[发明专利]带保护系统的塔式太阳能接收器

说明书

本发明涉及一种带保护系统的塔式太阳能接收器，包括集热板、上流管道、下流管道、熔盐泵、熔盐保护罐、控制阀、增压泵、空气腔、连通阀，所述熔盐泵与集热板相连，所述上流管道与增压泵之间依次连接有控制阀、熔盐保护罐、连通阀、空气腔。上流管道上设置有止回阀，位于控制阀与熔盐泵之间，这样设计可以防止在熔盐泵压力不足的情况下，出现熔盐逆流的问题。本发明通过熔盐保护罐及空气腔自身储存的压力，使熔盐在没有外来驱动力的情况下仍能沿着管路流动，这比临时启动增压泵要迅速，且可靠性及可控性都更高；同时，增压泵是以空气为介质，节约了成本；有喷雾作为应急保护双保险，从而保护接收器不发生过热烧毁。

本发明涉及一种带保护系统的塔式太阳能接收器，属于太阳能光热发电应用技术领域，具体用于控制塔式太阳能接收器的应急过热保护。

背景技术

太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过导热介质带走，并由换热装置产生蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。塔式太阳能发电是重要的光热发电模式，也是最有大规模商业化应用前景的模式之一。

塔式太阳能电站的接收器位于接收塔顶部，通过泵将低温熔盐输送至接收器，加热后流下来。在运行过程中，熔盐泵有可能会发生意外故障，加上传输路程较远，也可能发生爆管，熔盐外泄的情况，只要这两种情况之一出现，都有可能使得低温熔盐供不到接收器上，造成接收器无法带走热量而发生过热烧毁。由于定日镜驱动需要一定时间，才能将反射光移开，加上系统监控和协调也有一定时间，虽然时间都不长，但由于接收器接受的能量巨大，几秒钟的干烧，也可能使得接收器过热，甚至发生爆裂或扭曲。接收器是塔式太阳能发电的核心部件，一旦出问题，整个电站瘫痪，维修期间将无法发电，电站将蒙受巨大损失。因此，需要有比较可靠而便捷的方法来实现对接收器的保护。现在一般做法是启用旁路的备用熔盐泵，理论上可以作为一个备选方案，但是由于熔盐泵启动速度较慢，价格昂贵，加上管道距离较远，无法迅速正常运作，极有可能在定日镜还没有来得及移开的时候，出现没有流体流过接收器的情况，一旦出现干烧，接收器很容易烧毁。如果是熔盐泵下游的管道出了问题，那备用的泵更是无能为力。目前还没有一种工艺简单，便捷迅速的可靠方法对接收器这种突发事件进行预防和保护。

发明内容

本发明针对现有技术中启用旁路的备用熔盐泵存在的启动速度慢、价格昂贵，无法提供及时保护的问题，提供一种工艺简单，便捷可行的带保护系统的塔式太阳能接收器，包括集热板、上流管道、下流管道、熔盐泵、熔盐保护罐、控制阀、增压泵、空气腔、连通阀，所述熔盐泵与集热板相连，所述上流管道与增压泵之间依次连接有控制阀、熔盐保护罐、连通阀、空气腔。上流管道上设置有止回阀，位于控制阀与熔盐泵之间，这样设计可以防止在熔盐泵压力不足的情况下，出现熔盐逆流的问题。以熔盐作为介质的塔式太阳能系统为例，接收器可以是单个的集热板，但实际应用中，一般由多块集热板组成，每一块集热板布满了管道，接收来自定日镜反射的能量。每块集热板的管路彼此相互并联，独自形成一个支路，熔盐流经各集热板加热后汇流，由下流管道流到地面的储盐罐。本发明所提供的系统结构特征在于，在每分支管道上，另有一分支通过控制阀接到熔盐保护罐，所述的熔盐保护罐另一端通过连通阀与空气腔相连。当塔式太阳能发电系统开始工作，管道充分预热后，熔盐泵启动，低温熔盐沿着上流熔盐主管道进入接收器，分成多支分别进入各个集热板，除了沿着常规的集热管路流动外，还有部分熔盐穿过控制阀进入熔盐保护罐中，待熔盐充满保护罐，关闭控制阀；同时，启动增压泵，对空气腔的空气做功，待达到一定压力后，切断空气腔与增压泵的连接，打开空气腔与熔盐保护罐之间的连通阀，使得熔盐保护罐处于较高压力状态；当熔盐泵或中途管道泄漏发生事故，无法向接收器提供上流熔盐的动力的时候，迅速打开控制阀，此时高压的熔盐沿着上流管道进入接收器，维持接收器短时间内的正常运作，同时迅速启动各定日镜的驱动装置，把定日镜反射的光斑从接收器上移走，避免接收器干烧过热的情况。这种工作方式在系统启动时，就同时进行启动，简便易行；每块集热板可配一个熔盐保护罐，也可多个集热板共用一个熔盐保护罐，具体熔盐保护罐容量大小根据集热板的能流密度及定日镜移开的时间而定，价格也相对低廉，同时能够迅速保护集热器。除此以外，水蒸气作为介质也可以。