[发明专利]带过热器启动保护的太阳能热发电自然循环吸热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热发电吸热器。

背景技术

太阳能热发电吸热器在启动初期，由于水冷壁受热面产生的蒸汽量不足以冷却过热器受热面，可能造成过热器受热面干烧，受热面管束超温爆管的故障，这就限制了太阳能热发电吸热器的启动速度。同时过热器受热面出口蒸汽品质不能满足汽轮机进汽要求，不能送入汽轮机，只能作为排污排掉，造成大量工质和热量的损失。

常规太阳能热发电吸热器在启动初期或汽轮机甩负荷时，为了保护过热器受热面，通常采用给水冷却和采用高等级金属材料忍受干烧的方式。对于给水冷却过热器，给水在过热器管束内蒸发后，容易将携带的杂质沉积在管壁上，导致积盐结垢的现象，可能导致管束超温爆管。同时给水带入过热器蛇形管的固体颗粒物，可能在吸热器正常运行时，被蒸汽带入汽轮机，造成对汽轮机叶片和通流部分造成固体颗粒物侵蚀。并且，过热器出口蒸汽由于没有达到汽轮机进汽要求，所以只能作为排污排掉，造成大量工质和热量的损失。所以常规太阳能热发电吸热器难以有效满足太阳能热发电吸热器安全性和经济性的要求。

现有关于太阳能热发电吸热器的专利热点多集中在防止高热流密度下水冷壁受热面的超温、减小吸热器散热损失以及通过吸收涂层等方法对太阳辐射能量吸收效率的提高上，对于吸热器启动保护以及启动时工质和热量的回收利用，尚未见到相关报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有太阳能热发电吸热器在启动初期或汽轮机甩负荷时过热器受热面存在超温爆管的隐患，以及工质和热量的大量损耗，吸热器启动速度慢，经济性差、安全性得不到保证的问题，提出一种带过热器启动保护的太阳能热发电自然循环吸热器。

为实现所述的发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种带过热器启动保护的太阳能热发电自然循环吸热器包括：水冷壁下联箱、水冷壁、下降管、汽包和过热器。

所述的水冷壁下联箱安装在吸热器的底部，水冷壁下联箱的一侧连接下降管，另一侧连接水冷壁。

所述的水冷壁垂直布置在吸热器的中部。水冷壁的顶部连接汽包，底部连接水冷壁下联箱。水冷壁的受热面按照一定间距布置有多个并联管路，组成水冷壁受热面管束。

所述的下降管垂直布置在吸热器的中部，与水冷壁平行，位于水冷壁的后面。下降管不接收太阳辐射。下降管的上端连接汽包，下端连接水冷壁下联箱。

所述的汽包位于吸热器的顶部。汽包的底部一侧连接下降管，另一侧连接水冷壁。汽包顶部有蒸汽引出管连接过热器，侧面有给水管道连接太阳能热发电热力系统的给水泵。

所述的过热器垂直布置在吸热器的中部，与水冷壁平行，位于水冷壁的前面。太阳辐射首先投射到过热器上，然后从过热器的间隙投射到水冷壁上。过热器的进口分别连接太阳能热发电系统的辅助蒸汽引入管道，辅助蒸汽引入管道的一端连接过热器进口，另一端连接电站辅助锅炉或电站公用蒸汽管道。过热器的出口连接主蒸汽管道，该主蒸汽管道分为两路，一路通向汽轮机，将汽包引出的饱和蒸汽加热为过热蒸汽，送到汽轮发电机组发电，另外一路是旁路管道，旁路管道一端连接过热器出口，一端连接汽轮机的凝汽器，将过热器出口蒸汽引入凝汽器。在旁路管道上沿蒸汽流动方向依次安装有喷水减温装置和减压装置，将蒸汽减温减压后送入凝汽器，防止过热器出口的高温高压蒸汽对凝汽器造成破坏。

过热器的作用是通过水冷壁和过热器受热面接收太阳辐射热量，加热水冷壁和过热器受热面内的工质，产生额定参数的蒸汽，送入汽轮发电机组发电。

水冷壁下联箱、水冷壁受热面、下降管和汽包构成一个循环回路。从电站热力系统给水泵来的给水进入汽包给汽包补水。水冷壁下联箱和下降管不接收太阳辐射热量，汽包和水冷壁下联箱起到联箱的作用。水冷壁起到受热面的作用。水从汽包进入下降管，然后进入水冷壁下联箱，再进入水冷壁。在水冷壁由下至上的流动过程中不断吸热，逐渐由未饱和水变为饱和水，饱和水部分蒸发后形成汽水混合物，汽水混合物向上流动进入汽包，完成一个吸热过程。此回路中工质自然循环，其原理是下降管内单相水的密度大，在水冷壁吸热后，单相水变为汽水混合物，其密度小于下降管内水的密度，二者之间的密度差提供循环推动力，克服流动阻力。汽水混合物沿水冷壁向上流动送入汽包后进行汽水分离。分离出的蒸汽进入过热器，分离出的水通过下降管重新引入水冷壁再次循环吸热。

汽水混和物在汽包内进行汽水分离，分离出的水重新进入下降管进行循环加热，分离出的蒸汽进入过热器继续受热，变为过热蒸汽后引入汽轮发电机组发电，或者通过旁路管道上的喷水减温装置和减压装置减温减压后引入汽轮机的凝汽器进行工质和热量的回收。