一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其包括：除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包、过热器、热盐罐、热盐泵与冷盐罐；其中，水工质按顺序通过除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包与过热器；熔盐工质按顺序通过热盐罐、热盐泵、过热器、蒸发器、预热器与冷盐罐；所述汽包通过一循环泵将所述汽包中的饱和水与给水泵的给水混合后进入所述预热器；所述蒸发器进出口之间设有一蒸发器旁路调节阀，用于调节流经所述蒸发器的饱和水量；所述过热器进出口之间设有一热盐分配调节阀连接，用于调节流经所述过热器的熔盐量。本发明实现了在不同工况均能产生合格蒸汽，满足汽轮机不同负荷下正常运行。
【专利说明】一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能热发电【技术领域】，为一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统。
【背景技术】
[0002]太阳能热发电技术从最初的Solar One项目至今已有三十多年的历史,形式也多种多样，有塔式、槽式和碟式，太阳光能直接产生蒸汽推动汽轮机发电，或先用其它储热工质把热能储存起来，然后再利用储热工质与水工质的换热产生蒸汽推动汽轮机发电。按照质量比6:4的硝酸钠和硝酸钾二元混合熔盐是目前使用最为广泛的储热工质，正常工作温度290 °C?565 °C之间。白天利用太阳光热将290 °C的低温熔盐加热到565 °C的高温熔盐，部分再与水工质进行换热产生过热蒸汽推动汽轮机发电，另外部分熔盐用储热罐存储起来，白天太阳能辐射(DNI)不好的时候或晚上，将储热罐中的熔盐与水工质进行换热产生过热蒸汽推动汽轮机发电，实现发电功率稳定输出。
[0003]如果将熔盐储热发电作为一种辅助形式，如用于电网负荷调节，或者作为采用水工质直接产生蒸汽发电的太阳能光热发电系统的一个补充，则要求熔盐蒸汽发生系统有较强的负荷调节能力，在整个塔式太阳能热发电系统需要输出较大电功率的时候，熔盐蒸汽发生系统可以输出较大负荷；在整个塔式太阳能热发电系统要求输出电功率较小的时候，熔盐蒸汽发生系统又可以较低负荷运行，这就需要熔盐蒸汽发生系统有极强的负荷调节能力。因此，设计一套可在全参数范围内进行负荷调节的熔盐蒸汽发生系统是关键。
[0004]塔式太阳能热发电系统能够实现变负荷运行主要依靠对蒸汽发生器的换热能力的调节，在汽轮机运行不同负荷时需要蒸汽发生系统产生不同量、不同参数的过热蒸汽。常见的熔盐储热发电的蒸汽发生系统在很大程度上是借鉴了火力发电系统的锅炉，主要有两种结构形式:一种是在蒸发段利用釜式换热器，熔盐走管程，水工质在壳程汽化，并利用釜式换热器顶部空间进行汽水分离产生饱和蒸汽，然后进入过热器中进行过热，优点在于:在釜式蒸发器顶部有汽室，系统抗干扰能力相对较强，同时蒸发器中水走壳程，可实现排污，防止换热器中水结垢影响换热效果，缺点在于:釜式蒸发器水侧流速缓慢，导致变负荷能力差。另一种结构形式类似于直流式锅炉，采用管壳式换热器，全程水工质走管程，熔盐走壳程，从液态水进入换热器经过几级换热成过热蒸汽出来，该结构的优势是:变负荷能力极强，能够胜任负荷变化大的系统的要求，缺点是:系统由于没有汽包，抗干扰能力差，控制要求高，没有排污设计，易结垢，对水质要求高。因此，设计一个同时具备釜式蒸发器和直流锅炉各自优点，又能克服各自缺点的蒸汽发生系统是设计可在全参数范围内进行变负荷运行的塔式太阳能热发电系统的关键。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，包括: 除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包、过热器、热盐罐、热盐泵与冷盐罐；其中，水工质按顺序通过除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包与过热器；熔盐工质按顺序通过热盐罐、热盐泵、过热器、蒸发器、预热器与冷盐罐；
水工质与熔盐工质依次在预热器、蒸发器和过热器中逐步换热产生过热蒸汽，所述过热蒸汽进入喷水减温器进行喷水减温后流入汽轮机并推动汽轮机做功，所述汽轮机带动发电机发电；
其中，所述汽包通过一循环泵将所述汽包中的饱和水与给水泵的给水混合后进入所述预热器；所述蒸发器进出口之间设有一蒸发器旁路调节阀，用于调节流经所述蒸发器的饱和水量；所述过热器进出口之间设有一热盐分配调节阀连接，用于调节流经所述过热器的
熔盐量。
[0006]较佳地，所述预热器、蒸发器和过热器均采用U型管式管壳换热器，其中，熔盐工质走壳程，水工质走管程，熔盐工质和水工质形成总体逆流换热。
[0007]较佳地，做功之后的过热蒸汽依次经凝汽器、凝汽水泵后与所述除氧器连接。
[0008]较佳地，其通过减小所述蒸发器旁路调节阀的开度与所述热盐分配调节阀的开度，增加汽轮机的负荷；
通过增大所述蒸发器旁路调节阀的开度与所述热盐分配调节阀的开度实现减小汽轮机的负荷。
较佳地，当汽轮机需要运行最低负荷时，所述蒸发器旁路调节阀全开，进入蒸发器的饱和水量减少，部分饱和水进入汽包；同时，所述热盐分配调节阀全开，进入过热器的熔盐量减少；
当汽轮机需要运行最高负荷时，所述蒸发器旁路调节阀全关，全部饱和水进入蒸发器进行换热；同时，所述热盐分配调节阀全关，所有热熔盐流入过热器；
当汽轮机从最低负荷向最高负荷切换时，所述蒸发器旁路调节阀的开度逐渐减小，进入汽包的饱和水减少，进入蒸发器的饱和水增多；同时，所述热盐分配调节阀的开度逐渐减小，较多的热盐流入过热器，使得熔盐蒸汽发生系统的换热能力增强；
当汽轮机从最高负荷向最低负荷切换时，所述蒸发器旁路调节阀的开度逐渐增大，进入汽包的饱和水增多，进入蒸发器的饱和水减少；同时，所述热盐分配调节阀的开度逐渐增大，较少的热盐流入过热器，使得熔盐蒸汽发生系统的换热能力减弱。
[0009]较佳地，所述最低负荷为汽轮机额定负荷的30%的进汽要求进行设计，所述最高负荷为汽轮机额定负荷的100%进汽要求进行设计。
[0010]本发明还提供了一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其包括:除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包、过热器、热盐罐、热盐泵与冷盐罐；其中，水工质按顺序通过除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包与过热器；熔盐工质按顺序通过热盐罐、热盐泵、过热器、蒸发器、预热器与冷盐罐；
水工质与熔盐工质依次在预热器、蒸发器和过热器中逐步换热产生过热蒸汽，所述过热蒸汽进入喷水减温器进行喷水减温后流入汽轮机并推动汽轮机做功，所述汽轮机带动发电机发电；
其中，所述汽包通过一循环泵将所述汽包中的饱和水与给水泵的给水混合后进入所述预热器；所述蒸发器进出口之间设有一蒸发器旁路调节阀，用于调节流经所述蒸发器的饱和水量；所述过热器进出口之间设有一热盐分配调节阀连接，用于调节流经所述过热器的
熔盐量;
其还包括:水吸热器，其入口与所述给水泵连接，出口与所述汽包连接，所述水吸热器对其中的水工质加热产生饱和水蒸气供给所述汽包；
熔盐吸热器，其入口与所述冷盐罐连接，其出口与所述热盐罐连接，所述熔盐吸热器通过对其中的低温熔盐加热产生高温熔盐并将所述高温熔盐通入所述热盐罐；
其中所述水吸热器与熔盐吸热器通过太阳能镜场聚焦后的太阳能加热。
[0011]较佳地，所述预热器、蒸发器和过热器均采用U型管式管壳换热器，其中，熔盐工质走壳程，水工质走管程，熔盐工质和水工质形成总体逆流换热。
[0012]较佳地，其通过减小所述蒸发器旁路调节阀的开度与所述热盐分配调节阀的开度，增加汽轮机的负荷；
通过增大所述蒸发器旁路调节阀的开度与所述热盐分配调节阀的开度实现减小汽轮机的负荷。
[0013]较佳地，当定日镜镜场上方没云时，除氧器除氧后的水经给水泵升压后，进入到吸热塔顶部的水吸热器内，水吸热器内的水工质经吸收一号镜场聚焦后的太阳能产生饱和蒸汽；冷盐泵将低温熔盐输送至熔盐吸热器中，经二号场聚焦后的太阳能加热成高温熔盐，后回到热盐罐中存储起来。其中部分热熔盐经热盐泵输送至熔盐蒸汽发生系统中进行换热；熔盐蒸汽发生系统产生的饱和蒸汽和水吸热器产生的饱和蒸汽在蓄热器中并汽，后由过热器过热形成过热蒸汽，后经喷水减温器喷水减温后进入汽轮机推动汽轮机发电进入到汽轮机做功，带动发电机发电。汽轮机的排汽在凝汽器中冷凝；冷凝水从凝结水泵出来进入到除氧器，完成一个光热发电循环。
[0014]当定日镜镜场发生云层遮挡或无晚间无太阳光照时，水吸热器无法提供饱和水蒸汽，通过加大熔盐蒸汽发生系统的给水量，并同时加大循环泵的循环量，减小蒸发器旁路调节阀的开度，减小热盐分配调节阀的开度，使得蒸发器提供全部饱和蒸汽，并由过热器进行过热，后经喷水减温器喷水减温后进入汽轮机推动汽轮机发电进入到汽轮机做功，带动发电机发电。汽轮机的排汽在凝汽器中冷凝；冷凝水从凝结水泵出来进入到除氧器，完成一个光热发电循环。
[0015]本发明的有益效果是:
(1)本发明的预热器、蒸发器和过热器均采用三段管壳式换热器分别作为预热、蒸发和过热器，管程和壳程流速可控，类似于常规火电中的直流锅炉，能够实现较大范围内的变负荷运行，满足了需要在大范围内进行变负荷运行的机组要求；
(2)本发明在采用三段管壳式换热器基础上，在蒸发器出口设置汽包，再通过设计让蒸发器出口为汽水混合物，可以通过汽包的排污作用进行排污，有效防止了换热器内水垢的形成，影响换热器换热效果；
(3)本发明通过从汽包抽取饱和水对除氧器给水进行预热至230°C，防止熔盐在蒸发器内凝固；同时，由于从汽包抽取的饱和水在高负荷状态全部进入到蒸发器中加大了蒸发器水侧流量，增加了蒸发器水侧对流换热系数，提高了蒸发器的蒸发能力；
(4)本发明通过采用在过热器入口和蒸发器入口分别引入热熔盐，在通过热熔盐分配调节阀的调节功能来改变进入到过热器中熔盐的量，实现在不同工况均能产生合格蒸汽，满足汽轮机不同负荷下正常运行；
(5)本发明中，整个系统结构相对紧凑和简单，通过巧妙结合直流锅炉和釜式蒸发器的优点，设计出了一个可在较大范围内进行变负荷操作的熔盐蒸汽发生系统，系统稳定、可靠、易于控制。
[0016]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例1提供的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统的结构不意图；
图2为本发明实施例2提供的另一可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统结构示意图。
具体实施例
[0018]实施例一
本实施例提供了一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，如图1所示，其包括:
除氧器1、给水泵2、预热器4、蒸发器5、汽包6、过热器7、热盐罐12、热盐泵14与冷盐罐15 ;其中，水工质按顺序通过除氧器1、给水泵2、预热器4、蒸发器5、汽包6与过热器7 ；熔盐工质按顺序通过热盐罐13、热盐泵14、过热器7、蒸发器5、预热器4与冷盐罐15 ；
水工质与熔盐工质依次在预热器4、蒸发器5和过热器7中逐步换热产生过热蒸汽，过热蒸汽进入喷水减温器8进行喷水减温后流入汽轮机9并推动汽轮机9做功，汽轮机9带动发电机10发电；
其中，汽包6通过一循环泵3将汽包6中的饱和水与给水泵2的给水混合后进入预热器4 ;蒸发器5进出口之间设有一蒸发器旁路调节阀101，用于调节流经蒸发器5的饱和水量；过热器7进出口之间设有一热盐分配调节阀102，用于调节流经过热器7的熔盐量。
[0019]本实施例做功之后的过热蒸汽依次经凝汽器11、凝汽水泵12后与除氧器I连接。
[0020]本实施例中热盐罐13中的热盐通过热盐泵14流入换热管道与各换热器换热的；本实施例中，预热器4、蒸发器5和过热器7采用U型管式管壳换热器，其中，熔盐工质走壳程，水工质走管程，熔盐工质和水工质形成总体逆流换热。当然本发明还可以采用其它种类换热器代替U型管式管壳换热器，本实施例仅为本发明的一较佳实施方式。
[0021]本实施例通过减小蒸发器旁路调节阀101的开度与热盐分配调节阀102的开度，增加汽轮机9的负荷；通过增大蒸发器旁路调节阀101的开度与热盐分配调节阀102的开度实现减小汽轮机9的负荷。当汽轮机9需要运行最低负荷时，蒸发器旁路调节阀101全开，进入蒸发器5的饱和水量减少，部分饱和水进入汽包6 ;同时，热盐分配调节阀102全开，进入过热器4的熔盐量减少；
当汽轮机需要运行最高负荷时，蒸发器旁路调节阀101全关，全部饱和水进入蒸发器5进行换热；同时，热盐分配调节阀102全关，热熔盐流入过热器7 ;
当汽轮机9从最低负荷向最高负荷切换时，蒸发器旁路调节阀101的开度逐渐减小，进入汽包6的饱和水减少，进入蒸发器5的饱和水增多；同时，热盐分配调节阀102的开度逐渐减小，较多的热盐流入过热器7，使得熔盐蒸汽发生系统的换热能力增强；
当汽轮机9从最高负荷向最低负荷切换时，蒸发器旁路调节阀101的开度逐渐增大，进入汽包6的饱和水增多，进入蒸发器5的饱和水减少；同时，热盐分配调节阀102的开度逐渐增大，较少的热盐流入过热器7，使得熔盐蒸汽发生系统的换热能力减弱。当然本发明的调节方式并不局限于本实施例，本发明提供的汽轮机运行负荷可以在最高负荷与最低负荷之间的两个负荷值之间切换调节。
[0022]本实施例所述最低负荷为汽轮机额定负荷的30%的进汽要求进行设计，所述最高负荷为汽轮机额定负荷的100%进汽要求进行设计。当然本发明最低负荷与最高负荷的设定值并不局限于本实施例，本实施例仅为本发明的一较佳实施方式。
[0023]实施例二
本实施例提供了一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，如图2所示，其包括:
除氧器1、给水泵2、预热器4、蒸发器5、汽包6、过热器7、热盐罐12、热盐泵14与冷盐罐15 ;其中，水工质按顺序通过除氧器1、给水泵2、预热器4、蒸发器5、汽包6与过热器7 ；熔盐工质按顺序通过热盐罐13、热盐泵14、过热器7、蒸发器5、预热器4与冷盐罐15 ；
水工质与熔盐工质依次在预热器4、蒸发器5和过热器7中逐步换热产生过热蒸汽，过热蒸汽进入喷水减温器8进行喷水减温后流入汽轮机9并推动汽轮机9做功，汽轮机9带动发电机10发电；
其中，汽包6通过一循环泵3将汽包6中的饱和水与给水泵2的给水混合后进入预热器4 ;蒸发器5进出口之间设有一蒸发器旁路调节阀101，用于调节流经蒸发器5的饱和水量；过热器7进出口之间设有一热盐分配调节阀102，用于调节流经过热器7的熔盐量；
其还包括:水吸热器17，其入口与给水泵2连接，出口与汽包6连接，水吸热器17对其中的水工质加热产生饱和水蒸气供给汽包6 ；
熔盐吸热器18，其入口与冷盐罐15连接，其出口与热盐罐13连接，熔盐吸热器18通过对其中的低温熔盐加热产生高温熔盐并将所述高温熔盐通入热盐罐13 ；
其中水吸热器17与熔盐吸热器18通过太阳能镜场聚焦后的太阳能加热。
[0024]本实施例中，水吸热器17通过定日镜场19A加热，熔盐吸热器18通过定日镜场19B加热。汽包6还通过一循环泵3与预热器4连接。
[0025]本实施例中热盐罐13中的热盐通过热盐泵14流入换热管道与各换热器换热的；本实施例中，预热器4、蒸发器5和过热器7采用U型管式管壳换热器，其中，熔盐工质走壳程，水工质走管程，熔盐工质和水工质形成总体逆流换热。当然本发明还可以采用其它种类换热器代替U型管式管壳换热器，本实施例仅为本发明的一较佳实施方式。
[0026]本实施例通过减小蒸发器旁路调节阀101的开度与热盐分配调节阀102的开度，增加汽轮机9的负荷；通过增大蒸发器旁路调节阀101的开度与热盐分配调节阀102的开度实现减小汽轮机9的负荷。本实施例做功之后的过热蒸汽依次经凝汽器11、凝汽水泵12后与除氧器I连接。
[0027]本实施例中，预热器4和蒸发器5按照汽轮机额定负荷的30%进汽要求进行设计，过热器7按照汽轮机额定负荷的100%进汽要求进行设计。当然本发明提供的预热器4、蒸发器5以及过热器7可以按照汽轮机额定负荷的其它百分值进行设置，本发明并不做限制，本实施例仅为本发明的一较佳实施方式。
当汽轮机需要运行额定负荷的30%时，所述蒸发器旁路调节阀101全开，部分饱和水进入汽包6，蒸发器5出口为汽水混合物，含水量为20%，含汽量刚好等于给水泵2的给水量，也等于汽轮机9的30%负荷下的进气量，维持汽包6液位平衡，由于蒸发器5出口为汽水混合物，水中所含矿物质离子可随水分带出，有效防止了矿物质在蒸发器5内累积，形成水垢，影响蒸发器5的蒸发换热，来自蒸发器5的汽水混合物在汽包6中进行充分的汽水分离，后再进入到过热器7中换热形成过热蒸汽。同时，热盐分配调节阀102全开，较少的热盐流经过热器7，过热器水侧和熔盐侧均维持较小的流速，出口过热蒸汽维持较高的过热度，此时的过热蒸汽在进入汽轮机前需要利用喷水减温器进行喷水减温，以防止进气温度过闻。
[0028]当汽轮机需要运行额定负荷的100%时，蒸发器旁路调节阀101全关，全部饱和水进入蒸发器5进行换热，蒸发器5出口为汽水混合物，含水量约为50%，含汽量刚好等于给水泵2的给水量，也等于汽轮机9满负荷下的进气量，维持汽包液位平衡；同时，热盐分配调节阀102全关，所有热盐流入过热器7，使得蒸发器5中水侧流速大幅增加，熔盐侧的流速也会增加，从而整体提高了蒸发器5的对流换热系数，满足100%负荷下的产汽能力。来自蒸发器5的汽水混合物在汽包6中进行充分的汽水分离，后再进入到过热器7中进行换热形成过热蒸汽，此时的过热蒸汽则不需要利用喷水减温器8进行喷水减温。
[0029]当汽轮机从额定负荷的30%向额定负荷的100%切换时，蒸发器旁路调节阀101的开度逐渐减小，进入汽包6的饱和水减少，进入蒸发器5的饱和水增多；同时，所述热盐分配调节阀102的开度逐渐减小，较多的热盐流入过热器7，通过两方面的共同作用，使得熔盐蒸汽发生系统的换热能力增强，满足不断增加的汽轮机9的进气量和过热度的要求。
[0030]当汽轮机从额定负荷的100%向额定负荷的30%切换时，所述蒸发器旁路调节阀101的开度逐渐增大，使得进入汽包6的饱和水增多，进入蒸发器5的饱和水减少；同时，所述热盐分配调节阀102的开度逐渐增大，使得较少的热盐流入过热器7，通过两方面的共同作用，使得熔盐蒸汽发生系统的换热能力减弱，满足不断减少的汽轮机9的进气量和过热度的要求。
[0031]实施例三
如图2所示，一种可在全参数范围内进行变负荷运行的塔式太阳能热发电系统，该系统包括除氧器1、给水泵2、熔盐蒸汽发生系统、汽轮机9、发电机10、凝汽器11、凝汽水泵12、热盐罐13、热盐泵14、冷盐罐15、冷盐泵16、水吸热器17、熔盐吸热器18、一号镜场19A、二号镜场19B及相互连通的管道。其中，熔盐蒸汽发生系统还包括循环泵3、预热器4、蒸发器5、汽包6、过热器7、喷水减温器8、蒸发器旁路调节阀101和热盐分配调节阀102。
[0032]当定日镜镜场上方没云时，除氧器I除氧后的水经给水泵2升压后，进入到吸热塔顶部的水吸热器17内，水吸热器17内的水工质经吸收一号镜场19A聚焦后的太阳能变成饱和蒸汽，然后进入到汽包6。冷盐泵16将低温熔盐输送至熔盐吸热器18中，经二号镜场19B聚焦后的太阳能加热成高温熔盐，后回到热盐罐13中存储起来。其中部分热熔盐经热盐泵14输送至熔盐蒸汽发生系统中进行换热。熔盐蒸汽发生系统产生的饱和蒸汽和水吸热器17产生的饱和蒸汽在汽包6中合并，后由过热器7过热形成过热蒸汽，产生的过热蒸汽刚好能够满足汽轮机以100%负荷发电，后经喷水减温器8喷水减温后进入汽轮机推动汽轮机发电进入到汽轮机9做功，带动发电机10发电。汽轮机9的排汽在凝汽器11中冷凝；冷凝水从凝结水泵12出来后再进入到除氧器1，完成一个光热发电循环。
[0033]当定日镜镜场发生云层遮挡时，水吸热器17无法产生其负责提供的饱和水蒸汽，这时，通过加大熔盐蒸汽发生系统的给水量，并同时加大循环泵3的循环量，减小蒸发器旁路调节阀101的开度，减小热盐分配调节阀102的开度，使得蒸发器5负责全部产生满足汽轮机100%负荷运行的全部蒸汽，并由过热器7进行过热达到满足汽轮机运行要求的过热度。从而，即使定日镜镜场上方出现云层遮挡，水吸热器17无法提供饱和蒸汽的情况下，也可以通过熔盐蒸汽发生系统的变负荷运行来产生满足汽轮机运行的过热蒸汽，有效防止了因云层遮挡而导致的汽轮机停机。
[0034]当晚间没有太阳光照射时，将热盐罐13中的存储高温熔盐通过热盐泵14泵入熔盐蒸汽发生系统与来自除氧器I的给水进行换热，根据需求将给水泵2的给水量、循环泵3的循环量、蒸汽发生器旁路调节阀101的开度和热盐分配阀102的开度调节到预定值，产生满足汽轮机预定运行的负荷要求，从而实现熔盐的储热发电。
[0035]本发明的有益效果是:
本发明的预热器、蒸发器和过热器均采用三段管壳式换热器分别作为预热、蒸发和过热器，管程和壳程流速可控，类似于常规火电中的直流锅炉，能够实现较大范围内的变负荷运行，满足了需要在大范围内进行变负荷运行的机组要求；
本发明在采用三段管壳式换热器基础上，在蒸发器出口设置汽包，再通过设计让蒸发器出口为汽水混合物，可以通过汽包的排污作用进行排污，有效防止了换热器内水垢的形成，影响换热器换热效果；
本发明通过从汽包抽取饱和水对除氧器给水进行预热至230°C，防止熔盐在蒸发器内凝固；同时，由于从汽包抽取的饱和水在高负荷状态全部进入到蒸发器中加大了蒸发器水侧流量，增加了蒸发器水侧对流换热系数，提高了蒸发器的蒸发能力；
本发明通过采用在过热器入口和蒸发器入口分别弓I入热熔盐，在通过热熔盐分配调节阀的调节功能来改变进入到过热器中熔盐的量，实现在不同工况均能产生合格蒸汽，满足汽轮机不同负荷下正常运行；
本发明中，整个系统结构相对紧凑和简单，通过巧妙结合直流锅炉和釜式蒸发器的优点，设计出了一个可在较大范围内进行变负荷操作的熔盐蒸汽发生系统，系统稳定、可靠、易于控制。
[0036]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，包括: 除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包、过热器、热盐罐、热盐泵与冷盐罐；其中，水工质按顺序通过除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包与过热器；熔盐工质按顺序通过热盐罐、热盐泵、过热器、蒸发器、预热器与冷盐罐； 水工质与熔盐工质依次在预热器、蒸发器和过热器中逐步换热产生过热蒸汽，所述过热蒸汽进入喷水减温器进行喷水减温后流入汽轮机并推动汽轮机做功，所述汽轮机带动发电机发电； 其中，所述汽包通过一循环泵将所述汽包中的饱和水与给水泵的给水混合后进入所述预热器；所述蒸发器进出口之间设有一蒸发器旁路调节阀，用于调节流经所述蒸发器的饱和水量；所述过热器进出口之间设有一热盐分配调节阀连接，用于调节流经所述过热器的熔盐量。
2.如权利要求1所述的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，所述预热器、蒸发器和过热器均采用U型管式管壳换热器，其中，熔盐工质走壳程，水工质走管程，熔盐工质和水工质形成总体逆流换热。
3.如权利要求1所述的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，做功之后的过热蒸汽依次经凝汽器、凝汽水泵后与所述除氧器连接。
4.如权利要求1所述的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于， 其通过减小所述蒸发器`旁路调节阀的开度与所述热盐分配调节阀的开度，增加汽轮机的负荷； 通过增大所述蒸发器旁路调节阀的开度与所述热盐分配调节阀的开度实现减小汽轮机的负荷。
5.如权利要求4所述的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于， 当汽轮机需要运行最低负荷时，所述蒸发器旁路调节阀全开，进入蒸发器的饱和水量减少，部分饱和水进入汽包；同时，所述热盐分配调节阀全开，进入过热器的熔盐量减少；当汽轮机需要运行最高负荷时，所述蒸发器旁路调节阀全关，全部饱和水进入蒸发器进行换热；同时，所述热盐分配调节阀全关，所有热熔盐流入过热器； 当汽轮机从最低负荷向最高负荷切换时，所述蒸发器旁路调节阀的开度逐渐减小，进入汽包的饱和水减少，进入蒸发器的饱和水增多；同时，所述热盐分配调节阀的开度逐渐减小，较多的热盐流入过热器，使得熔盐蒸汽发生系统的换热能力增强； 当汽轮机从最高负荷向最低负荷切换时，所述蒸发器旁路调节阀的开度逐渐增大，进入汽包的饱和水增多，进入蒸发器的饱和水减少；同时，所述热盐分配调节阀的开度逐渐增大，较少的热盐流入过热器，使得熔盐蒸汽发生系统的换热能力减弱。
6.如权利要求5所述的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，所述最低负荷为汽轮机额定负荷的30%的进汽要求进行设计，所述最高负荷为汽轮机额定负荷的100%进汽要求进行设计。
7.—种可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，包括:除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包、过热器、热盐罐、热盐泵与冷盐罐；其中，水工质按顺序通过除氧器、给水泵、预热器、蒸发器、汽包与过热器；熔盐工质按顺序通过热盐罐、热盐泵、过热器、蒸发器、预热器与冷盐罐； 水工质与熔盐工质依次在预热器、蒸发器和过热器中逐步换热产生过热蒸汽，所述过热蒸汽进入喷水减温器进行喷水减温后流入汽轮机并推动汽轮机做功，所述汽轮机带动发电机发电； 其中，所述汽包通过一循环泵将所述汽包中的饱和水与给水泵的给水混合后进入所述预热器；所述蒸发器进出口之间设有一蒸发器旁路调节阀，用于调节流经所述蒸发器的饱和水量；所述过热器进出口之间设有一热盐分配调节阀连接，用于调节流经所述过热器的熔盐量; 其还包括:水吸热器，其入口与所述给水泵连接，出口与所述汽包连接，所述水吸热器对其中的水工质加热产生饱和水蒸气供给所述汽包； 熔盐吸热器，其入口与所述冷盐罐连接，其出口与所述热盐罐连接，所述熔盐吸热器通过对其中的低温熔盐加热产生高温熔盐并将所述高温熔盐通入所述热盐罐； 其中所述水吸热器与熔盐吸热器通过太阳能镜场聚焦后的太阳能加热。
8.如权利要求7所述的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，所述预热器、蒸发器 和过热器均采用U型管式管壳换热器，其中，熔盐工质走壳程，水工质走管程，熔盐工质和水工质形成总体逆流换热。
9.如权利要求7所述的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，其通过减小所述蒸发器旁路调节阀的开度与所述热盐分配调节阀的开度，增加汽轮机的负荷； 通过增大所述蒸发器旁路调节阀的开度与所述热盐分配调节阀的开度实现减小汽轮机的负荷。
10.如权利要求7所述的可在全参数范围内变负荷运行的熔盐蒸汽发生系统，其特征在于，当定日镜镜场上方没云时，除氧器除氧后的水经给水泵升压后，进入到吸热塔顶部的水吸热器内，水吸热器内的水工质经吸收一号镜场聚焦后的太阳能产生饱和蒸汽；冷盐泵将低温熔盐输送至熔盐吸热器中，经二号场聚焦后的太阳能加热成高温熔盐，后回到热盐罐中存储起来；其中部分热熔盐经热盐泵输送至熔盐蒸汽发生系统中进行换热；熔盐蒸汽发生系统产生的饱和蒸汽和水吸热器产生的饱和蒸汽在蓄热器中并汽，后由过热器过热形成过热蒸汽，后经喷水减温器喷水减温后进入汽轮机推动汽轮机发电进入到汽轮机做功，带动发电机发电； 汽轮机的排汽在凝汽器中冷凝；冷凝水从凝结水泵出来进入到除氧器，完成一个光热发电循环； 当定日镜镜场发生云层遮挡或无晚间无太阳光照时，水吸热器无法提供饱和水蒸汽，通过加大熔盐蒸汽发生系统的给水量，并同时加大循环泵的循环量，减小蒸发器旁路调节阀的开度，减小热盐分配调节阀的开度，使得蒸发器提供全部饱和蒸汽，并由过热器进行过热，后经喷水减温器喷水减温后进入汽轮机推动汽轮机发电进入到汽轮机做功，带动发电机发电；汽轮机的排汽在凝汽器中冷凝；冷凝水从凝结水泵出来进入到除氧器，完成一个光热发电循环。
【文档编号】F22B1/06GK103511208SQ201310439279
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】余志勇, 周楷, 唐亚平, 黄文君, 徐能, 周慧, 田军, 陈武忠 申请人:青海中控太阳能发电有限公司