CN209586603U - 三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统，它包括槽式聚光集热系统、塔式聚光集热系统、熔盐蒸汽发生系统和汽轮机发电系统，所述塔槽耦合光热发电系统还包括高中低三种温度的熔盐储热罐系统，所述高中低三种温度的熔盐储热罐系统分别与槽式聚光集热系统、塔式聚光集热系统和熔盐蒸汽发生系统连接，所述熔盐蒸汽发生系统和汽轮机发电系统连接。本实用新型通过高中低温三罐式熔盐储热系统，将塔式和槽式特点有效耦合，扬长避短，有利于光热发电系统更稳定和更高效。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能热发电技术领域，具体涉及一种三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统。
背景技术
在太阳能热发电行业，根据集热形式的不同可分为塔式太阳能热发电技术和槽式太阳能热发电技术。塔式太阳能热发电技术利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔的吸热器上，聚焦的辐射能转变成热能，然后传递给热力循环的工质，再驱动汽轮机做功发电。槽式太阳能热发电技术利用槽式抛物面将太阳光聚在一条线上，在这条焦线上安装管状集热器，以吸收聚焦的太阳辐射能，常将众多的槽式聚光器串并联成聚光集热器阵列。槽式聚光器对太阳辐射进行一维跟踪。
太阳能热发电技术最具竞争力的优点就是易于和储热系统结合在一起，当前大部分光热电站使用熔盐(60％NaNO3+40％KNO3)作为蓄热介质。熔盐的运行过程是在阳光充足的时候获得热量温度升高，储存在高温熔盐罐中，当阳光不足的时候，高温熔盐罐的熔盐提供热量，使电站持续稳定的发电，熔盐温度变低，流入低温熔盐罐中，这就是常见的高低温双罐设置。
国内已有学者提出塔式和槽式耦合的发电模式。论文《新型塔槽耦合太阳能热发电系统研究》提出塔槽耦合系统以塔式太阳能热发电系统为基础，耦合槽式聚光集热子系统。其根据塔式的点聚焦技术和槽式的线聚焦技术合理分配工质温升区间，利用各部分加热能力进行阶梯式加热；储热子系统使用1套高中低温双温差三级储热装置，使来自塔式与槽式部分储存的热量既可串联使用又可单独使用；蒸汽发生子系统换热器与发电子系统汽轮机均可采用2种参数的蒸汽长期稳定运行。专利号为ZL201220362260.X中国实用新型专利公开了一种槽式与塔式太阳能混合发电系统，将槽式太阳能热发电技术与塔式太阳能热发电技术相结合，充分发挥各自的特长，互为补充，将槽式太阳能热发电系统产生的蒸汽经塔式太阳能热发电系统进一步过热，过热至常规汽轮机所需高温高压参数，系统热效率提高。目前的塔槽耦合技术方案均为塔式和槽式光热发电的两部分直接并联或者串联。当两者直接并联时，虽然提高了整体稳定性，但汽轮机运行参数要在塔式和槽式两种模式下频繁切换，平均热电效率较低。当两者直接串联时，塔式聚光集热系统和槽式聚光集热系统的吸热量必须同比例增大或者减小，平均光热效率较低。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统，其通过高中低温三罐式熔盐储热系统，将塔式和槽式特点有效耦合，扬长避短，有利于光热发电系统更稳定和更高效。
为实现上述目的，本实用新型所设计一种三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统，它包括槽式聚光集热系统、塔式聚光集热系统、熔盐蒸汽发生系统和汽轮机发电系统，所述塔槽耦合光热发电系统还包括高中低三种温度的熔盐储热罐系统，所述高中低三种温度的熔盐储热罐系统与槽式聚光集热系统、塔式聚光集热系统和熔盐蒸汽发生系统连接，所述熔盐蒸汽发生系统和汽轮机发电系统连接。
进一步地，所述高中低三种温度的熔盐储热罐系统包括低温熔盐储罐、中温熔盐储罐和高温熔盐储罐；所述低温熔盐储罐通过熔盐管道与槽式聚光集热系统、中温熔盐储罐、塔式聚光集热系统、高温熔盐储罐和熔盐蒸汽发生系统相互连接并形成环路。
再进一步地，所述槽式聚光集热系统包括槽式镜场，所述槽式镜场通过导热油管与油盐换热器连接，所述油盐换热器通过低温熔盐出口管道与低温熔盐储罐连接，所述油盐换热器通过中温熔盐入口管道与中温熔盐储罐连接；
所述塔式聚光集热系统包括塔式吸热器和定日镜，所述中温熔盐储罐通过中温熔盐出口管与塔式吸热器连接并换热，所述塔式吸热器通过高温熔盐入口管道与高温熔盐储罐连接；
所述熔盐蒸汽发生系统熔盐通道高温口通过高温熔盐出口管道与高温熔盐储罐连接，且所述熔盐蒸汽发生系统熔盐通道的低温口通过低温熔盐入口管道与低温熔盐储罐连接；所述熔盐蒸汽发生系统汽水通道与汽轮机发电系统连接。
本实用新型原理：
本实用新型中槽式聚光集热系统采用导热油介质内部循环，槽式镜场吸收太阳光照辐射能，将低温导热油加热成高温导热油，高温导热油经油盐换热器后温度降低，并将低温熔盐储罐的熔盐加热为中温熔盐，然后，导热油循环至槽式镜场加热，中温熔盐进入中温熔盐储罐。该塔式聚光集热系统采用熔盐介质换热，将中温熔盐储罐内熔盐加热至高温熔盐，高温熔盐进入高温熔盐储罐。该蒸汽发生系统全部采用熔盐/水换热器，产生发电所需的合格蒸汽，进而推动汽轮发电机组(单缸/再热等机组等)做功发电。
本实用新型的有益效果：
(1)塔式聚光集热系统的镜场外围定日镜因余弦损失和大气衰减损失较大而导致光热效率变差，本实用新型采用光热效率相对高的槽式镜场替代部分塔式镜场外围光热效率较低的定日镜，可提高整体光热效率。
(2)塔式吸热器入口采用中温储热罐的熔盐，可避免在吸热器受热不均时，采用低温储热罐熔盐易致熔盐凝固而堵管，提高系统稳定性。
(3)增加中温储热罐用于连接塔式聚光集热系统和槽式聚光集热系统，有利于塔槽深度耦合，可有效烫平两个集热系统吸热量的波动性，比现有塔槽结合发电系统的四个熔盐储罐系统更简单，可调节性更好。
附图说明
图1为本实用新型三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统的流程示意图；
图2为细节图；
图中，槽式聚光集热系统1、槽式镜场1.1、导热油管1.2、油盐换热器1.3、塔式聚光集热系统2、塔式吸热器2.1、定日镜2.2、熔盐蒸汽发生系统3、预热器3.1、蒸发器3.2、过热器3.3、汽轮机发电系统4、汽轮发电机组4.1、凝汽器4.2、高中低三种温度的熔盐储热罐系统5、低温熔盐储罐5.1、中温熔盐储罐5.2、高温熔盐储罐5.3、低温熔盐出口管道6、中温熔盐入口管道7、中温熔盐出口管8、高温熔盐入口管道9、高温熔盐出口管道10、过热蒸汽管11、冷凝水管12、低温熔盐入口管道13。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
如图1所示的三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统，它包括槽式聚光集热系统1、塔式聚光集热系统2、熔盐蒸汽发生系统3和汽轮机发电系统4，塔槽耦合光热发电系统还包括高中低三种温度的熔盐储热罐系统5，高中低三种温度的熔盐储热罐系统5与槽式聚光集热系统1、塔式聚光集热系统2和熔盐蒸汽发生系统3连接，熔盐蒸汽发生系统3和汽轮机发电系统4连接；其中，
高中低三种温度的熔盐储热罐系统5包括低温熔盐储罐5.1、中温熔盐储罐5.2和高温熔盐储罐5.3，槽式聚光集热系统1包括槽式镜场1.1，槽式镜场1.1两端连接有导热油管1.2，导热油管1.2上设置有油盐换热器1.3，低温熔盐储罐5.1通过低温熔盐出口管道6与油盐换热器1.3的低温进料口连接，油盐换热器1.3的中温熔盐入口管道通过中温进料管7与中温熔盐储罐5.2连接；
塔式聚光集热系统2包括塔式吸热器2.1和定日镜2.2，中温熔盐储罐5.2通过中温熔盐出口管8与塔式吸热器2.1的进料口连接，塔式吸热器2.1的出料口通过高温熔盐入口管道9与高温熔盐储罐5.3连接。
熔盐蒸汽发生系统3包括预热器3.1、蒸发器3.2和过热器3.3，高温熔盐储罐5.3通过高温熔盐出口管道10与过热器3.3的进料口连接，过热器3.3的过热蒸汽出口通过过热蒸汽管11与汽轮机发电系统4中汽轮发电机组4.1连接，汽轮发电机组4.1连接有乏汽被凝汽器装置4.2，乏汽被凝汽器装置4.2通过冷凝水管12与预热器3.1的进水口连接，预热器3.1的低温出料口通过低温熔盐入口管道13与低温熔盐储罐5.1连接。
上述三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统的工作过程：
槽式镜场1.1吸收太阳光照辐射能，并将其转化为导热油的热能，导热油经油盐换热器1.3将低温熔盐储罐5.1内的低温熔盐加热至中温，然后导热油进入槽式镜场1.1继续加热，中温熔盐进入中温熔盐储罐5.2；塔式吸热器2.1接收定日镜2.2反射的太阳光照辐射能，将中温熔盐储罐5.2内的熔盐加热至高温，高温熔盐再进入高温熔盐储罐5.3；高温熔盐依次流经过热器3.3、蒸发器3.2和预热器3.1后变成低温熔盐再返回至低温熔盐储罐5.1，同时冷凝水管12内的水介质依次流过预热器3.1、蒸发器3.2和过热器3.3后被加热为过热蒸汽；过热蒸汽经过热蒸汽管11进入汽轮发电机组4.1做功发电，乏汽被凝汽器4.2冷凝后变成水；如此，形成导热油循环、熔盐循环和汽水循环，可将光照辐射能不断转化成电能。
根据时间情况，机组容量不同，工程项目位置气象资料不同，中温熔盐储罐32的工作温度因项目不同而改变，低温熔盐储罐31的工作温度约300℃，高温熔盐储罐33的工作温度约565℃。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。
Claims (3)
1.一种三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统，它包括槽式聚光集热系统(1)、塔式聚光集热系统(2)、熔盐蒸汽发生系统(3)和汽轮机发电系统(4)，其特征在于：所述塔槽耦合光热发电系统还包括高中低三种温度的熔盐储热罐系统(5)，所述高中低三种温度的熔盐储热罐系统(5)与槽式聚光集热系统(1)、塔式聚光集热系统(2)和熔盐蒸汽发生系统(3)连接，所述熔盐蒸汽发生系统(3)和汽轮机发电系统(4)连接。
2.根据权利要求1所述三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统，其特征在于：所述高中低三种温度的熔盐储热罐系统(5)包括低温熔盐储罐(5.1)、中温熔盐储罐(5.2)和高温熔盐储罐(5.3)；所述低温熔盐储罐(5.1)通过熔盐管道与槽式聚光集热系统(1)、中温熔盐储罐(5.2)、塔式聚光集热系统(2)、高温熔盐储罐(5.3)和熔盐蒸汽发生系统(3)相互连接并形成环路。
3.根据权利要求2所述三罐式熔盐储热的塔槽耦合光热发电系统，其特征在于：所述槽式聚光集热系统(1)包括槽式镜场(1.1)，所述槽式镜场(1.1)通过导热油管(1.2)与油盐换热器(1.3)连接，所述油盐换热器(1.3)通过低温熔盐出口管道(6)与低温熔盐储罐(5.1)连接，所述油盐换热器(1.3)的通过中温熔盐入口管道(7)与中温熔盐储罐(5.2)连接；
所述塔式聚光集热系统(2)包括塔式吸热器(2.1)和定日镜(2.2)，所述中温熔盐储罐(5.2)通过中温熔盐出口管(8)与塔式吸热器(2.1)连接并换热，所述塔式吸热器(2.1)通过高温熔盐入口管道(9)与高温熔盐储罐(5.3)连接；
所述熔盐蒸汽发生系统(3)熔盐通道高温口通过高温熔盐出口管道(10)与高温熔盐储罐(5.3)连接，且所述熔盐蒸汽发生系统(3)熔盐通道的低温口通过低温熔盐入口管道(13)与低温熔盐储罐(5.1)连接；所述熔盐蒸汽发生系统(3)汽水通道与汽轮机发电系统(4)连接。
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| CN115143434A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-04 | 西安交通大学 | 一种光热电站高效启动系统及运行方法 |
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