控制阀，还包括熔盐分配罐，所述的熔盐分配罐的顶部与所述的热熔盐旁管连通，中间侧部与过热器的熔盐出口连通，所述的熔盐分配罐的底部与蒸发器的熔盐进口连通。
所述的蒸发器和过热器的罐体为圆筒形，在圆筒形罐体的内壁上固定有内螺旋板，所述的内螺旋板的高度在20-40cm。
在所述的蒸发器和过热器的外侧设置有加热腔套，在所述的加热腔套外部设置有保温层，在所述的加热腔套内设置有电加热盘管，在所述的加热腔套的顶部设置有排放阀，在所述的排放阀的熔盐出口侧设置有温度传感器。
所述的汽水分离器竖直设置且其排水口位于所述的蒸发器上方，在所述的排水口设置有与所述的蒸发器平行设置的液位显示管，所述的液位显示管下端与所述的供水水管连通。
包括两个依次串联的所述的汽水分离器。
所述的分离腔和排水腔的外部分别形成有相连通的保温腔，所述的保温腔外部设置有保温层，所述的保温腔与蒸发器的收集腔经保温管路相连通，所述的保温管路上设置有单向阀以只允许所述的蒸汽进入保温腔，所述的保温腔的底部与所述的排水腔底部连通。
所述的过热器的换热机构的蒸汽出口侧设置有蒸汽包，热罐的熔盐出口依次经熔盐管路与过热器、蒸发器和冷罐连通，所述的热熔盐泵的出口侧旁接有可控与所述的蒸汽包连通的蒸汽入口管，所述的冷罐的熔盐入口侧旁接有可控开启或关闭的蒸汽排出管。
热熔盐泵的出口高度最高，冷罐的熔盐入口、蒸发器的熔盐出口、蒸发器的熔盐进口、过热器的熔盐出口、过热器的入口以及热熔盐泵的熔盐出口高度依次升高，连接的熔盐管路相对水平面倾斜设置，
所述的蒸汽包设置在所述的蒸发器的顶部并与所述的过热器的收集腔经蒸汽管连通，所述的蒸汽包顶部设置有安全排放阀和连通至汽轮机的蒸汽出口管，并在所述的蒸汽熔盐出口管上设置压力控制器，所述的蒸汽入口馆与所述的蒸汽出口管旁接，在所述的蒸汽管内设置有过滤网。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
采用两组并联设置的蒸发器，可以利用蒸发器中熔盐流量的控制，通过两个蒸发器并行不同运行效率的组合，实现两者微过热水蒸气的供给温度和供给量的调节，而且能有效缓解、吸收前方熔盐的温度波动和流量波动，通过流路切换，避免热熔盐泵的频发变化，提高整个系统调节的灵动性，保证为后续的汽轮机提供稳定可靠的过热蒸汽。
附图说明
图1所示为本实用新型的光热发电的稳定型蒸汽发生系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型的光热发电的稳定型蒸汽发生系统包括两组并联设置的蒸发器2、汽水分离器3和过热器4，所述的蒸发器和过热器分别包括竖直设置且上部形成有熔盐熔盐进口下部形成有熔盐出口的罐体21，多个沿轴向延伸地设置在所述的罐体内且互相保持间隔的S曲线式换热管22，对应设置在罐体底部和顶部并分别与所述的换热管连通的分配腔23和收集腔24，热罐5的熔盐出口依次经熔盐管路与过热器、蒸发器和冷罐1连通，两组所述的蒸发器的分配腔经供水管路71并接至水源7，两组蒸发器的收集腔经蒸汽管路并接至汽水分离器以及过热器的分配腔，所述的过热器的收集腔连通至汽轮机。
本实用新型的蒸发器和过热器，采用壳程热熔盐而管程水汽的方式，提高了运行的稳定性，能够快速切断水汽而减少熔盐发生凝固的可能，同时，壳程的大容积有效提高了蒸汽的产生量，汽水分离后微过热蒸汽的蒸汽部分进入过热器，分离的水经排水口进入液位显示管，基于连通器原理，可对所述的蒸汽内内S曲线式换热管内的液位进行有效显示和测量，便于后期的控制以及微过热蒸汽的产生温度。
其中，优选地，两组蒸发器包括大蒸发器和效蒸发器，所述的小蒸发器的换热能力为大蒸发器的1/3-1/2，换热能力表现为罐体的体积、换热管的数量、直径大小等。
采用两组并联设置的蒸发器，可以利用蒸发器中熔盐流量的控制，通过两个蒸发器并行不同运行效率的组合，实现两者微过热水蒸气的供给温度和供给量的调节，而且能有效缓解、吸收前方熔盐的温度波动和流量波动，通过流路切换，避免热熔盐泵的频发变化，提高整个系统调节的灵动性，保证为后续的汽轮机提供稳定可靠的过热蒸汽。
其中，所述的热罐的熔盐出口设置有热熔盐泵，所述的热熔盐泵与过热器的熔盐进口的熔盐管路上串设有流量计和温度变送器，在所述的热熔盐泵的熔盐出口还旁接有直接与所述的蒸发器的熔盐进口连通的热熔盐旁管9，所述的热熔盐旁管上串设有流量计和旁路控制阀，还包括熔盐分配罐8，所述的熔盐分配罐的顶部与所述的热熔盐旁管连通，中间侧部与过热器的熔盐出口连通，所述的熔盐分配罐的底部与蒸发器的熔盐进口连通。
通过增加熔盐分配罐，两路不同温度的熔盐能在分配管内进行有效混合，实现进入两个蒸发器罐体的熔盐温度均衡，尤其是当需要进行停机时，在停机前通过直接在分配罐的罐体内直接补入温度高的热熔盐，减少换热器内换热步骤，然后再进行排放，则能有效保证排放时间持续长，避免中间发生凝固的现象。
其中，所述的蒸发器和过热器的罐体为圆筒形，在圆筒形罐体的内壁上固定有内螺旋板，所述的内螺旋板的高度在20-40cm。
通过在罐体内壁上设置内螺旋板，至少式环周侧的熔盐增加螺旋运动趋势，能有效防止温度死区，避免出现局部低温，而且能有效防止气泡产生和附着，保证有效换热空间。
进一步地，为实现预热，在所述的蒸发器和过热器的外侧设置有加热腔套，在所述的加热腔套外部设置有保温层，在所述的加热腔套内设置有电加热盘管，在所述的加热腔套的顶部设置有排放阀，在所述的排放阀的熔盐出口侧设置有温度传感器。
利用电加热盘管的形式对蒸发器和过热器进行预热，尤其时管壁温度得到有效升高，避免熔盐进入时发生凝固形成板结，在顶部设置排放阀，在加热时温度升高，排放阀打开部分气体溢出，当通过排放口侧温度传感器感测温度和罐体内稳固检测合格后，即可停止加热，关闭排放阀避免空气进入，实现了加热腔套的微真空，减少散热。
其中，为便于进行液位显示和表达，所述的汽水分离器竖直设置且其排水口位于所述的蒸发器上方，在所述的排水口设置有与所述的蒸发器平行设置的液位显示管31，所述的液位显示管下端与所述的供水水管71连通。
汽水分离后微过热蒸汽的蒸汽部分进入过热器，分离的水经排水口进入液位显示管，基于连通器原理，可对所述的蒸汽内内S曲线式换热管内的液位进行有效显示和测量，便于后期的控制以及微过热蒸汽的产生温度。
所述的液位显示管为玻璃、亚克力材质制成或者其一侧形成有液位指示槽；所述的液位显示管内设置有液位传感器，所述的汽水分离器包括顶部的分离腔，以及和顶部的分离器连通的排水腔，在所述的排水腔的底部设置有排水口。
同时，为提高水汽分离效果，本实用新型的蒸汽发生系统包括两个依次串联的所述的汽水分离器。
进一步地，为避免水汽在分离过程中因为温度降低导致液化或者降低水汽温度，所述的分离腔和排水腔的外部分别形成有相连通的保温腔，所述的保温腔外部设置有保温层，所述的保温腔与蒸发器的收集腔经保温管路相连通，所述的保温管路上设置有单向阀以只允许所述的蒸汽进入保温腔，所述的保温腔的底部与所述的排水腔底部连通。
利用保温腔的设置，在所述的分离腔与外部保温层之间增加一层温度缓冲，通过“牺牲”特少部分的微过热蒸汽，减少在分离器中因为温度变化而凝结出的水量，提高后过热器供气的数量。
进一步地，为提高对管路的清洗，防止管路内存留导致板结等，所述的过热器的换热机构的蒸汽出口侧设置有蒸汽包6，热罐的熔盐出口依次经熔盐管路与过热器、蒸发器和冷罐连通，所述的热熔盐泵的出口侧旁接有可控与所述的蒸汽包连通的蒸汽入口管51，所述的冷罐的熔盐入口侧旁接有可控开启或关闭的蒸汽排出管。同时，为实现前期快速排盐，热熔盐泵的出口高度最高，冷罐的熔盐入口、蒸发器的熔盐出口、蒸发器的熔盐进口、过热器的熔盐出口、过热器的入口以及热熔盐泵的熔盐出口高度依次升高，连接的熔盐管路相对水平面倾斜设置，
本实用新型的蒸发器和过热器，采用壳程热熔岩而管程水汽的方式，提高了运行的稳定性，能够快速切断水汽而减少熔盐发生凝固的可能，同时，壳程的大容积有效提高了蒸汽的产生量，同时将熔盐的流路设计为按重力方向行进，这样与各流量类控制阀结合控制时，可在一定范围内调节热交换效果，而且当需要停机时，其可在重力下快速排盐，避免管路内发生凝结，同时，利用蒸汽包内的高温蒸汽对流路及罐体进行快速清洗，避免残留。
而且通过蒸汽排出管的设置，可选择性地将吹回的熔盐直接排放至冷罐之外，避免在罐体内引入过多水蒸气或杂质。
具体地，作为其中一种实现方式，所述的蒸汽包6设置在所述的蒸发器的顶部并与所述的过热器的收集腔经蒸汽管61连通，所述的蒸汽包顶部设置有安全排放阀和连通至汽轮机的蒸汽出口管，并在所述的蒸汽熔盐出口管上设置压力控制器，所述的蒸汽入口馆与所述的蒸汽出口管旁接，在所述的蒸汽管内设置有过滤网。
利用外附式蒸汽包，通过压力控制器和安全排放阀的配合，当蒸汽包内的蒸汽压力达到设定的压力值后，输出蒸汽以进行做功输出；系统停止工作时，利用高温气体吹回熔盐，吹净罐体和管路。最后的空气吹扫洁净步骤。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，包括两组并联设置的蒸发器、汽水分离器和过热器，所述的蒸发器和过热器分别包括竖直设置且上部形成有熔盐熔盐进口下部形成有熔盐出口的罐体，多个沿轴向延伸地设置在所述的罐体内且互相保持间隔的S曲线式换热管，对应设置在罐体底部和顶部并分别与所述的换热管连通的分配腔和收集腔，热罐的熔盐出口依次经熔盐管路与过热器、蒸发器和冷罐连通，两组所述的蒸发器的分配腔并接至水源，两组蒸发器的收集腔经蒸汽管路并接至汽水分离器以及过热器的分配腔，所述的过热器的收集腔连通至汽轮机。
2.如权利要求1所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，所述的热罐的熔盐出口设置有热熔盐泵，所述的热熔盐泵与过热器的熔盐进口的熔盐管路上串设有流量计和温度变送器，在所述的热熔盐泵的熔盐出口还旁接有直接与所述的蒸发器的熔盐进口连通的热熔盐旁管，所述的热熔盐旁管上串设有流量计和旁路控制阀，还包括熔盐分配罐，所述的熔盐分配罐的顶部与所述的热熔盐旁管连通，中间侧部与过热器的熔盐出口连通，所述的熔盐分配罐的底部与蒸发器的熔盐进口连通。
3.如权利要求1所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，所述的蒸发器和过热器的罐体为圆筒形，在圆筒形罐体的内壁上固定有内螺旋板，所述的内螺旋板的高度在20-40cm。
4.如权利要求1所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，在所述的蒸发器和过热器的外侧设置有加热腔套，在所述的加热腔套外部设置有保温层，在所述的加热腔套内设置有电加热盘管，在所述的加热腔套的顶部设置有排放阀，在所述的排放阀的熔盐出口侧设置有温度传感器。
5.如权利要求1所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，所述的汽水分离器竖直设置且其排水口位于所述的蒸发器上方，在所述的排水口设置有与所述的蒸发器平行设置的液位显示管，所述的液位显示管下端与供水水管连通。
6.如权利要求1所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，包括两个依次串联的所述的汽水分离器。
7.如权利要求1所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，所述的分离腔和排水腔的外部分别形成有相连通的保温腔，所述的保温腔外部设置有保温层，所述的保温腔与蒸发器的收集腔经保温管路相连通，所述的保温管路上设置有单向阀以只允许所述的蒸汽进入保温腔，所述的保温腔的底部与所述的排水腔底部连通。
8.如权利要求2所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，所述的过热器的换热机构的蒸汽出口侧设置有蒸汽包，热罐的熔盐出口依次经熔盐管路与过热器、蒸发器和冷罐连通，所述的热熔盐泵的出口侧旁接有可控与所述的蒸汽包连通的蒸汽入口管，所述的冷罐的熔盐入口侧旁接有可控开启或关闭的蒸汽排出管。
9.如权利要求8所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，热熔盐泵的出口高度最高，冷罐的熔盐入口、蒸发器的熔盐出口、蒸发器的熔盐进口、过热器的熔盐出口、过热器的入口以及热熔盐泵的熔盐出口高度依次升高，连接的熔盐管路相对水平面倾斜设置。
10.如权利要求9所述的光热发电的稳定型蒸汽发生系统，其特征在于，所述的蒸汽包设置在所述的蒸发器的顶部并与所述的过热器的收集腔经蒸汽管连通，所述的蒸汽包顶部设置有安全排放阀和连通至汽轮机的蒸汽出口管，并在所述的蒸汽熔盐出口管上设置压力控制器，所述的蒸汽入口馆与所述的蒸汽出口管旁接，在所述的蒸汽管内设置有过滤网。
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| CN109838770A (zh) * | 2017-09-11 | 2019-06-04 | 甘肃光热发电有限公司 | 光热发电蒸汽发生系统 |
| CN111912260A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-11-10 | 哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司 | 一种集预热、蒸发、过热为一体的换热设备 |
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2017
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