CN218495387U - 固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，降低储换热材料、熔盐管道、导热油管道的综合成本。除氧器的出水口与导热油储热换热模块的进水口连接；背压汽轮机的排汽口与除氧器的进汽口连接；导热油储热换热模块的出水口通过出水加热管道与水包的进水口连接；水包的出水口通过热水管道与熔盐储热换热模块的进水口连接；熔盐储热换热模块的出汽口通过前超高压高温蒸汽管道与汽包的进汽口连接；汽包的出汽口通过后超高压高温蒸汽管道与喷水减温器的进汽口连接；汽包的凝结水出口通过凝结水回流管道与热水管道连接；除氧器的出水口与喷水减温器的进水口连接；后超高压高温蒸汽管道与背压汽轮机的进汽口连接。

Description

固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统

技术领域

本实用新型涉及一种固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统。

背景技术

随着双碳政策的提出，电力结构的清洁低碳化是调整能源结构的主攻方向。大力发展非化石能源，逐步降低煤炭消费比重，进而大幅降低二氧化碳排放强度和污染物排放水平，是优化能源生产布局和结构，促进生态文明建设的重要路径。太阳能作为清洁能源，其资源是地球上最主要的能量来源。在太阳能资源丰富区域，合理利用技术手段，将太阳能转换为热能不仅能够直接给用户提供热源，还可以降低项目综合煤耗，减少污染物排放，取得良好的经济和环境效益。

目前主流的太阳能利用技术主要有槽式、塔式、线性菲涅尔、蝶式。其中槽式技术和线性菲涅尔主要采用导热油作为介质，塔式采用熔盐作为传热介质。导热油分解温度低，一般最高应用到400℃，但可以采用碳钢管道作为管道材质。熔盐虽然最高可应用至565℃,但需要采用合金钢材质作为熔盐管道，成本高昂。

针对西北地区的化工项目、石油开采项目，需要大量用热，目前主流技术为燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉。作为双高行业，减碳降耗成为在保证生产前提下的首要目标。尤其是石油开采行业，根据蒸汽吞吐采油工艺的要求，存在着大量的超高压饱和蒸汽的需求。目前该行业主流技术为采用槽式太阳能技术加热导热油产生热水或低压蒸汽的技术，以降低相应的化石燃料耗量，但由于导热油本身利用温度受限的问题，无法达到产生超高压饱和蒸汽的目的。这是因为给水主要的吸热过程在于相变汽化阶段，和导热油的利用温度区间不匹配，若想要产生超高压饱和蒸汽，需要大量的储热和换热能力，大大增加换热系统、储热系统的材料成本。若直接采用熔盐作为热源进行吸热，和导热油相比，虽然能够减少管道用量，但由于熔盐管道采用合金钢材质，成本高昂，综合成本也较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，降低储换热材料、熔盐管道、导热油管道的综合成本。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，包括导热油储热换热模块、熔盐储热换热模块、背压汽轮机和除氧器；除氧器的出水口与导热油储热换热模块的进水口连接；背压汽轮机的排汽口与除氧器的进汽口连接；其特征在于：还包括水包、汽包、喷水减温器、出水加热管道、热水管道、前超高压高温蒸汽管道、后超高压高温蒸汽管道和凝结水回流管道；导热油储热换热模块的出水口通过出水加热管道与水包的进水口连接；水包的出水口通过热水管道与熔盐储热换热模块的进水口连接；熔盐储热换热模块的出汽口通过前超高压高温蒸汽管道与汽包的进汽口连接；汽包的出汽口通过后超高压高温蒸汽管道与喷水减温器的进汽口连接；汽包的凝结水出口通过凝结水回流管道与热水管道连接；除氧器的出水口与喷水减温器的进水口连接；后超高压高温蒸汽管道与背压汽轮机的进汽口连接。

本实用新型还包括除盐水管道，除盐水管道的出水口和除氧器的进水口连接。

本实用新型还包括给水管道、减温水管道和给水加热管道；所述的除氧器的出水口通过给水管道与减温水管道和给水加热管道连接；喷水减温器的进水口与减温水管道连接；给水加热管道与导热油储热换热模块的进水口连接。

本实用新型还包括调温管道，所述的除氧器的出水口通过给水管道与调温管道连接，调温管道与水包的进水口连接。

本实用新型在给水管道上安装有给水泵；在调温管道上安装有调温管道调节阀；在减温水管道上安装有减温水管道调节阀；在给水加热管道上安装有给水加热管道调节阀。

本实用新型在热水管道上安装有热水管道关断阀；在凝结水回流管道上安装有凝结水回流管道关断阀。

本实用新型还包括前除氧加热蒸汽管道，所述的后超高压高温蒸汽管道通过前除氧加热蒸汽管道与背压汽轮机的进汽口连接。

本实用新型在前除氧加热蒸汽管道上安装有除氧加热蒸汽管道关断阀；在后除氧加热蒸汽管道上安装有除氧加热蒸汽管道调节阀；在前除氧加热蒸汽管道上安装有除氧加热蒸汽管道关断阀。

本实用新型还包括超高压饱和蒸汽管道，喷水减温器的出汽口与超高压饱和蒸汽管道连接。

本实用新型所述的水包和超高压饱和蒸汽管道上均设有温度测点。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

（1）通过利用导热油和熔盐各自的温度区间，把储热装置分段化，其中导热油提供低温侧的能量，利用储热装置将给水加热至260℃，高于熔盐的凝固点并留有一定的裕量；利用二元熔盐温度高的特性，将熔盐储热换热模块最高加热至550℃，进而加热热水，实现给水的升温、汽化、过热，主要将汽化换热阶段的热量放在熔盐侧，能够实现能量的梯级利用，降低储换热材料、熔盐管道、导热油管道的综合成本，经济效益好；

（2）充分利用自用汽的能量，将超高压高温蒸汽采用背压汽轮机发电后，再供至除氧器加热给水，背压汽轮机发电量用于项目厂用电，可减少项目下网电量，增加经济性；

（3）利用固体储热换热一体化装置，可以实现全天候连续24小时蒸汽外供；

（4）设有调温管道、给水加热管道并设有调节阀门，利用水包的中间缓冲和储存能力，保证熔盐侧进水温度，以保证熔盐不发生凝结，实现安全稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

本实用新型实施例包括导热油储热换热模块1、水包2、熔盐储热换热模块3、汽包4、喷水减温器5、背压汽轮机6、除氧器7、给水泵8、导热油循环泵9、熔盐循环泵11、给水加热管道调节阀13、调温管道调节阀14、热水管道关断阀15、凝结水回流管道关断阀16、减温水管道调节阀17、除氧加热蒸汽管道关断阀18、除氧加热蒸汽管道调节阀19、除盐水管道101、给水管道102、减温水管道103、调温管道104、给水加热管道105、热水管道106、凝结水回流管道107、前超高压高温蒸汽管道108、后超高压高温蒸汽管道109、超高压饱和蒸汽管道110、前除氧加热蒸汽管道111、后除氧加热蒸汽管道112、导热油管道113、熔盐管道114和出水加热管道115。

导热油管道113与导热油储热换热模块1连接，在导热油管道113上安装有导热油泵9。熔盐管道114与熔盐储热换热模块3连接，在熔盐管道114上安装有熔盐泵11。

除盐水管道101的出水口和除氧器7的进水口连接。除氧器7的出水口通过给水管道102与减温水管道103、调温管道104和给水加热管道105连接；在给水管道102上安装有给水泵8；在调温管道104上安装有调温管道调节阀14；在减温水管道103上安装有减温水管道调节阀17；在给水加热管道105上安装有给水加热管道调节阀13。

给水加热管道105与导热油储热换热模块1的进水口连接，如此实现除氧器7的出水口与导热油储热换热模块1的进水口连接。导热油储热换热模块1的出水口通过出水加热管道115与水包2的进水口连接。

调温管道104与水包2的进水口连接，如此实现除氧器7的出水口与水包2的进水口连接。水包2的出水口通过热水管道106与熔盐储热换热模块3的进水口连接，在热水管道106上安装有热水管道关断阀15。

熔盐储热换热模块3的出汽口通过前超高压高温蒸汽管道108与汽包4的进汽口连接；汽包4的出汽口通过后超高压高温蒸汽管道109与喷水减温器5的进汽口连接；汽包4的凝结水出口通过凝结水回流管道107与热水管道106连接，在凝结水回流管道107上安装有凝结水回流管道关断阀16；喷水减温器5的出汽口与超高压饱和蒸汽管道110连接；喷水减温器5的进水口与减温水管道103连接，如此实现除氧器7的出水口与喷水减温器5的进水口连接。

后超高压高温蒸汽管道109通过前除氧加热蒸汽管道111与背压汽轮机6的进汽口连接，在前除氧加热蒸汽管道111上安装有除氧加热蒸汽管道关断阀18。背压汽轮机6的排汽口通过后除氧加热蒸汽管道112与除氧器的进汽口连接。在后除氧加热蒸汽管道112上安装有除氧加热蒸汽管道调节阀19，通过联锁除氧器7温度，调节进汽量。

本实施例中导热油储热换热模块1采用一体化式，导热油管道113和给水加热管道105均内嵌至导热油储热换热模块1中。本实施例中熔盐储热换热模块3采用一体化式，即熔盐管道114和热水管道106均内嵌至熔盐储热换热模块3中。

本实施例中水包2设有温度测点，温度测点和给水加热管道调节阀13和调温管道调节阀门14联锁，使进入熔盐蒸汽换热器的给水温度高于保证值。本实施例中超高压饱和蒸汽管道110上设有温度测点，温度测点和减温水管道调节阀17联锁，通过调整减温水管道调节阀17的开度进而调节超高压饱和蒸汽管道的蒸汽温度。

本实施例中热水管道关断阀15和水包2的温度测点进行联锁，只有当水温超过保证值时才开启热水管道关断阀15。本实施例中凝结水回流管道107上设有凝结水回流管道关断阀16，若汽包存在水位，此凝结水回流管道关断阀16开启，将凝结水回流至热水管道106。

本实施例中除氧加热蒸汽管道111经过背压汽轮机6发电后背压排汽进入除氧器7，加热给水。

本实用新型的运行方法如下：

当有太阳光照时，导热油通过导热油侧镜场10吸热，将热量通过导热油管道113输送存储至导热油储热换热模块1中；熔盐通过熔盐侧镜场12吸热，将热量通过熔盐管道114输送存储至熔盐储热换热模块3中。

冷给水通过给水加热管道105进入导热油储热换热模块1加热并汇集至水包2，通过调节给水加热管道调节阀13和调温管道调节阀14来控制控制水包2中水的温度。待水包2中充满并满足温度要求后，打开热水管道关断阀15，将热水送至已经储存有一定温度和热量的熔盐储热换热模块3，产生蒸汽后，经过喷水减温器5，利用超高压饱和蒸汽管道110上的温度测点反馈至减温水管道调节阀17，通过减温水管道调节阀17调节控制出口蒸汽温度满足用户需求。通过抽取部分超高压高温蒸汽作为除氧器7加热蒸汽汽源，为充分利用能量，将其先通过背压汽轮机6做功发电，将背压排汽作为除氧器7加热蒸汽。其中背压汽轮机6发电量用于抵消本项目泵、阀门等的用电，减少厂用电量，减少运行成本以提升全厂经济性。通过调节除氧加热蒸汽管道调节阀19控制除氧器7内给水的温度。在熔盐储热换热模块3热量不足的时候，通过设置的汽包4汽液分离，将蒸汽外供，凝结水存在汽包4中，当达到一定液位时，通过开启凝结水回流管道关断阀16，将凝结水回送至热水管道106。通过上述循环，最终实现全天候24小时连续不断向外供汽的要求。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，包括导热油储热换热模块、熔盐储热换热模块、背压汽轮机和除氧器；除氧器的出水口与导热油储热换热模块的进水口连接；背压汽轮机的排汽口与除氧器的进汽口连接；其特征在于：还包括水包、汽包、喷水减温器、出水加热管道、热水管道、前超高压高温蒸汽管道、后超高压高温蒸汽管道和凝结水回流管道；导热油储热换热模块的出水口通过出水加热管道与水包的进水口连接；水包的出水口通过热水管道与熔盐储热换热模块的进水口连接；熔盐储热换热模块的出汽口通过前超高压高温蒸汽管道与汽包的进汽口连接；汽包的出汽口通过后超高压高温蒸汽管道与喷水减温器的进汽口连接；汽包的凝结水出口通过凝结水回流管道与热水管道连接；除氧器的出水口与喷水减温器的进水口连接；后超高压高温蒸汽管道与背压汽轮机的进汽口连接。

2.根据权利要求1所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：还包括除盐水管道，除盐水管道的出水口和除氧器的进水口连接。

3.根据权利要求1所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：还包括给水管道、减温水管道和给水加热管道；所述的除氧器的出水口通过给水管道与减温水管道和给水加热管道连接；喷水减温器的进水口与减温水管道连接；给水加热管道与导热油储热换热模块的进水口连接。

4.根据权利要求3所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：还包括调温管道，所述的除氧器的出水口通过给水管道与调温管道连接，调温管道与水包的进水口连接。

5.根据权利要求4所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：在给水管道上安装有给水泵；在调温管道上安装有调温管道调节阀；在减温水管道上安装有减温水管道调节阀；在给水加热管道上安装有给水加热管道调节阀。

6.根据权利要求1所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：在热水管道上安装有热水管道关断阀；在凝结水回流管道上安装有凝结水回流管道关断阀。

7.根据权利要求1所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：还包括前除氧加热蒸汽管道，所述的后超高压高温蒸汽管道通过前除氧加热蒸汽管道与背压汽轮机的进汽口连接。

8.根据权利要求7所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：在前除氧加热蒸汽管道上安装有除氧加热蒸汽管道关断阀；在后除氧加热蒸汽管道上安装有除氧加热蒸汽管道调节阀；在前除氧加热蒸汽管道上安装有除氧加热蒸汽管道关断阀。

9.根据权利要求1所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：还包括超高压饱和蒸汽管道，喷水减温器的出汽口与超高压饱和蒸汽管道连接。

10.根据权利要求9所述的固体储热换热一体化的双介质两段式光热系统，其特征在于：所述的水包和超高压饱和蒸汽管道上均设有温度测点。

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