CN207554279U - 一种塔式光热发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光热发电领域，具体涉及一种塔式光热发电系统。一种塔式光热发电系统，包括光热塔、熔盐吸热器、定日镜场、冷盐罐、热盐罐、第一熔盐泵、第二熔盐泵、第一热交换器、汽轮机组、冷凝器和发电机；所述塔式光热发电系统还包括中温吸热装置，所述中温吸热装置包括导热油吸热器、导热油存储装置、第一导热油循环泵、第二导热油循环泵、第二热交换器；所述的导热油吸热器设置在熔盐吸热器的上下两端；所述的导热油吸热器的出口与第二换热器的导热油入口相连，所述的第二热交换器的导热油出口与导热油存储装置的入口相连，导热油存储装置的出口与导热油吸热器的入口相连；所述的第二热交换器的入水口与三通阀相连。

Description

一种塔式光热发电系统

技术领域

本实用新型涉及光热发电领域，具体涉及一种塔式光热发电系统。

背景技术

随着化石燃料的逐渐短缺，可再生能源发电在市场上的占有比例也越来越大，而太阳能资源是所有可再生能源里储量最大，太阳能发电的装机容量也逐年增加。太阳能发电可以分为光热发电和光伏发电两种类型，相对于光伏发电，光热发电具有输出电力稳定，电力可调节性强，并且易于并入电网以及环保无污染等优点，因此更受到人们的关注。

太阳能光热发电系统主要有三种类型，分别是槽式光热发电型、塔式光热发电型、碟式光热发电型，其基本原理均为太阳能聚光后直接或间接加热水蒸气后推动汽轮机发电。与其他类型的光热发电系统相比，塔式电站聚光倍数更高，达到的工作温度较高，在阵列中如果定日镜数目越多，聚光比就越大，接收器的集热温度也就越高。因此塔式光热发电系统非常适合于大规模、大容量商业化应用，有学者认为未来塔式光热发电技术将是光热发电的主要技术流派。

塔式光热发电系统主要包括：光热塔、定日镜场、熔盐吸热器、冷/热双罐储热系统、蒸汽发生器组件、汽轮发电机组和冷凝系统。当光电发热系统运行时，定日镜将入射到其表面的太阳光反射到位于塔顶的吸热器上，熔盐泵将冷盐罐中的熔盐抽送到吸热器上，吸收定日镜场反射过来的能量。熔盐经吸热后借助重力回到热盐罐中。储在热盐罐中的熔盐被熔盐泵泵入换热器与水进行换热，产生高压过热蒸汽来驱动汽轮机组发电，换热后的熔盐将流回到冷盐罐中，进行下一个循环。但定日镜的法向与太阳光线都会存在一个夹角，会有部分太阳能被反射到光热塔上，高温可能会对光热塔造成损坏；另外定日镜场反射到吸热器的能流密度非常高，熔盐不能完全吸收反射的能量，会有大量热量溢出，造成吸热器的上、下方的吸热器结构温度极高。在现有技术中，为了保护吸热器上方和下方的吸热器结构及光热塔，在吸热器的上方及下方都将安装高温隔热板，以保证电站的安全运行，但这也导致了大量热能的浪费，降低了塔式光热发电系统对太阳能辐射的实际利用率。

实用新型内容

本实用新型第一个方面提供了一种塔式光热发电系统，包括光热塔、熔盐吸热器、定日镜场、冷盐罐、热盐罐、第一熔盐泵、第二熔盐泵、第一热交换器、汽轮机组、冷凝器和发电机；所述的熔盐吸热器安装在光热塔的顶部，定日镜场将阳光反射到熔盐吸热器上通过流动的储能介质熔盐进行集热；所述的熔盐吸热器的出口通过管路与热盐罐的入口相连，所述热盐罐的出口通过管路与第一热交换器的熔盐管路的入口连通，所述的热盐罐和第一热交换器之间的管路上设置有第一熔盐泵，所述第一热交换器的熔盐管路的出口通过管路与冷盐罐的入口相连，所述的冷盐罐的出口通过管路与熔盐吸热器的入口相连，所述的冷盐罐和熔盐吸热器之间的管路上还设置有第二熔盐泵；

所述第一热交换器的蒸汽出口通过管路与汽轮机组的入口相连，所述的汽轮机组的出口通过管路与冷凝器的入口连通，所述冷凝器的出口通过管路与第一热交换器的蒸汽入口相连，所述的冷凝器和第一热交换器之间还设置有给水泵、三通阀和预热器；所述的汽轮机组与发电机传动连接；

所述的塔式光热发电系统还包括中温吸热装置，所述的中温吸热装置包括导热油吸热器、导热油存储装置、第一导热油循环泵、第二导热油循环泵、第二热交换器；所述的导热油吸热器设置在熔盐吸热器的上下两端；所述的导热油吸热器的出口通过管路与第二换热器的导热油入口相连，所述的导热油吸热器和第二热交换器之间的管路上还设置有第一导热油循环泵，所述的第二热交换器的导热油出口通过管路与导热油存储装置的入口相连，导热油存储装置的出口通过管路与导热油吸热器的入口相连，所述导热油存储装置和导热油吸热器之间的管路上还设置有第二导热油循环泵；所述的第二热交换器的入水口通过管路与三通阀相连，所述的第二热交换器的出水口与所述预热器和第一热交换器的蒸汽入口的之间的管路相连通。

作为一种优选的技术方案，所述定日镜场由多个定日镜构成。

作为一种优选的技术方案，所述冷盐罐和导热油存储装置中均设置有若干电加热器。

作为一种优选的技术方案，所述的导热油吸热器内设置有螺旋形结构的导热油管。

作为一种优选的技术方案，位于熔盐吸热器下方的导热油吸热器还与导热油膨胀箱相连。

作为一种优选的技术方案，所述的汽轮机组包括1～6台叶片式汽轮机。

作为一种优选的技术方案，所述的冷凝器为风冷或水冷凝汽器。

作为一种优选的技术方案，所述的风冷凝汽器为直接风冷凝汽器或间接风冷凝汽器。

有益效果：本实用新型提供的塔式光热发电系统包括中温吸热装置，所述的中温吸热装置包括导热油吸热器，所述的导热油吸热器设置在熔盐吸热器的上下两端，可以吸收熔盐吸热器溢出的能量以及定日镜场反射的能量，实现太阳能更高效的利用，降低所述塔式光热发电站的热损。本实用新型通过三通阀使第二热交换器和预热器构成并联回路，当太阳光能较弱时可使用预热器预热水获得蒸汽再与熔盐换热，获得高温蒸汽，然后通过汽轮机组发电；当太阳光能较强时中温吸热装置开始运行，使用导热油吸热器获得的高温导热油对水进行预热，使水变成蒸汽后再与熔盐进行换热，获得高温蒸汽，然后通过汽轮机组进行发电；这种特殊的设计不仅提高了汽轮机组的能量转化效率，同时也避免了低温的水与高温熔盐进行换热时熔盐骤冷凝结导致的管道堵塞。本实用新型的塔式光热发电系统不仅可以有效将定日镜场发射到吸热器上的溢出能量回收，并能够有效保护熔盐吸热器和光热塔，避免由于过热造成的设备损坏。本实用新型的塔式光热发电系统实现了对太阳能的高效利用，并提高了系统的能量转化效率还为系统的安全运行提供了保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为塔式光热发电系统的示意图。

其中：1-光热塔；2-熔盐吸热器；3-定日镜场；4-冷盐罐；5-热盐罐；6-第一熔盐泵；7-第二熔盐泵；8-第一热交换器；9-汽轮机组；10-冷凝器；11-发电机；12-给水泵；13-三通阀；14-预热器；15-导热油吸热器；16-导热油存储装置；17- 第一导热油循环泵；18-第二导热油循环泵；19-第二热交换器；20-导热油膨胀箱。

具体实施方式

参选以下本实用新型的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本实用新型的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本实用新型所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本实用新型中所述“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本实用新型中所述“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外，而非对本实用新型的装置机构的特定限定。

本实用新型中所述“左、右”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的左边即为左，阅读者的右边即为右，而非对本实用新型的装置机构的特定限定。

本实用新型中所述“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式。

实施例1

如图1所示，实施例1公开了一种塔式光热发电系统，包括光热塔1、熔盐吸热器2、定日镜场3、冷盐罐4、热盐罐5、第一熔盐泵6、第二熔盐泵7、第一热交换器8、汽轮机组9、冷凝器10和发电机11；所述的熔盐吸热器2安装在光热塔1的顶部，定日镜场3将阳光反射到熔盐吸热器2上通过流动的储能介质熔盐进行集热；所述的熔盐吸热器2的出口通过管路与热盐罐5的入口相连，所述热盐罐5的出口通过管路与第一热交换器8的熔盐管路的入口连通，所述的热盐罐5和第一热交换器8之间的管路上设置有第一熔盐泵6，所述第一热交换器8的熔盐管路的出口通过管路与冷盐罐4的入口相连，所述的冷盐罐4的出口通过管路与熔盐吸热器2的入口相连，所述的冷盐罐4和熔盐吸热器2之间的管路上还设置有第二熔盐泵7；

所述第一热交换器8的蒸汽出口通过管路与汽轮机组9的入口相连，所述的汽轮机组9的出口通过管路与冷凝器10的入口连通，所述冷凝器10的出口通过管路与第一热交换器8的蒸汽入口相连，所述的冷凝器10和第一热交换器8之间还设置有给水泵12、三通阀13和预热器14；所述的汽轮机组9与发电机11 传动连接；

所述的塔式光热发电系统还包括中温吸热装置，所述的中温吸热装置包括导热油吸热器15、导热油存储装置16、第一导热油循环泵17、第二导热油循环泵 18、第二热交换器19；所述的导热油吸热器15设置在熔盐吸热器2的上下两端；所述的导热油吸热器15的出口通过管路与第二热交换器19的导热油入口相连，所述的导热油吸热器15和第二热交换器19之间的管路上还设置有第一导热油循环泵17，所述的第二热交换器19的导热油出口通过管路与导热油存储装置16 的入口相连，导热油存储装置16的出口通过管路与导热油吸热器15的入口相连，所述导热油存储装置16和导热油吸热器15之间的管路上还设置有第二导热油循环泵18；所述的第二热交换器19的入水口通过管路与三通阀13相连，所述的第二热交换器19的出水口与所述预热器14和第一热交换器8的蒸汽入口的之间的管路相连通。

所述定日镜场由多个定日镜构成。

实施例2

如图1所示，实施例2公开了一种塔式光热发电系统，包括光热塔1、熔盐吸热器2、定日镜场3、冷盐罐4、热盐罐5、第一熔盐泵6、第二熔盐泵7、第一热交换器8、汽轮机组9、冷凝器10和发电机11；所述的熔盐吸热器2安装在光热塔1的顶部，定日镜场3将阳光反射到熔盐吸热器2上通过流动的储能介质熔盐进行集热；所述的熔盐吸热器2的出口通过管路与热盐罐5的入口相连，所述热盐罐5的出口通过管路与第一热交换器8的熔盐管路的入口连通，所述的热盐罐5和第一热交换器8之间的管路上设置有第一熔盐泵6，所述第一热交换器8的熔盐管路的出口通过管路与冷盐罐4的入口相连，所述的冷盐罐4的出口通过管路与熔盐吸热器2的入口相连，所述的冷盐罐4和熔盐吸热器2之间的管路上还设置有第二熔盐泵7；

所述第一热交换器8的蒸汽出口通过管路与汽轮机组9的入口相连，所述的汽轮机组9的出口通过管路与冷凝器10的入口连通，所述冷凝器10的出口通过管路与第一热交换器8的蒸汽入口相连，所述的冷凝器10和第一热交换器8之间还设置有给水泵12、三通阀13和预热器14；所述的汽轮机组9与发电机11 传动连接；

所述的塔式光热发电系统还包括中温吸热装置，所述的中温吸热装置包括导热油吸热器15、导热油存储装置16、第一导热油循环泵17、第二导热油循环泵 18、第二热交换器19；所述的导热油吸热器15设置在熔盐吸热器2的上下两端；所述的导热油吸热器15的出口通过管路与第二热交换器19的导热油入口相连，所述的导热油吸热器15和第二热交换器19之间的管路上还设置有第一导热油循环泵17，所述的第二热交换器19的导热油出口通过管路与导热油存储装置16 的入口相连，导热油存储装置16的出口通过管路与导热油吸热器15的入口相连，所述导热油存储装置16和导热油吸热器15之间的管路上还设置有第二导热油循环泵18；所述的第二热交换器19的入水口通过管路与三通阀13相连，所述的第二热交换器19的出水口与所述预热器14和第一热交换器8的蒸汽入口的之间的管路相连通。

所述定日镜场由多个定日镜构成。

所述冷盐罐和导热油存储装置中均设置有若干电加热器。

实施例3

如图1所示，实施例3公开了一种塔式光热发电系统，包括光热塔1、熔盐吸热器2、定日镜场3、冷盐罐4、热盐罐5、第一熔盐泵6、第二熔盐泵7、第一热交换器8、汽轮机组9、冷凝器10和发电机11；所述的熔盐吸热器2安装在光热塔1的顶部，定日镜场3将阳光反射到熔盐吸热器2上通过流动的储能介质熔盐进行集热；所述的熔盐吸热器2的出口通过管路与热盐罐5的入口相连，所述热盐罐5的出口通过管路与第一热交换器8的熔盐管路的入口连通，所述的热盐罐5和第一热交换器8之间的管路上设置有第一熔盐泵6，所述第一热交换器8的熔盐管路的出口通过管路与冷盐罐4的入口相连，所述的冷盐罐4的出口通过管路与熔盐吸热器2的入口相连，所述的冷盐罐4和熔盐吸热器2之间的管路上还设置有第二熔盐泵7；

所述第一热交换器8的蒸汽出口通过管路与汽轮机组9的入口相连，所述的汽轮机组9的出口通过管路与冷凝器10的入口连通，所述冷凝器10的出口通过管路与第一热交换器8的蒸汽入口相连，所述的冷凝器10和第一热交换器8之间还设置有给水泵12、三通阀13和预热器14；所述的汽轮机组9与发电机11 传动连接；

所述的塔式光热发电系统还包括中温吸热装置，所述的中温吸热装置包括导热油吸热器15、导热油存储装置16、第一导热油循环泵17、第二导热油循环泵 18、第二热交换器19；所述的导热油吸热器15设置在熔盐吸热器2的上下两端；所述的导热油吸热器15的出口通过管路与第二热交换器19的导热油入口相连，所述的导热油吸热器15和第二热交换器19之间的管路上还设置有第一导热油循环泵17，所述的第二热交换器19的导热油出口通过管路与导热油存储装置16 的入口相连，导热油存储装置16的出口通过管路与导热油吸热器15的入口相连，所述导热油存储装置16和导热油吸热器15之间的管路上还设置有第二导热油循环泵18；所述的第二热交换器19的入水口通过管路与三通阀13相连，所述的第二热交换器19的出水口与所述预热器14和第一热交换器8的蒸汽入口的之间的管路相连通。

所述定日镜场由多个定日镜构成。

所述冷盐罐和导热油存储装置中均设置有若干电加热器。

所述的导热油吸热器内设置有螺旋形结构的导热油管。

实施例4

如图1所示，实施例4公开了一种塔式光热发电系统，包括光热塔1、熔盐吸热器2、定日镜场3、冷盐罐4、热盐罐5、第一熔盐泵6、第二熔盐泵7、第一热交换器8、汽轮机组9、冷凝器10和发电机11；所述的熔盐吸热器2安装在光热塔1的顶部，定日镜场3将阳光反射到熔盐吸热器2上通过流动的储能介质熔盐进行集热；所述的熔盐吸热器2的出口通过管路与热盐罐5的入口相连，所述热盐罐5的出口通过管路与第一热交换器8的熔盐管路的入口连通，所述的热盐罐5和第一热交换器8之间的管路上设置有第一熔盐泵6，所述第一热交换器8的熔盐管路的出口通过管路与冷盐罐4的入口相连，所述的冷盐罐4的出口通过管路与熔盐吸热器2的入口相连，所述的冷盐罐4和熔盐吸热器2之间的管路上还设置有第二熔盐泵7；

所述第一热交换器8的蒸汽出口通过管路与汽轮机组9的入口相连，所述的汽轮机组9的出口通过管路与冷凝器10的入口连通，所述冷凝器10的出口通过管路与第一热交换器8的蒸汽入口相连，所述的冷凝器10和第一热交换器8之间还设置有给水泵12、三通阀13和预热器14；所述的汽轮机组9与发电机11 传动连接；

所述的塔式光热发电系统还包括中温吸热装置，所述的中温吸热装置包括导热油吸热器15、导热油存储装置16、第一导热油循环泵17、第二导热油循环泵 18、第二热交换器19；所述的导热油吸热器15设置在熔盐吸热器2的上下两端；所述的导热油吸热器15的出口通过管路与第二热交换器19的导热油入口相连，所述的导热油吸热器15和第二热交换器19之间的管路上还设置有第一导热油循环泵17，所述的第二热交换器19的导热油出口通过管路与导热油存储装置16 的入口相连，导热油存储装置16的出口通过管路与导热油吸热器15的入口相连，所述导热油存储装置16和导热油吸热器15之间的管路上还设置有第二导热油循环泵18；所述的第二热交换器19的入水口通过管路与三通阀13相连，所述的第二热交换器19的出水口与所述预热器14和第一热交换器8的蒸汽入口的之间的管路相连通。

所述定日镜场由多个定日镜构成。

所述冷盐罐和导热油存储装置中均设置有若干电加热器。

所述的导热油吸热器内设置有螺旋形结构的导热油管。

所述的位于熔盐吸热器下方的导热油吸热器还与导热油膨胀箱相连。

前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本实用新型的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (8)

1.一种塔式光热发电系统，其特征在于，包括光热塔、熔盐吸热器、定日镜场、冷盐罐、热盐罐、第一熔盐泵、第二熔盐泵、第一热交换器、汽轮机组、冷凝器和发电机；所述的熔盐吸热器安装在光热塔的顶部，定日镜场将阳光反射到熔盐吸热器上通过流动的储能介质熔盐进行集热；所述的熔盐吸热器的出口通过管路与热盐罐的入口相连，所述热盐罐的出口通过管路与第一热交换器的熔盐管路的入口连通，所述的热盐罐和第一热交换器之间的管路上设置有第一熔盐泵，所述第一热交换器的熔盐管路的出口通过管路与冷盐罐的入口相连，所述的冷盐罐的出口通过管路与熔盐吸热器的入口相连，所述的冷盐罐和熔盐吸热器之间的管路上还设置有第二熔盐泵；

所述第一热交换器的蒸汽出口通过管路与汽轮机组的入口相连，所述的汽轮机组的出口通过管路与冷凝器的入口连通，所述冷凝器的出口通过管路与第一热交换器的蒸汽入口相连，所述的冷凝器和第一热交换器之间还设置有给水泵、三通阀和预热器；所述的汽轮机组与发电机传动连接；

所述的塔式光热发电系统还包括中温吸热装置，所述的中温吸热装置包括导热油吸热器、导热油存储装置、第一导热油循环泵、第二导热油循环泵、第二热交换器；所述的导热油吸热器设置在熔盐吸热器的上下两端；所述的导热油吸热器的出口通过管路与第二换热器的导热油入口相连，所述的导热油吸热器和第二热交换器之间的管路上还设置有第一导热油循环泵，所述的第二热交换器的导热油出口通过管路与导热油存储装置的入口相连，导热油存储装置的出口通过管路与导热油吸热器的入口相连，所述导热油存储装置和导热油吸热器之间的管路上还设置有第二导热油循环泵；所述的第二热交换器的入水口通过管路与三通阀相连，所述的第二热交换器的出水口与所述预热器和第一热交换器的蒸汽入口的之间的管路相连通。

2.如权利要求1所述的塔式光热发电系统，其特征在于，所述定日镜场由多个定日镜构成。

3.如权利要求1所述的塔式光热发电系统，其特征在于，所述冷盐罐和导热油存储装置中均设置有若干电加热器。

4.如权利要求1所述的塔式光热发电系统，其特征在于，所述的导热油吸热器内设置有螺旋形结构的导热油管。

5.如权利要求1所述的塔式光热发电系统，其特征在于，位于熔盐吸热器下方的导热油吸热器还与导热油膨胀箱相连。

6.如权利要求1所述的塔式光热发电系统，其特征在于，所述的汽轮机组包括1～6台叶片式汽轮机。

7.如权利要求1所述的塔式光热发电系统，其特征在于，所述的冷凝器为风冷或水冷凝汽器。

8.如权利要求7所述的塔式光热发电系统，其特征在于，所述的风冷凝汽器为直接风冷凝汽器或间接风冷凝汽器。