CN210424968U - 一种直接产生稳定过热蒸汽的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直接产生稳定过热蒸汽的设备，其特征在于，包括：若干线性反射镜阵列，按设定布局布置；吸热器，设置在线性反射镜阵列的焦线位置；所述吸热器包括蒸发管、汽水分离器和过热管；所述蒸发管内部还布置有蒸发内管，所述蒸发内管上靠近所述蒸发管的出口的一端形成第一封闭端，所述蒸发内管的另一端形成第一开口，并且所述蒸发内管通过所述第一开口与所述蒸发管的内部相连通；所述蒸发管入口为进水口，所述蒸发管出口与汽水分离器入口相连，所述汽水分离器出口与所述过热管入口相连，本申请中的直接产生稳定过热蒸汽的设备，在光热电站运行过程中能够安全稳定控温，减温系统设置简单，节约了设备和人工成本。

Description

一种直接产生稳定过热蒸汽的设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能光热利用技术，尤其涉及一种直接产生稳定过热蒸汽的设备。

背景技术

太阳能光热发电技术路线中，线性太阳能光热发电已应用以水直接作为换热介质的直接蒸汽发生(DSG)技术多年，利用DSG技术产生蒸汽的装置为直接蒸汽发生装置，其包括蒸发管和过热管，其基本原理为换热介质(水) 流经蒸发管的过程中吸收太阳光能量，升温形成水蒸气，该水蒸气再进入过热管中继续吸收太阳光能量，产生过热蒸汽。可利用该过热蒸汽驱动汽轮机带动发电机组发电或输送至其他的蒸汽利用装置进行后续利用。

光热电站一般由太阳岛、储热岛和常规岛组成，如果太阳岛产生的过热蒸汽不稳定，可能会造成如下问题：1)如太阳岛产生的过热蒸汽直接进入汽轮机发电，过热蒸汽的不稳定性，必然会对汽轮机的寿命和发电的品质造成恶劣的影响；2)如太阳岛产生的过热蒸汽进入储热岛进行储热，当蒸汽参数过高时，会对储热岛的稳定性和寿命造成不可修复的损坏。

申请号为“201520843563.7”，发明名称为“一种直接蒸气发生装置”的实用新型专利，公开了一种蒸发管可自由伸缩的直接蒸气发生装置，该装置有效地避免了由于弹性伸缩膨胀对蒸发管结构稳定性的影响。但是该申请未解决目前存在的制约DSG技术大范围应用的关键问题---如何能够直接生产出稳定的过热蒸汽，超温严重的情况很可能对整个系统造成破坏，轻微的情况也会影响系统中装置的寿命。一般情况下，会采用喷水减温的方式对超温的过热蒸汽进行降温处理，但是对于几百米长的线性聚光集热管道来说，进行喷水减温的装置设计比较复杂，欠缺实用性，控制效果差。

显然，寻找一种能够解决线性聚光光热电站直接安全产生稳定过热蒸汽的生成设备，成为太阳能发电行业亟待解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种简单可靠、操作便捷的安全产生稳定蒸汽过热蒸汽设备。

本实用新型提供了一种直接产生稳定过热蒸汽的设备，包括

若干线性反射镜阵列；

吸热器，设置在线性反射镜阵列的焦线位置，用于接收所述线性反射镜阵列反射的太阳光；

所述吸热器包括蒸发管、汽水分离器和过热管；

所述蒸发管内部还布置有蒸发内管，所述蒸发内管上靠近所述蒸发管的出口的一端形成第一封闭端，所述蒸发内管的另一端形成第一开口，并且所述蒸发内管通过所述第一开口与所述蒸发管的内部相连通；

所述蒸发管入口为进水口，所述蒸发管出口与汽水分离器入口相连，所述汽水分离器出口与所述过热管入口相连。

进一步地，所述蒸发管入口与流量调节装置相连接，所述流量调节装置用于调节所述蒸发管入口的给水量。

进一步地，所述线性反射镜阵列包括若干列反射镜条、驱动所述反射镜阵列跟踪太阳的第一驱动装置和第二驱动装置。

进一步地，所述蒸发管对应的线性反射镜阵列与所述第一驱动装置相连，所述过热管对应的线性反射镜阵列与所述第二驱动装置相连。

进一步地，还包括与所述吸热器出口相连接的耗功设备；连接所述吸热器入口和所述耗功设备出口的管道。

优选地，所述线性反射镜阵列为菲涅尔反射镜阵列或槽式反射镜阵列。

由以上技术方案可知，本申请中控制过热蒸汽温度摒弃了喷水减温的常规减温方式，而是通过控制流量调节装置改变蒸发段产生的蒸汽量，进而调节过热蒸汽的温度，简化了传统喷水减温装置控制蒸汽温度的复杂程度，同时单个线性反射镜阵列采用双驱动的结构，分别控制蒸发管和过热管对应的反射镜，能够在系统启动时有效避免过热管干烧，同时也可以在系统运行时保证系统的安全，例如避免由于蒸汽温度过高导致管道膨胀量超标导致的系统损坏，使系统更加安全可控。故本申请中的直接产生稳定过热蒸汽的设备既取消了原有的喷水减温装置，不会产生集热管干烧或由于超温导致的安全问题，能够安全稳定输出设计参数的过热蒸汽，简化光热电站的整体运行，节约设备成本和运行成本。

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为直接产生稳定过热蒸汽设备结构示意以及工作时传热介质的流向示意图。

图中，1为线性反射镜阵列，3为蒸发管，4为过热管，5为汽水分离器，71为第一驱动装置，72为第二驱动装置。

具体实施方式

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、完整的描述，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。

下面结合附图进一步说明本实用新型的优选实施方式。

本发明的发明人注意到，线性聚光集热的光热电站中，由于太阳光光密度变化、云层遮挡等因素的影响，直接蒸汽发生装置产生的过热蒸汽的品质难以控制，超温运行可能会导致部分设备的损坏或寿命降低，传统对蒸汽降温的方式是对蒸汽管道进行喷水减温，但是在长达几百米的蒸汽管道上安装喷水减温装置，系统会比较复杂，运行成本较高。基于上述情况，本发明的发明人提出一种构想，突破现有蒸发管道通过喷水减温装置进行降温的模式，从而提出一种全新的太阳能直接产生稳定过热蒸汽的设备。

图1为直接产生稳定过热蒸汽设备结构示意及工作时传热介质的流向示意图。如图1所示，一种直接产生稳定过热蒸汽设备，其特征在于，包括：若干线性反射镜阵列1，按设定布局布置，所述线性反射镜阵列1为线性菲涅尔反射镜阵列或槽式反射镜阵列，优选文线性菲涅尔反射镜阵列；吸热器，设置在线性反射镜阵列1的焦线位置；用于将所述线性反射镜阵列1汇聚的太阳光转化为热能，通过工质水带走。所述吸热器包括蒸发管3、汽水分离器5和过热管4；所述蒸发管3内液态的水在流动过程中吸收热量升温，发生相变后形成气液两相流。所述蒸发管3内部还布置有蒸发内管，所述蒸发内管用以克服所述蒸发管3 内气液两相流的振动等不良现象，起到扰流的左右。所述蒸发内管与所述蒸发管 3同轴心布置，所述蒸发内管靠近所述蒸发管的出口的一端形成第一封闭端，所述蒸发内管的另一端形成第一开口，并且所述蒸发内管通过所述第一开口与所述蒸发管3的内部相连通；所述蒸发管3入口为进水口，所述蒸发管3出口与汽水分离器5入口相连，所述汽水分离器5用以将所述蒸发管3输出的气液两相流进行气液分离。所述汽水分离器5出口与所述过热管4入口相连。所述蒸发管3 入口与流量调节装置相连接，所述流量调节装置用于调节所述蒸发管入口的给水量，进而控制所述蒸发管3输出的蒸汽量。

所述线性反射镜阵列1包括若干列反射镜条、驱动所述反射镜阵列跟踪太阳的第一驱动装置72和第二驱动装置71。所述蒸发管3对应的线性反射镜阵列与所述第一驱动装置72相连，所述过热管4对应的线性反射镜阵列与所述第二驱动装置71相连。所述第一驱动装置72和第二驱动装置71可以分别控制所述蒸发管3和所述过热管4，以实现系统的安全运行，例如，当系统启动之初，所述第二驱动装置71要驱动所述过热管4对应的反射镜偏离所述过热管4，避免所述过热管中没有工质流动而干烧；在系统运行时，如所述过热管4中蒸汽温度超温，导致管道或其他装置的膨胀量超过设计值时，可可通过所述第二驱动装置71驱动所述过热管4对应的反射镜偏离所述过热管4，以保证系统设备的安全。所述直接产生稳定过热蒸汽设备还包括与所述吸热器出口相连接的耗功设备(例如汽轮机系统或者储热系统)以及连接所述吸热器入口和所述耗功设备(例如汽轮机系统或者储热系统)出口的管道，以便传热工质经过所述耗功设备后重新输送至所述吸热器中进行下一次的循环。

直接产生稳定过热蒸汽设备工作时传热介质的流动过程如下：通过泵送将低温水泵入所述蒸发管3内，水在所述蒸发管3内流动升温蒸发，形成气液两相流，输送至所述汽水分离器5进行汽水分离，分离出的蒸汽进入所述过热管4内进行过热，分离出的水输送至所述吸热器入口进行再次循环。所述过热管4内的过热蒸汽输出至耗功设备做功，例如汽轮发电机发电或者储热系统进行热量存储。

由以上技术方案可知，本申请采用调整蒸发管产生蒸汽量的多少来控制吸热器出口的温度，相较于现有常规喷水减温方式，省去了喷水减温的设置，因此系统以及系统控制的复杂程度有所降低；另外本申请能够安全控制输出稳定参数的过热蒸汽，增加系统装置的寿命，降低配件的更换频次和系统的控制难度，节约设备成本和人员成本。故本申请中的直接产生稳定过热蒸汽的设备既不会产生对设备本身造成影响和伤害，又简化了系统设置，节约了设备和人员的成本。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种直接产生稳定过热蒸汽的设备，其特征在于，包括：

若干线性反射镜阵列；

吸热器，设置在线性反射镜阵列的焦线位置；

所述吸热器包括蒸发管、汽水分离器和过热管；

所述蒸发管内部还布置有蒸发内管，所述蒸发内管上靠近所述蒸发管的出口的一端形成第一封闭端，所述蒸发内管的另一端形成第一开口，并且所述蒸发内管通过所述第一开口与所述蒸发管的内部相连通；

所述蒸发管入口为进水口，所述蒸发管出口与汽水分离器入口相连，所述汽水分离器出口与所述过热管入口相连。

2.根据权利要求1所述的一种直接产生稳定过热蒸汽的设备，其特征在于，所述蒸发管入口与流量调节装置相连接。

3.根据权利要求1所述的一种直接产生稳定过热蒸汽的设备，其特征在于，所述线性反射镜阵列包括若干列反射镜条、驱动所述反射镜阵列跟踪太阳的第一驱动装置和第二驱动装置。

4.根据权利要求3所述的一种直接产生稳定过热蒸汽的设备，其特征在于，所述蒸发管对应的线性反射镜阵列与所述第一驱动装置相连，所述过热管对应的线性反射镜阵列与所述第二驱动装置相连。

5.根据权利要求1所述的一种直接产生稳定过热蒸汽的设备，其特征在于，还包括

与所述吸热器出口相连接的耗功设备；

连接所述吸热器入口和所述耗功设备的管道。

6.根据权利要求1所述的一种直接产生稳定过热蒸汽的设备，其特征在于，所述线性反射镜阵列为菲涅尔反射镜阵列或槽式反射镜阵列。

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