[发明专利]换热器以及包括至少一个换热器系列的熔盐蒸汽生成器

说明书

换热器以及包括至少一个换热器系列的熔盐蒸汽生成器，在所述换热器(1)中，平行的U形弯管(2)束经由连接装置连接至第一端和第二端部，在所述第一端处，第一半球形盖罩(16)将第一流体分配至第一直部段(9)的管(2)并到达第二端，其中，第二半球形盖罩(16)从第二直部段(10)的管(2)收集第一流体，每个所述连接装置由管板制成，所述管板设计成抵抗内壳空间(5)捏的第二流体流压力和相应的盖罩(16)内的第一流体的高压之间的压力差，其中管板包括圆形板(12)具有中心圆形孔眼，并且其中所述管板还包括位于所述孔眼上的半球形壳体(11)并紧紧地连接至所述圆形板(12)，以便在第一流体和第二流体之间形成物理分离。

技术领域

本发明涉及换热器领域，特别是旨在用于聚焦型太阳能发电站(CSP)的热流体蒸汽生成器(例如熔盐蒸汽生成器(MSSG))中的诸如蒸发器、过热器、再热器和节能器的换热器。

背景技术

已知聚焦型太阳能塔式电站通常包括一个或多个太阳能接收器，所述太阳能接收器位于中心塔顶处。这些太阳能接收器由集中入射的太阳光加热，并且它们产生热的流体，所述热的流体将被进一步用于产生能够驱动涡轮并生产电能的高压蒸汽。

更具体而言，聚焦型太阳能塔式电站具有作为主要部件的至少一个定日镜太阳能场、安装在塔顶部的太阳能接收器、蒸汽生成器、汽轮机、以及存储系统。在熔盐技术中，熔盐通常在太阳能接收器中被加热到565℃，并且被存储在热的存储罐中。当需要产生电能时，热的盐从热罐流到熔盐蒸汽生成器(MSSG)以产生将被注入汽轮机的蒸汽。

图1示意性示出了通常所谓的用于MSSG的换热器系列的各部件。热熔盐从入口100流动穿过再热器101(或者带有或不带有再热器的预热器)以及过热器104以便进入蒸发器102。此后，热盐从蒸发器102的出口流至节能器103并进一步流到出口105。

在现有技术中所谓的“壳和管”式换热器涉及一种适于较高压应用的换热器设计。这种类型的换热器由在其内具有一组管(被称作“束”)的大的压力容器(被称作“壳体”)构成。第一流体通过管行进，而第二流体在管上在壳体内流动，第一流体和第二流体具有不同的温度，旨在从第二流体向第一流体传热，或者从第一流体向第二流体传热。

关于壳体和管的设计有许多变型。例如，图2示意性示出了直管型换热器(两者在管侧经过)。每个管21的端部通过设置在分离的板(被称作“管板”)27中的孔而连接至水箱或者增压室29。管21可以是直的(如在图2中示出的)，或者是以U形弯曲的(U形管)。

为了在两种流体之间提供改善的热交换，第二流体的流动路径通常通过中间挡板28确定，所述挡板形成相应的通路，以便第二流体流在从一个通路通到下一个通路时改变其方向。挡板通常是局部圆形部段或者环形的环和盘的形式，垂直于壳体22的纵向轴线安装，以便提供第二流体的之字形流动。

在图3中示出的上述设计的现有技术中的替代设计是水平的回弯管壳式换热器。回弯管壳式换热器1具有包含U型管的直部分的两个壳体22。回弯管壳式换热器的头部包括管的180°U形弯曲部分。该回弯管壳式设计的优点如下：

-不需要接头膨胀系统，因为热膨胀通过回弯管壳式设计自然地应对；

-由于换热器的直管和水平位置，换热器的排放和排泄更容易。

已经已知了不同的蒸汽生成器的构思。这些不同的构思的合成在圣地亚报告93-7084“储热及蒸汽生成器问题的调查，贝泰工程公司”中进行了报告，其中列出了现存的蒸汽生成器的优点和缺点。