CN207454042U - 一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统，由低负荷加热器、预热器、蒸发器、汽包、过热器、热盐罐、冷盐罐、熔盐泵和阀门组成，其中，从过热器出口引出部分过热蒸汽进入低负荷加热器加热给水；同时从汽包中引出部分饱和水与低负荷加热器出口的水进行混合后一同进入预热器；利用过热蒸汽和饱和水协同控制给水温度和流量，可大幅降低熔盐在预热器凝固的凝固风险。此外，利用两种热源加热给水能够优化给水在蒸汽发生系统中的过热器、蒸发器和预热器的吸热量分布，合理分布熔盐在三个换热器中的换热量，充分利用熔盐热量。

Description

一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统

技术领域

本实用新型属于太阳能光热发电领域，具体涉及一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统。

背景技术

太阳能光热发电是一种重要的太阳能热利用方式，其中带储热的太阳能光热发电系统由于能够实现发电功率的稳定输出，受到广泛关注。目前，质量比为6:4的硝酸钠和硝酸钾的二元混合熔盐是太阳能光热系统中应用最为广泛的储换热工质，其安全使用范围大约为290-565℃。熔盐吸收太阳能量被加热为565℃左右的高温熔盐，然后在蒸汽发生系统中与水逆流换热变为290℃左右的低温熔盐。在设计工况下，入口水工质温度稳定，熔盐蒸汽发生系统能够保证离开蒸汽发生系统的熔盐温度高于熔盐的安全温度。但由于天气原因或者电网负荷调度要求，熔盐蒸汽发生系统经常偏离设计工况运行，此时入口水工质温度不稳定，传统蒸汽发生系统对负荷变化的适应能力弱，极易造成熔盐在预热器出口温度过低，威胁预热器的安全运行。

为了避免熔盐在预热器处发生凝固，一般采用的方法是引入热源加热入口水工质，保持入口水工质的温度相对稳定，例如中国专利(授权号：CN 103511208 B)公开了一种利用饱和水加热给水的方法，利用循环泵从汽包中引出部分饱和水与给水混合，但这种方法在较低负荷条件下运行时，给水以及饱和水温度均较低，为维持给水温度稳定，需要的饱和水掺混量巨大，导致一方面预热器和过热器中所需熔盐流量不匹配，造成熔盐热量的极大浪费；另一方面增加了预热器的换热面积，大幅增加预热器造价。此外，也有在低温段采用其他工质的方法，例如中国专利(申请号：CN 102537913 A)公开了一种利用导热油作为低温换热工质加热给水的方法，但这种方法不能充分利用熔盐热量，并且采用两种换热工质，经济性不佳。因此，设计一种高效经济的熔盐蒸汽发生系统是亟待解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统，利用过热蒸汽和饱和水协同控制给水温度和流量，大幅降低熔盐在预热器的凝固风险。

为达到上述目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的：

一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统，包括低负荷加热器、预热器、蒸发器、汽包、过热器、热盐罐、冷盐罐、熔盐泵和阀门；

低负荷加热器、预热器、蒸发器、汽包、过热器依次连接形成汽水支路，水工质依次通过低负荷加热器、预热器、蒸发器、汽包、过热器被加热为过热蒸汽进入汽轮机做功；

热盐罐、熔盐泵、过热器、蒸发器、预热器和冷盐罐依次连接形成熔盐支路，高温熔盐工质依次通过热盐罐、熔盐泵、过热器、蒸发器、预热器变为低温熔盐工质返回冷盐罐；水工质和熔盐工质逆流换热；

过热器出口与低负荷加热器蒸汽入口连通，过热器出来的部分过热蒸汽除引入低负荷加热器。

进一步，汽包通过管路分别与预热器低温水工质入口和蒸发器低温水工质入口连通。

进一步，汽包与预热器和蒸发器连接的管路上安装有循环泵。

进一步，所述预热器、蒸发器和过热器均为U型管壳式换热器。

进一步，所述熔盐工质是硝酸钠和硝酸钾按一定比例混合的二元熔盐或者是硝酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠按一定比例混合的三元熔盐。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型利用过热蒸汽和饱和水同时加热进入蒸汽发生系统的给水，由于过热蒸汽和饱和水的温度不同，采用两种热源协同控制能够维持系统入口的给水温度保持稳定，同时控制给水流量，同时能够优化蒸汽发生系统中的过热器、蒸发器和预热器的吸热量分布，合理分布熔盐在三个换热器中的换热量，充分利用熔盐热量。

本实用新型系统可以根据给水温度变化，通过调节两种热源的流量，在各个负荷下均能避免熔盐在预热器中的温度过低。

进一步，在预热器之前配置低负荷加热器，利用从过热器出口引出的部分过热蒸汽加热给水工质；同时配置外部循环泵，从汽包中引出部分饱和水，与低负荷加热器出口的给水混合后进入预热器，通过过热蒸汽和饱和水联合调节入口水工质的温度和流量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图中标号：1-低负荷加热器；2-预热器；3-蒸发器；4-汽包；5-过热器；6- 热盐罐；7-冷盐罐；8-汽轮机。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，本文所描述的实施例仅仅为本实用新型的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护范围。

如图1所示，本实用新型所述熔盐蒸汽发生系统包括低负荷加热器1、预热器2、蒸发器3、汽包4、过热器5、高温熔盐罐6、低温熔盐罐7以及熔盐泵、管道和阀门。

所述过热器5出口与低负荷加热器1蒸汽入口连通，过热器5出来的部分过热蒸汽引入低负荷加热器1；汽包4通过管路与预热器2低温水工质入口连通，汽包4的部分饱和水引入预热器；汽包4与预热器2和蒸发器3连接的管路上安装有循环泵。

温度为220℃、流量为41kg/s的水工质依次顺序通过低负荷加热器1、预热器2、蒸发器3、汽包4和过热器5，被加热为550℃的过热蒸汽，进入汽轮机8进行做功；温度为565℃、流量为248kg/s的高温熔盐工质依次通过热盐罐6、熔盐泵、过热器5、蒸发器3、预热器2，变为285℃的低温熔盐工质，返回冷盐罐；水工质和熔盐工质形成逆流换热。

该系统从过热器5出口引出温度为550℃、流量为1.5kg/s的过热蒸汽进入低负荷加热器1，与温度为220℃、流量为41kg/s的水工质进行换热，变为温度为240℃、流量为42.5kg/s的水工质。从汽包中引出温度为311℃、流量为 2.5kg/s的饱和水，与低负荷加热器出口的水工质进行混合，变为温度为260℃、流量为45kg/s的水工质，依次经过预热器、蒸发器、过热器，与熔盐工质形成逆流换热，最终加热为550℃的过热蒸汽。

以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方案进行修改或者等同替换，而这些并未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：包括低负荷加热器(1)、预热器(2)、蒸发器(3)、汽包(4)、过热器(5)、热盐罐(6)、冷盐罐(7)、熔盐泵和阀门；

低负荷加热器(1)、预热器(2)、蒸发器(3)、汽包(4)、过热器(5)依次连接形成汽水支路，水工质依次通过低负荷加热器(1)、预热器(2)、蒸发器(3)、汽包(4)、过热器(5)被加热为过热蒸汽进入汽轮机做功；

热盐罐(6)、熔盐泵、过热器(5)、蒸发器(3)、预热器(2)和冷盐罐(7)依次连接形成熔盐支路，高温熔盐工质依次通过热盐罐(6)、熔盐泵、过热器(5)、蒸发器(3)、预热器(2)变为低温熔盐工质返回冷盐罐(7)；水工质和熔盐工质逆流换热；

所述过热器(5)出口与低负荷加热器(1)蒸汽入口连通，过热器(5)出来的部分过热蒸汽引入低负荷加热器(1)。

2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：汽包(4)通过管路分别与预热器(2)低温水工质入口和蒸发器(3)低温水工质入口连通。

3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：汽包(4)与预热器(2)和蒸发器(3)连接的管路上安装有循环泵。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于太阳能光热发电的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于：所述预热器(2)、蒸发器(3)和过热器(5)均为U型管壳式换热器。