CN209355210U - 用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，包括：主给水管道；预热器，其进水口与主给水管道相连，出水口连接自然循环蒸发器系统，预热器熔盐进口与自然循环蒸发器系统熔盐出口相连；给水旁路管道，一端与主给水管道相连，另一端与自然循环蒸发器系统相连，若预热器中换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，给水通过给水旁路管道进入自然循环蒸发器系统；第一熔盐旁路管道，其一端与自然循环蒸发器系统熔盐出口相连，若预热器中换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，从自然循环蒸发器系统熔盐出口出来的熔盐通过熔盐旁路管道进入储盐罐。该系统在夜晚无需排空换热器中的熔盐，白天进行热态或温态启动，缩短了启动时间，减轻了系统热应力。

Description

用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统

技术领域

本实用新型属于太阳能光热发电领域。更具体地说，本实用新型涉及一种用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统。

背景技术

为缓解日益严重的环保问题，太阳能光热发电作为可再生无污染的新能源得到迅猛发展，经过小型化试验逐步向“大容量、高参数、连续发电”方向发展，带熔盐储热功能的光热电站是目前国际上太阳能光热电站项目主要发展方向。蒸汽发生系统是太阳能光热电站最重要系统之一，蒸汽发生系统一般分为预热器系统、蒸发系统、过热器系统、再热器系统、熔盐管道系统和汽水管道系统。熔盐通过熔盐管道流经各受热面，释放热量将给水(低温再热蒸汽)加热成高温过(再)热蒸汽，提供给汽轮机合格的蒸汽。

但是，太阳能光热电站机组受天气、昼夜环境的影响需考虑周期运行及变负荷运行工况，同时熔盐存在低温冷凝的风险，因此系统在熔盐管路系统和汽水管路系统设计时需充分考虑上述因素。目前光热电站机组的蒸汽发生器系统多采用夜晚排空熔盐，白天重新充盐启动的运行模式，这种运行方式存在启动温差大、启动时间长、能量损失多的缺点。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种用于太阳能光热电站的设有完整旁路的全负荷蒸汽发生系统，该系统在夜晚机组停机时无需排空换热器中的熔盐，白天进行热态或温态启动，缩短了启动时间，减轻了系统热应力。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，包括：

主给水管道；

预热器，其进水口与所述主给水管道相连，出水口连接至自然循环蒸发器系统，所述预热器的熔盐进口与所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口相连，所述预热器的熔盐出口与储盐罐相连，熔盐对所述自然循环蒸发器系统中的水加热后继续对所述预热器中的水进行加热；

给水旁路管道，其一端与所述主给水管道相连，另一端与所述自然循环蒸发器系统相连，若所述预热器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，给水通过所述给水旁路管道进入所述自然循环蒸发器系统；

第一熔盐旁路管道，其一端与所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口相连，另一端与所述储盐罐相连，若所述预热器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，从所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口出来的熔盐通过所述熔盐旁路管道进入所述储盐罐中。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，所述自然循环蒸发器系统包括：锅筒，所述预热器的出水口和所述给水旁路管道均连接至所述锅筒的给水口，在所述锅筒内部设置有汽水分离装置；下降管，其沿竖直方向设置，所述下降管的上端与所述锅筒连通，进入所述锅筒内的水和所述汽水分离装置分离出的水一同进入至所述下降管中；立式蒸发器，其底部与所述下降管的下端相连通，所述立式蒸发器的顶部与所述锅筒内部的汽水分离装置相连通，所述下降管中的水进入至所述立式蒸发器后，被加热成汽水混合物，然后进入至所述锅筒内的汽水分离装置中进行汽水分离。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括过热器，其蒸汽进口与所述锅筒的饱和蒸汽出口相连，所述过热器的熔盐进口与第一熔盐管道相连，所述过热器的熔盐出口与所述立式蒸发器的熔盐进口相连通，熔盐对所述过热器中的饱和蒸汽加热后继续对所述立式蒸发器中的水进行加热。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括再热器，其蒸汽进口与冷再管道相连通，所述再热器的熔盐进口与所述第一熔盐管道相连，所述再热器的熔盐出口与所述立式蒸发器的熔盐进口相连通。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括第二熔盐旁路管道，其一端与所述第一熔盐管道相连，另一端与所述立式蒸发器的熔盐进口相连，所述过热器的熔盐出口、所述再热器的熔盐出口和所述第二熔盐旁路管道均与所述立式蒸发器的熔盐进口相连通。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括启动给水加热器，其进水口与所述主给水管道相连，出水口既与所述给水旁路管道相连，也与所述预热器的进水口相连。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括一过热蒸汽管道，其一端与所述启动给水加热器相连，另一端与所述过热器的蒸汽出口相连，所述过热蒸汽管道中的过热蒸汽进入所述启动给水加热器中对给水进行加热。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括：第一熔盐调温管道，其与所述第一熔盐管道相连，用以调节所述第一熔盐管道中熔盐的温度；第二熔盐调温管道，其与所述第二熔盐旁路管道相连，用以调节进入所述立式蒸发器中熔盐的温度。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，所述立式蒸发器的底部设置有电加热器，当所述立式蒸发器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时对所述立式蒸发器中的水进行加热。

优选的是，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括一循环管道，其内设置有循环泵，所述循环管道的一端与所述锅筒相连，另一端与所述预热器的进水口相连，用以将所述锅筒中的热水送到所述预热器的进水口提高预热器的给水温度。

本实用新型至少包括以下有益效果：由于设置了给水旁路管道，其一端与所述主给水管道相连，另一端与所述自然循环蒸发器系统相连，若所述预热器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，给水通过所述给水旁路管道进入所述自然循环蒸发器系统；还设置了第一熔盐旁路管道，其一端与所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口相连，另一端与所述储盐罐相连，若所述预热器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，从所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口出来的熔盐通过所述熔盐旁路管道进入所述储盐罐中。如此设置的好处是在预热器进出口，既设置了给水旁路，又设置了熔盐旁路，当机组夜晚停机时，可以将熔盐封堵在换热器内无需排空，与储盐罐隔离，换热器设有可靠的保温措施，散热损失也比较低，换热器系统内充满熔盐和水，能够实现白天的热态或温态启动。当然，本系统在换热器熔盐和蒸汽(水)都放空的情况下，也能够进行冷态启动。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，本实用新型提供的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，包括：主给水管道16；预热器6，其进水口与所述主给水管道16相连，出水口连接至自然循环蒸发器系统中的锅筒3，所述预热器6的熔盐进口与所述自然循环蒸发器系统中立式蒸发器5的熔盐出口相连，所述预热器6的熔盐出口通过第二熔盐管道15与储盐罐(图中未画出)相连，熔盐对所述自然循环蒸发器系统中的水加热后继续对所述预热器中的水进行加热；给水旁路管道17，其一端与所述主给水管道16相连，另一端与所述自然循环蒸发器系统相连，若所述预热器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，给水通过所述给水旁路管道进入所述自然循环蒸发器系统；第一熔盐旁路管道14，其一端与所述自然循环蒸发器系统中立式蒸发器5的熔盐出口相连，另一端与所述储盐罐相连，若所述预热器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，从所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口出来的熔盐通过所述熔盐旁路管道14进入所述储盐罐中。

如此设置的好处是在预热器进出口，既设置了给水旁路，又设置了熔盐旁路，当机组夜晚停机时，可以将熔盐封堵在换热器内无需排空，与储盐罐隔离，换热器设有可靠的保温措施，散热损失也比较低，换热器系统内充满熔盐和水，能够实现白天的热态或者温态启动。当然，本系统在换热器熔盐和蒸汽(水)都放空的情况下，也能够进行冷态启动。

需要说明的是，太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统的运行模式有正常运行模式、热备用或者夜间备用模式、温态备用模式和长期停炉模式。热备用或者夜间备用模式，也就是系统所有换热器充满熔盐和水，机组解列，换热器充满熔盐并与储盐罐隔离，在夜晚停运期间能维持一定的压力和温度，第二天进行热态启动。温态备用模式，是第二天不能正常启动，热备用模式时间延长，由于系统充满熔盐和水，进一步冷却，如果系统冷却到288℃时，系统加热器跟踪系统投入运行，同时投入熔盐进行循环维持系统温度在288℃。温态备用模式下可以采用温态启动，温态启动过程如下：温态启动时所有换热器温度约288℃，锅筒压力约7.2MPa(饱和温度288℃)，此时汽轮机、冷凝器、除氧器、启动给水加热器假设处于环境温度。必须注意来自除氧器23的给水为环境温度，送进预热器有可能引起预热器内熔盐冷凝，因此当给水温度到达设定温度前，给水和熔盐不经过预热器系统，给水用预热器旁路直接送入锅筒，熔盐经预热器旁路直接回储盐罐。给水温度提高通过过热器蒸汽加热启动给水加热器的水和再热器蒸汽加热除氧器内的水来实现。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，所述自然循环蒸发器系统包括：锅筒3，所述预热器6的出水口和所述给水旁路管道16均连接至所述锅筒3的给水口，在所述锅筒3内部设置有汽水分离装置(未画出)；下降管4，其沿竖直方向设置，所述下降管的上端与所述锅筒连通，进入所述锅筒内的水和所述汽水分离装置分离出的水一同进入至所述下降管中；立式蒸发器5，其底部与所述下降管4的下端相连通，所述立式蒸发器5的顶部与所述锅筒3内部的汽水分离装置相连通，所述下降管4中的水进入至所述立式蒸发器5后，被加热成汽水混合物，然后进入至所述锅筒中的汽水分离装置中进行汽水分离。

由于锅筒、下降管和立式蒸发器构成自然循环蒸发器系统，其具有自补偿功能，无需采用强制循环泵就能保证水循环安全可靠，节约初投资及减少运行维护费用。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括过热器2，其蒸汽进口与所述锅筒3的饱和蒸汽出口相连，所述过热器的熔盐进口与第一熔盐管道10相连，所述过热器的熔盐出口与所述立式蒸发器的熔盐进口相连通，熔盐对所述过热器中的饱和蒸汽加热后继续对所述立式蒸发器中的水进行加热。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括再热器1，其蒸汽进口与冷再管道21相连通，蒸汽出口与热再管道22相连通，所述再热器的熔盐进口与所述第一熔盐管道相连，所述再热器的熔盐出口与所述立式蒸发器的熔盐进口相连通。19为过热蒸汽出口管道，20为高旁管道。

在整个蒸发系统中，系统可以设置再热器，也可以不设置再热器，设置再热器时，过热器和再热器并列布置，均能获得较高的蒸汽温度。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括第二熔盐旁路管道，其一端与所述第一熔盐管道10相连，另一端与所述立式蒸发器5的熔盐进口相连，所述过热器的熔盐出口、所述再热器的熔盐出口和所述第二熔盐旁路管道12均与立式蒸发器的熔盐进口相连通。

第二熔盐旁路管道的设置，主要是使过热器和再热器的换热器的受热面与蒸发受热面得到很好的匹配，确保各负荷蒸汽参数满足要求。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括启动给水加热器9，其进水口与所述主给水管道相连，出水口既与所述给水旁路管道相连，也与所述预热器的进水口相连。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括一过热蒸汽管道18，其一端与所述启动给水加热器相连，另一端与所述过热器的蒸汽出口相连，所述过热蒸汽管道中的过热蒸汽进入所述启动给水加热器中对给水进行加热。

当给水温度不满足预热器熔盐投入时，可以通过过热蒸汽管道引部分过热蒸汽来加热给水，使其高于熔盐的冷凝温度，确保熔盐的正常投入。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括：第一熔盐调温管道11，其与所述第一熔盐管道10相连，用以调节所述熔盐管道中熔盐的温度；第二熔盐调温管道13，其与所述第二熔盐旁路管道相连，用以调节进入所述立式蒸发器中熔盐的温度。

第二熔盐旁路管道和熔盐调温管道的配合使用，既可以调节熔盐的流量又可以调节熔盐的温度，控制各个负荷下过热器和再热器蒸汽温度在规定的范围之内。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，所述立式蒸发器的底部设置有电加热器7，当所述立式蒸发器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时对所述立式蒸发器中的水进行加热，进行冷态启动。

冷态启动的过程为：首先通过给水泵给预热器、锅筒、立式蒸发器注水，开启立式蒸发器底部的电加热器，通过自然循环，将锅筒、立式蒸发器内水温加热至设定温度，立式蒸发器产生的水汽混合物经过汽水分离装置分离出的饱和蒸汽进入过热器换热器，蒸汽加热过热器换热器管提高过热器换热器的温度，此时主汽阀关闭用来建立系统压力，同时开启立式蒸发器和过热器换热器壳体电加热器加热壳体壁温，此时由于立式蒸发器和过热器换热器壳体内是空的，筒体壁温升高不需要消耗很多能量，当水温达到设定温度，立式蒸发器换热器和过热器换热器的壳体壁温达到260℃(低于260℃时，熔盐就会冷凝)时，关闭立式蒸发器底部的启动电加热器，熔盐允许进入过热器换热器，熔盐流经过热器、蒸发器换热器后，通过预热器旁路直接送回储盐灌，通过熔盐温度和流量增加来控制蒸汽流量及锅筒压力的升高，锅筒水位由给水泵控制维持，此时由于预热器内没有熔盐不会发生熔盐冷凝，所以冷态启动时给水可以通过预热器再进入锅筒。过热器产生的蒸汽部分去除氧器23(图1中圆圈23表示除氧器)和启动给水加热器提高给水温度，其余的蒸汽通过再热器加热管子，同时开启再热器壳体用电加热器进行加热，当再热器管子和壳体壁温达到足够高时(壳体温度≥260℃)，再热器运行投入熔盐。用类似的步骤来加热预热器壁温：来自启动给水加热器的水，加热预热器换热器管子，电加热器加热预热器换热器壳体，当进入预热器的给水温度达到设定温度，同时预热器壳体壁温达到260℃时，允许熔盐进入预热器系统，随后，不断提高进入系统的熔盐流量和温度，使蒸汽流量和温度不断提高，直到额定负荷。

在其中一具体实施方式中，所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，还包括一循环管道，其内设置有循环泵8，所述循环管道的一端与所述锅筒相连，另一端与所述预热器6的进水口相连，用以将所述锅筒3中的热水送到所述预热器6的进水口提高预热器的给水温度。

所设置的循环泵和循环管道可缩短启动时间，也可使蒸汽发生系统在机组较低的负荷下运行。

需要说明的是，在各个管道上设置有控制阀，能够方便地控制是否允许给水和熔盐通过，在实施例当中不做具体的说明了。

综上所述，该系统既可以进行冷态启动，也可以在夜晚机组停机时无需排空换热器中的熔盐，白天进行热态或温态启动，缩短了启动时间，减轻了系统热应力。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，包括：

主给水管道；

预热器，其进水口与所述主给水管道相连，出水口连接至自然循环蒸发器系统，所述预热器的熔盐进口与所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口相连，所述预热器的熔盐出口与储盐罐相连，熔盐对所述自然循环蒸发器系统中的水加热后继续对所述预热器中的水进行加热；

给水旁路管道，其一端与所述主给水管道相连，另一端与所述自然循环蒸发器系统相连，若所述预热器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，给水通过所述给水旁路管道进入所述自然循环蒸发器系统；

第一熔盐旁路管道，其一端与所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口相连，另一端与所述储盐罐相连，若所述预热器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时，从所述自然循环蒸发器系统的熔盐出口出来的熔盐通过所述熔盐旁路管道进入所述储盐罐中。

2.如权利要求1所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，所述自然循环蒸发器系统包括：锅筒，所述预热器的出水口和所述给水旁路管道均连接至所述锅筒的给水口，在所述锅筒内部设置有汽水分离装置；下降管，其沿竖直方向设置，所述下降管的上端与所述锅筒连通，进入所述锅筒内的水和所述汽水分离装置分离出的水一同进入至所述下降管中；立式蒸发器，其底部与所述下降管的下端相连通，所述立式蒸发器的顶部与所述锅筒内部的汽水分离装置相连通，所述下降管中的水进入至所述立式蒸发器后，被加热成汽水混合物，然后进入至所述锅筒内的汽水分离装置中进行汽水分离。

3.如权利要求2所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，还包括过热器，其蒸汽进口与所述锅筒的饱和蒸汽出口相连，所述过热器的熔盐进口与第一熔盐管道相连，所述过热器的熔盐出口与所述立式蒸发器的熔盐进口相连通，熔盐对所述过热器中的饱和蒸汽加热后继续对所述立式蒸发器中的水进行加热。

4.如权利要求3所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，还包括再热器，其蒸汽进口与冷再管道相连通，所述再热器的熔盐进口与所述第一熔盐管道相连，所述再热器的熔盐出口与所述立式蒸发器的熔盐进口相连通。

5.如权利要求4所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，还包括第二熔盐旁路管道，其一端与所述第一熔盐管道相连，另一端与所述立式蒸发器的熔盐进口相连，所述过热器的熔盐出口、所述再热器的熔盐出口和所述第二熔盐旁路管道均与所述立式蒸发器的熔盐进口相连通。

6.如权利要求3所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，还包括启动给水加热器，其进水口与所述主给水管道相连，出水口既与所述给水旁路管道相连，也与所述预热器的进水口相连。

7.如权利要求6所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，还包括一过热蒸汽管道，其一端与所述启动给水加热器相连，另一端与所述过热器的蒸汽出口相连，所述过热蒸汽管道中的过热蒸汽进入所述启动给水加热器中对给水进行加热。

8.如权利要求3所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，还包括：第一熔盐调温管道，其与所述第一熔盐管道相连，用以调节所述第一熔盐管道中熔盐的温度；第二熔盐调温管道，其与所述第二熔盐旁路管道相连，用以调节进入所述立式蒸发器中熔盐的温度。

9.如权利要求2所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，所述立式蒸发器的底部设置有电加热器，当所述立式蒸发器中的换热器壁温度低于熔盐冷凝温度时对所述立式蒸发器中的水进行加热。

10.如权利要求9所述的用于太阳能光热电站的全负荷蒸汽发生系统，其特征在于，还包括一循环管道，其内设置有循环泵，所述循环管道的一端与所述锅筒相连，另一端与所述预热器的进水口相连，用以将所述锅筒中的热水送到所述预热器的进水口提高预热器的给水温度。