[发明专利]用于太阳能热发电的熔盐储热及换热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能热发电的熔盐储热及换热系统，适用于塔式太阳能热发电，属于太阳能热发电技术领域。

 

背景技术

采用熔盐作为传热和储热工质的太阳能热发电系统作为大规模开发利用太阳能的一项重要技术，由于其运行温度高、效率高、成本较低而越来越受到各国的关注。对于太阳能热发电系统来说，早期的技术一般采用导热油、水蒸汽或空气等作为传热工质，但水蒸汽和空气在高温下存在传热系数低，系统压力高，导热油最高使用温度受到限制等缺点，这很大程度上降低了系统的可靠性，提高了系统的投资。同时，对于太阳能利用来说，由于太阳辐射的波动性和间歇性，使其存在着不可控及不连续的技术缺陷，为克服这一缺陷，对于低成本大规模储热技术的研发也日益重要。

目前，国内外太阳能热发电站采用的储热介质主要包括有熔盐、导热油、水蒸汽、混凝土等几种。其中，对熔盐而言，由于其自身具备以下优势：①、熔盐侧基本属于无压运行、部件壁厚较薄；②、无相变，热容大，承受较高热流密度；③、工质参数较高，提高电站效率；④、系统传热、储热可共用同一工质，简化系统等；因此，使其在太阳能热发电领域得到了广泛的应用。

对于熔盐储热及换热系统，目前多采用的是双罐式储热，储罐顶部布置有长轴液下泵，换热系统横跨于储罐间的高空钢结构平台上，蒸发器为“釜式U型管-管板”结构等。单就系统本身而言，技术已十分成熟，且积累了丰富的操作经验，但是仍存在部分问题，比如随着储热时间的延长，储罐体积必然增大，在满足其合理设计的前提下，储罐深度会随之增加，如此泵的加工制造难度增大，其单价必然大幅上升，如所需数量愈多，初始投资愈大；其次，换热设备采用较厚的管板结构，受热应力限制较大，无法较好地适应太阳能电站的频繁启停和负荷变化要求。

 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于太阳能热发电的熔盐储热及换热系统，解决现有熔盐储热及换热系统制造成本高，受热应力限制大，无法较好地适应太阳能发电站使用上要求的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种用于太阳能热发电的熔盐储热及换热系统，包括熔盐储热系统、熔盐换热系统、熔盐排放回收系统，以及与熔盐储热系统相连的太阳能加热器，所述熔盐储热系统采用双罐式布置结构，其包括用于储存低温熔盐的低温储罐和用于储存高温熔盐的高温储罐，在低温储罐的底部管道上设有用于调节进入太阳能加热器熔盐流量的低温熔盐泵，在高温储罐的底部设有用于调节进入换热系统熔盐流量的高温熔盐泵；低温熔盐泵和高温熔盐泵均采用罐底卧式安装，且其安装位置低于地平面；熔盐换热系统的设备采用蛇形换热管结构，熔盐换热系统内的蒸汽发生设备采用外置汽包的结构型式。

作为优选，低温储罐的底部通过低温熔盐输送管道接入太阳能加热器，太阳能加热器将升温后的高温熔盐经高温熔盐输送管道后送入高温储罐内的熔盐分配集箱；高温储罐熔盐经高温熔盐泵后分别送入再热器和过热器，过热器依次与蒸汽发生设备和预热器相连后再与再热器的出口汇合，汇合后通过换热器出口连接管道接入低温储罐。

作为优选，所述过热器、蒸汽发生设备和预热器三者串联，与再热器并联。

作为优选，蒸汽发生设备包括汽包、蒸发器、汽水上升管道和分离水下降管道，所述蒸发器通过汽水上升管道与汽包相连，汽包中设有二级汽从分离装置。

作为优选，熔盐排放回收系统的底部设置有排放罐，排放罐置于地平面以下，预热器、蒸汽发生设备和过热器均通过排放连接管道与排放罐相连。

作为优选，排放罐中上部设置有熔盐液下泵，熔盐液下泵经回收管道和换热系统出口连接管道后接入低温熔盐储罐。

作为优选，在低温储罐和高温储罐上设有安全阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明用于太阳能热发电的熔盐储热及换热系统，整体结构优化，具备以下优点：

1.熔盐泵采用罐底卧式安装，避免了采用高成本的长轴液下泵；

2.熔盐换热系统就地布置，避免了支撑钢架及平台的搭建，既在经济上节约了较大成本，又便于系统的安装、运行和维护，具有较大的实用意义和推广价值；

3.以“蛇形管结构”换热器取代现有的“U型管-管板结构”换热器，减小了热应力限制，加快了启动速度，更适合于太阳能热发电站机组的频繁启停和变负荷运行需求；

4.蒸汽发生设备采用外置汽包结构，较釜式结构携带水份要少，蒸汽品质更高。

 

附图说明

图1是本发明的结构示意图；