CN218669687U - 一种塔式光热电站熔盐储热系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种塔式光热电站熔盐储热系统，包括冷盐罐、热盐罐、盐水加热器、冷热盐罐连通管和监测模块。冷盐罐用于储存低温熔盐；热盐罐用于储存高温熔盐；盐水换热器包括水流管道和熔盐管道，用于对高温熔盐和水进行热交换，高温熔盐转化为低温熔盐，水转化为气体；冷热盐罐连通管用于连通冷盐罐和热盐罐；监测模块与冷热盐罐连通管连通设置，用于监测所述冷热盐罐连通管中的气体露点值。本申请的塔式光热电站熔盐储热系统在换热过程中，当盐水换热器发生泄露时可以监测到，便于运维人员及时采取相应的措施，提高了系统安全性。

Description

一种塔式光热电站熔盐储热系统

技术领域

本申请涉及塔式光热电站技术领域，具体涉及一种塔式光热电站熔盐储热系统。

背景技术

随着环保要求的逐渐提高和太阳能聚光热发电技术的日益成熟，光热电站成为电力行业的新兴市场。光热电站是利用太阳能发电的场所，光热电站通常布置有光热转换装置，例如镜场。在具体的发电过程中，光热转换装置将太阳光的光能转换为热能，通过热能来加热水，从而使得水变成蒸汽。光热转换装置产生的蒸汽用于驱动汽轮机运转，最终实现太阳能转换为电能。

现有的塔式光热电站熔盐储热系统是以熔融硝酸盐为工作介质，由集热、储热和换热三部分组成。低温熔盐通过冷盐泵从冷熔盐罐输送至吸热塔顶的熔盐吸热器，吸收太阳能后得到的高温熔盐储存于热熔盐罐，然后通过热盐泵将高温熔盐输送至熔盐换热系统与水进行热交换，产生高温高压蒸汽推动汽轮机发电。

针对上述相关技术，发明人发现塔式光热电站熔盐储热系统在换热过程中，盐水换热器中的高温熔盐和水进行热交换，由于水的压强比高温熔盐的压强大，容易造成管道泄漏。当盐水换热器发生泄露时无法监测，不能及时采取相应的措施，系统安全性较低。

发明内容

本申请提供一种塔式光热电站熔盐储热系统，可以监测出盐水换热器的泄漏，以便及时采取相应的措施，提高了系统安全性。

在本申请提供的一种塔式光热电站熔盐储热系统，所述系统包括冷盐罐，热盐罐，盐水换热器，冷热盐罐连通管，监测模块；

所述冷盐罐用于储存低温熔盐；

所述热盐罐用于储存高温熔盐；

所述盐水换热器包括水流管道和熔盐管道，用于对高温熔盐和水进行热交换，高温熔盐转化为低温熔盐，水转化为气体；

所述冷热盐罐连通管用于连通所述冷盐罐和所述热盐罐；

所述监测模块与所述冷热盐罐连通管连通设置，用于监测所述冷热盐罐连通管中的气体露点值。

通过采用上述技术方案，在本申请的塔式光热电站熔盐储热系统换热的过程中，热盐罐中的高温熔盐经盐水换热器输送到冷盐罐中，此时热盐罐盐位下降，冷盐罐盐位上升，冷盐罐中的气体被压缩，冷盐罐顶部气体通过冷热盐罐连通管流经监测模块，最后流入热盐罐中。盐水换热器中有用于水流通的水流管道和用于高温熔盐流通的熔盐管道，水的压强比高温熔盐的压强大，当盐水换热器发生泄露时，水会进入冷盐罐中发生汽化，冷盐罐顶部气体的气体露点值会增大，气体流经监测模块时，监测模块会测量出气体露点值，经过前后气体露点值的对比得知盐水换热器发生了泄露。监测出盐水换热器的泄露，便于及时采取相应的措施进行修补，降低了盐水换热器泄露的影响，大大提高了系统安全性。

可选的，所述系统还包括与所述监测模块通讯连接的控制模块，所述控制模块通讯连接有报警模块，所述控制模块用于当所述气体露点值达到预设露点阈值时控制所述报警模块进行报警。

通过采用上述技术方案，本申请的塔式光热电站熔盐储热系统中的监测模块还连接着控制模块，控制模块对监测模块测量到的气体露点值进行监视和记录，控制模块中有报警模块，报警模块可以触发警报。预设露点阈值可以设置为100，盐水换热器正常工作时，监测模块测量到正常的气体露点值，一般为0，当盐水换热器发生泄露时，监测模块能测量出气体露点值的变化，气体露点值达到100时，控制模块会控制报警模块进行报警，运维人员收到报警信号后得知盐水换热器发生了泄露，便于运维人员采取相应的措施进行修补，降低了盐水换热器泄露的影响。

可选的，所述系统还包括设置在所述冷热盐罐连通管上的降温模块，所述降温模块位于所述监测模块和所述冷盐罐之间，用于使流经所述监测模块的气体温度降低至预设温度阈值。

通过采用上述技术方案，本申请的塔式光热电站熔盐储热系统中还有位于冷热盐罐连通管上的降温模块，降温模块设置在监测模块和冷盐罐之间。当盐水换热器发生泄露时，冷盐罐顶部的高温气体流入冷热盐罐连通管中，由于流经监测模块的气体温度不能过高，气体温度过高会损坏监测模块，预设温度阈值可以设置为200°C，降温模块需要对冷盐罐顶部流入的高温气体进行降温，使气体温度低于200°C，气体流经监测模块时才不会对监测模块造成损坏，更好地保护监测模块。

可选的，所述系统还包括设置在所述冷热盐罐连通管上的逆止阀，所述逆止阀位于所述监测模块和所述热盐罐之间，所述逆止阀用于阻隔所述热盐罐中的高温气体经过所述监测模块。

通过采用上述技术方案，逆止阀位于冷热盐罐连通管上，逆止阀设置在监测模块和热盐罐之间。热盐罐顶部的气体温度过高，气体流入监测模块时会造成损坏，且不需要对热盐罐顶部的气体露点值进行测量，所以需要在监测模块和热盐罐中间设置逆止阀，阻隔热盐罐中的高温气体流入监测模块造成损坏，更好地保护监测模块。

可选的，所述系统还包括冷盐泵、吸热器和第一熔盐管道；

所述冷盐泵设置于所述冷盐罐中，所述冷盐泵和所述吸热器通过所述第一熔盐管道进行连接；

所述冷盐泵用于将所述冷盐罐中的低温熔盐通过所述第一熔盐管道输送至所述吸热器；

所述吸热器用于吸收太阳能对低温熔盐进行加热转化为高温熔盐。

通过采用上述技术方案，冷盐罐中设置有冷盐泵，吸热器位于太阳能吸热塔的塔顶，冷盐泵和吸热器之间通过第一熔盐管道进行连接，当塔式光热电站熔盐储热系统进行集热时，冷盐泵将冷盐罐中的低温熔盐输送至吸热器中，吸热器充分吸收太阳能后将低温熔盐转为为高温熔盐，整个集热过程充分利用了太阳能，集热效率较高。

可选的，所述系统还包括热盐泵、第二熔盐管道和第三熔盐管道；

所述吸热器和所述热盐罐通过所述第三熔盐管道进行连接；

所述吸热器中的高温熔盐通过所述第三熔盐管道输送至所述热盐罐中；

所述热盐泵设置于所述热盐罐中，所述吸热器和所述热盐泵通过所述第二熔盐管道进行连接；

所述热盐泵用于将所述热盐罐中的高温熔盐通过所述第二熔盐管道输送至所述盐水换热器中。

通过采用上述技术方案，吸热器和热盐罐通过第三熔盐管道进行连接，便于将吸热器中的高温熔盐输送到热盐罐中。热盐罐中设置有热盐泵，热盐泵将热盐罐中的高温熔盐通过第二熔盐管道输送至盐水换热器中，盐水换热器中的水流管道会注入水，便于盐水换热器中的高温熔盐和水进行热交换。

可选的，所述监测模块包括在线式高温露点仪。

通过采用上述技术方案，在线式高温露点仪的测量精度较准确，能准确地测量出冷热盐罐连通管中的气体露点值。

可选地，所述控制模块包括DCS系统。

通过采用上述技术方案，控制模块中的DCS系统能准确地对监测模块监测到的气体露点值进行监视和记录。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1. 在本申请的塔式光热电站熔盐储热系统换热的过程中，热盐罐中的高温熔盐经盐水换热器输送到冷盐罐中，此时热盐罐盐位下降，冷盐罐盐位上升，冷盐罐中的气体被压缩，冷盐罐顶部气体通过冷热盐罐连通管流经监测模块，最后流入热盐罐中。盐水换热器中有用于水流通的水流管道和用于高温熔盐流通的熔盐管道，水的压强比高温熔盐的压强大，当盐水换热器发生泄露时，水会进入冷盐罐中发生汽化，冷盐罐顶部气体的气体露点值会增大，气体流经监测模块时，监测模块会测量出气体露点值，经过前后气体露点值的对比得知盐水换热器发生了泄露。监测出盐水换热器的泄露，便于及时采取相应的措施进行修补，降低了盐水换热器泄露的影响，大大提高了系统安全性。

2. 本申请的塔式光热电站熔盐储热系统中的监测模块还连接着控制模块，控制模块对监测模块测量到的气体露点值进行监视和记录，控制模块中有报警模块，报警模块可以触发警报。预设露点阈值可以设置为100，盐水换热器正常工作时，监测模块测量到正常的气体露点值，一般为0，当盐水换热器发生泄露时，监测模块能测量出气体露点值的变化，气体露点值达到100时，控制模块会控制报警模块进行报警，运维人员收到报警信号后得知盐水换热器发生了泄露，便于运维人员采取相应的措施进行修补，降低了盐水换热器泄露的影响。

3. 本申请的塔式光热电站熔盐储热系统中还有位于冷热盐罐连通管上的降温模块，降温模块设置在监测模块和冷盐罐之间。当盐水换热器发生泄露时，冷盐罐顶部的高温气体流入冷热盐罐连通管中，由于流经监测模块的气体温度不能过高，气体温度过高会损坏监测模块，预设温度阈值可以设置为200°C，降温模块需要对冷盐罐顶部流入的高温气体进行降温，使气体温度低于200°C，气体流经监测模块时才不会对监测模块造成损坏，更好地保护监测模块。

附图说明

图1是本申请一个实施例的一种塔式光热电站熔盐储热系统的结构示意图。

附图标记说明：1、冷盐罐；2、热盐罐；3、冷盐泵；4、热盐泵；5、盐水换热器；6、第二熔盐管道；7、第一熔盐管道；8、第三熔盐管道；9、逆止阀；10、在线式高温露点仪；11、冷热盐罐连通管；12、温控式风冷器；13、吸热器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本申请实施例的描述中，“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B这三种情况。另外，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

塔式光热电站能充分利用太阳能进行工作，以熔融硝酸盐为工作介质，主要分为集热、储热和换热三部分。在塔式光热电站工作的过程中，盐水换热器容易发生泄露，泄露时会对系统产生影响，降低系统安全性。需要一种塔式光热电站熔盐储热系统对盐水换热器进行监测，盐水换热器发生泄露时能够监测到，以便及时采取相应的措施进行修补，提高系统安全性。

下面结合具体的实施例对本申请进行详细说明。

图1是本申请一个实施例的一种塔式光热电站熔盐储热系统的结构示意图。

请参考图1，一种塔式光热电站熔盐储热系统包括冷盐罐1、热盐罐2、盐水换热器5、冷热盐罐连通管11和监测模块。

在一个实施例中，冷盐罐1用于储存280°C的低温熔盐，热盐罐2用于储存580°C的高温熔盐，盐水换热器5中有许多水流管道和熔盐管道，盐水换热器5可以分为三个部分，分别是预热器、过热器和蒸发器，预热器对水流管道中的水进行预热，蒸发器将水变成蒸汽，过热器进一步提高蒸汽温度。盐水换热器5的熔盐管道中580°C的高温熔盐和水进行热交换，热交换之后580°C的高温熔盐转化为280°C的低温熔盐，水转化蒸汽，产生的高温高压蒸汽推动汽轮机进行发电。在冷盐罐1顶部和热盐罐2的顶部连接有冷热盐罐连通管11，系统在换热时，热盐罐2中的580°C高温熔盐转化280°C低温熔盐后，经盐水换热器5输送到冷盐罐1，此时热盐罐2中的盐位下降，冷盐罐1中的盐位上升，冷盐罐1中的气体被压缩，顶部气体会通过冷热盐罐连通管11流经监测模块，最后流入热盐罐2中，监测模块可以采用在线式高温露点仪10，在线式高温露点仪10工作温度范围为-50°C~200°C，测量露点范围为-60~100，湿度范围为0~100%RH，显示方式为液晶显示，在线式高温露点仪10能准确测量出冷热盐罐流通管11中的气体露点值。盐水换热器5正常工作时，在线式高温露点仪10测量到的气体露点值为0，盐水换热器5发生泄露时，在线式高温露点仪10测量到的气体露点值为0~100，对比前后气体露点值就能得知盐水换热器5是否发生了泄露。

在一个可能的实施例中，系统还包括与监测模块进行通讯连接的控制模块，控制模块可以采用DCS系统，DCS系统是集散控制系统，以微处理器为基础，具有控制功能分散，显示操作集中的特点。DCS系统对在线式高温露点仪10测量到的气体露点值进行监视和记录，并以折线统计图的形式将数据显示出来。DCS系统中还设置有报警功能，当测量到的气体露点值到达预设露点阈值100时，会触发警报，便于运维人员得知盐水换热器5发生了泄露。

在一种可能的实施例中，系统还包括设置在冷热盐罐连通管11上的降温模块，降温模块可以采用温控式风冷器12，温控式风冷器12设置在冷盐罐1和在线式高温露点仪10之间，由于目前的在线式高温露点仪10的最高使用温度只有200°C，而冷盐罐1中气体温度通常在280°C左右，气体在冷热盐罐连通管11中流通时，需要对气体进行降温至200°C以下，以保护在线式高温露点仪10能够正常使用。

在一种可能的实施例中，系统还包括设置在冷热盐罐连通管11上的逆止阀9，逆止阀9是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。逆止阀9设置在热盐罐2和冷热盐罐连通管11之间，在线式高温露点仪10测量的是冷盐罐1顶部的气体露点值，冷盐罐1中的气体可以通过冷热盐罐连通管11流入热盐罐2， 而热盐罐2顶部的气体露点值不需要测量，为了防止热盐罐2中的高温气体进入露点仪造成损坏，逆止阀9能够阻隔热盐罐2中的高温气体进入冷热盐罐连通管11中。

在一种可能的实施例中，系统还包括冷盐泵3、热盐泵4、吸热器13、第一熔盐管道7、第二熔盐管道6和第三熔盐管道8，冷盐泵3设置在冷盐罐1中，热盐泵4设置在热盐罐2中，冷盐泵3和热盐泵4都是一种用于能源科学技术领域的科学仪器，具有耐腐蚀，耐高温的特点，能为熔盐流动提供动力。吸热器13可以采用熔融盐吸热器13，熔融盐吸热器13是一种用于能源科学技术领域的科学仪器，具有耐高温，耐高压的特点，能利用聚集到熔融盐吸热器13上的太阳光，将低温熔盐加热成高温熔盐。冷盐泵3和吸热器13之间通过第一熔盐管道7进行连接，吸热器13和热盐罐2之间通过第三熔盐管道8进行连接，热盐罐2和盐水换热器5之间通过第二熔盐管道6进行连接，冷盐泵3将冷盐罐1中的280°C低温熔盐通过第一熔盐管道7输送至熔融盐吸热器13中，熔融盐吸热器13通过吸收足够的太阳能将280°C低温熔盐加热到580°C高温熔盐，将580°C高温熔盐通过第三熔盐管道8输送至热盐罐2中，热盐泵4将热盐罐2中的580°C高温熔盐通过第二熔盐管道6输送至盐水换热器5中与水进行热交换。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

Claims (8)

1.一种塔式光热电站熔盐储热系统，其特征在于，所述系统包括冷盐罐(1)，热盐罐(2)，盐水换热器(5)，冷热盐罐连通管(11)，监测模块；

所述冷盐罐(1)用于储存低温熔盐；

所述热盐罐(2)用于储存高温熔盐；

所述盐水换热器(5)包括水流管道和熔盐管道，用于对高温熔盐和水进行热交换，高温熔盐转化为低温熔盐，水转化为气体；

所述冷热盐罐连通管(11)用于连通所述冷盐罐(1)和所述热盐罐(2)；

所述监测模块与所述冷热盐罐连通管(11)连通设置，用于监测所述冷热盐罐连通管(11)中的气体露点值。

2.根据权利要求1所述的一种塔式光热电站熔盐储热系统，其特征在于，所述系统还包括与所述监测模块通讯连接的控制模块，所述控制模块通讯连接有报警模块，所述控制模块用于当所述气体露点值达到预设露点阈值时控制所述报警模块进行报警。

3.根据权利要求1所述的一种塔式光热电站熔盐储热系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述冷热盐罐连通管(11)上的降温模块，所述降温模块位于所述监测模块和所述冷盐罐(1)之间，用于使流经所述监测模块的气体温度降低至预设温度阈值。

4.根据权利要求1所述的一种塔式光热电站熔盐储热系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述冷热盐罐连通管(11)上的逆止阀(9)，所述逆止阀(9)位于所述监测模块和所述热盐罐(2)之间，所述逆止阀(9)用于阻隔所述热盐罐(2)中的高温气体经过所述监测模块。

5.根据权利要求1所述的一种塔式光热电站熔盐储热系统，其特征在于，所述系统还包括冷盐泵(3)、吸热器(13)和第一熔盐管道(7)；

所述冷盐泵(3)设置于所述冷盐罐(1)中，所述冷盐泵(3)和所述吸热器(13)通过所述第一熔盐管道(7)进行连接；

所述冷盐泵(3)用于将所述冷盐罐(1)中的低温熔盐通过所述第一熔盐管道(7)输送至所述吸热器(13)；

所述吸热器(13)用于吸收太阳能对低温熔盐进行加热转化为高温熔盐。

6.根据权利要求5所述的一种塔式光热电站熔盐储热系统，其特征在于，所述系统还包括热盐泵(4)、第二熔盐管道(6)和第三熔盐管道(8)；

所述吸热器(13)和所述热盐罐(2)通过所述第三熔盐管道(8)进行连接；

所述吸热器(13)中的高温熔盐通过所述第三熔盐管道(8)输送至所述热盐罐(2)中；

所述热盐泵(4)设置于所述热盐罐(2)中，所述吸热器(13)和所述热盐泵(4)通过所述第二熔盐管道(6)进行连接；

所述热盐泵(4)用于将所述热盐罐(2)中的高温熔盐通过所述第二熔盐管道(6)输送至所述盐水换热器(5)中。

7.根据权利要求1所述的一种塔式光热电站熔盐储热系统，其特征在于，所述监测模块包括在线式高温露点仪(10)。

8.根据权利要求2所述的一种塔式光热电站熔盐储热系统，其特征在于，所述控制模块包括DCS系统。

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