[发明专利]直接接触换热塔式太阳能热发电站系统及其工作方法

摘要

本发明公开了一种直接接触换热塔式太阳能热发电站系统及其工作方法，属于太阳能热利用领域。该系统包括定日镜场、吸热器、熔盐蓄热放热子系统、透平、发电机、预热器、冷却器、压缩机。由定日镜场将太阳光反射到吸热器内，气体经压缩后，通过吸热器产生高温高压的气体推动透平做功发电，根据太阳能强度的不同，结合熔盐蓄热放热子系统调整工作方法。本发明利用熔融盐蒸气压低、使用温度范围宽等特点，采用气体与熔融盐直接接触换热方式，替代传统的间壁式换热，可提高换热效率，减小换热温差，同时气体为工作介质，避免了熔融盐大范围在管道内流动腐蚀和冻堵现象；同时能够实现在不同的太阳能强度情况下连续稳定的运行，提供稳定的高品质电能。

主权项

一种直接接触换热塔式太阳能热发电站系统，其特征在于：该系统包括定日镜场（1）、吸热器（2）、熔盐蓄热放热子系统、透平（14）、发电机（15）、预热器（16）、冷却器（17）和压缩机（18），其中熔盐蓄热放热子系统包括高温直接接触换热器（3）、蓄热高温盐泵（4）、放热高温盐泵（5）、蓄热低温盐泵Ⅰ（6）、放热低温盐泵（7）、高温盐罐（8）、低温盐罐（9），中温盐罐（10）、蓄热中温盐泵（11）、蓄热低温盐泵Ⅱ（12）和中温直接接触换热器（13）；预热器（16）包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口和热侧出口，高温直接接触换热器（3）包括下部气体入口、下部熔盐开口、上部气体出口和上部熔盐开口，中温直接接触换热器（13）包括下部气体入口、下部熔盐入口、上部气体出口和上部熔盐出口，冷却器（17）包括冷侧入口、冷侧出口、热侧入口和热侧出口；定日镜场（1）布置于吸热器（2）四周的地面上；压缩机（18）出口与预热器（16）冷侧入口相连，预热器（16）冷侧出口分两路，一路与高温直接接触换热器（3）下部气体入口相连，高温直接接触换热器（3）上部气体出口分成两路，一路与透平（14）入口相连，另一路与吸热器（2）入口相连，吸热器（2）出口分两路，一路与透平（14）入口相连，另一路与高温直接接触换热器（3）下部气体入口相连，透平（14）与发电机（15）同轴相连，同时透平（14）出口分两路，一路与中温直接接触换热器（13）下部气体入口相连，另一路与预热器（16）热侧入口相连，中温直接接触换热器（13）上部气体出口与冷却器（17）热侧入口相连，预热器（16）热侧出口与冷却器（17）热侧入口相连，冷却器（17）热侧出口与压缩机（18）进口相连；高温盐罐（8）和低温盐罐（10）分别通过并联的蓄热高温盐泵（4）和放热高温盐泵（5）与高温直接接触换热器（3）上部熔盐开口相连，高温直接接触换热器（3）下部熔盐开口通过并联的蓄热低温盐泵Ⅰ（6）和放热低温盐泵（7）与低温盐罐（9）相连，低温盐罐（9）还通过蓄热低温盐泵Ⅱ（12）与中温直接接触换热器（13）下部熔盐入口相连，中温直接接触换热器（13）上部熔盐出口通过蓄热中温盐泵（11）与中温盐罐（10）相连；高温盐罐（8）与高温熔盐三通阀（201）第一端相连，高温熔盐三通阀（201）第二端通过蓄热高温盐泵（4），高温熔盐三通阀（201）第三端通过放热高温盐泵（5），蓄热高温盐泵（4）与放热高温盐泵（5）并联后与高温直接接触换热器（3）上部熔盐开口相连，低温盐罐（9）开口与低温熔盐三通阀（202）第一端相连，低温熔盐三通阀（202）第二端通过蓄热低温盐泵Ⅰ（6），低温熔盐三通阀（202）第三端通过放热低温盐泵（7），蓄热低温盐泵Ⅰ（6）与放热低温盐泵（7）并联后与高温直接接触换热器（3）下部熔盐开口相连；上述预热器（16）冷侧出口与吸热器（2）入口之间设有主回路气体调节阀Ⅰ（191），吸热器（2）出口与透平（14）之间设有主回路气体调节阀Ⅱ（193），高温直接接触换热器（3）下部气体入口有两路，一路与预热器（16）冷侧出口之间设有蓄热气体入口阀（196），另一路与吸热器（2）出口之间设有放热气体入口阀（192），高温直接接触换热器（3）上部气体出口有两路，一路与吸热器（2）入口之间设有放热气体出口阀（194），另一路与透平（14）入口之间设有蓄热气体出口阀（195），透平（14）出口与中温直接接触换热器（13）下部气体入口之间设有回热气体调节阀（199），高温盐罐（8）开口与高温熔盐三通阀（201）之间设有高温熔盐调节阀（197），高温熔盐三通阀（201）还与中温盐罐（10）之间设有中温熔盐调节阀（198）。