具有加压传热流体系统的太阳能接收器设备的制作方法

本发明涉及捕集系统(trappingsystem)，以用于从过压系统喷射的热熔盐液滴(hotmoltensaltdroplet)，该捕集系统可适于在太阳能接收器设备中使用，该太阳能接收器以熔盐(moltensalt)作为传热流体，其中，要避免这种液滴喷射。
背景技术：
：在csp太阳能接收器塔技术中，通常用熔盐传热流体，该熔盐通常以290℃进入太阳能接收器管，并以565℃离开。必须使用压力释放阀(prv)以避免熔盐入口和出口罐中的空气过压。在过压的情况下，prv打开并且空气离开进入到大气中。此外，随着空气流出到大气，一些热的熔盐液滴可能被携带离开。这些热的熔盐液滴可能引起问题甚至对人和装备来说是危险的。目前，提供用于避免这些熔盐喷射的技术是挑战性的。在现有技术中，没有已知或计划的装备克服这种具体且严重的问题。文献us6,701,711b1公开了一种空气分离器，该空气分离器设置在太阳能发电设施上的接收器热交换器上。在热交换器的出口处，作为典型的t形分离器的空气分离器移除夹带在通过接收器提供的熔盐的流中的空气。空气分离器具有位于接收器热交换器下游的入口和通过下降管连接到热存储罐的出口，从而将熔盐的流供应到该热存储罐。空气分离器还连接到属于流动通气系统的另一个管，以便释放来自热交换器的熔盐流中夹带的空气。该系统还包括连接到熔盐保持容器的压力释放阀。文献us2013/0056081a1涉及一种用于输送盐熔体的管线系统，该管线系统包括能够从太阳能熔体去除惰性气体的释放阀。为此，除了该释放阀之外还提供了相分离器。在相分离器中，将气体与盐熔体分离，然后可通过释放阀去除气体。文献us3,438,722a涉及一种用于从热燃烧气体中去除硫化合物的方法。废气通过管道进入到吸收器单元，该吸收器单元通常由五个平行布置的不锈钢旋流喷雾塔组成，这些塔是适当地隔热的。废气在吸收器的基部切向地进入并以约20英尺/秒的速度向上行进。它与熔融碳酸盐的喷雾逆流地接触，该熔融碳酸盐的喷雾通过位于吸收器塔的基部上方的喷雾分配器排出。在接触熔融碳酸盐喷雾之后，脱硫的废气流经分配器到位于吸收器塔上部区段的线除雾器中。除雾器用于从废气中去除夹带的含盐液滴。文献wo2014/039641a2公开了一种熔盐核反应堆，该熔盐核反应堆包括多个热交换器，这些热交换器用于将热量从含有该熔融燃料盐的初级环路传递到次级环路。在熔盐反应器中，燃料盐中存在的氚可穿过热交换器迁移，导致次级环路的氚污染。在本文献中，在反应器容器中包括覆盖气体系统，该覆气体系统用于调节系统压力并在事故情形或其他情形或应用中充当压力释放阀。除雾器将覆盖气体区域与熔盐分离，该除雾器由填充有组装有金属网、线或其他构造的管或一组管组成。形成网、线或其他构造的金属可以是具有高镍含量的钢合金。文献jp2013-199926a旨在提供水垢收集器以及具有这种水垢收集器的锅炉，该水垢收集器能通过用简单的结构来分离混合在蒸汽线中的水垢来防止涡轮机或排水线的故障。所述水垢收集器设置在蒸汽流动的蒸汽管内并收集水垢，该水垢收集器包括：蒸汽入口部，引导来自水平方向的蒸汽；收集部，沿着从蒸汽入口部引导的蒸汽的流动方向设置在延伸线上，以阻塞蒸汽并收集水垢；以及蒸汽出口，设置在蒸汽入口部与收集部之间，沿着蒸汽相对于延伸线转向的方向流出蒸汽。文献jps56-144720a旨在通过利用气体和粉尘的轨道在管线的弯曲部处由于二者之间的比重的差异而分开的事实来消除热应变的影响，从而减小压力损失并且提高效率。粉尘去除装置由具有弯曲部的管线、在直管部的延伸线上突出的连通管、连接到连通管的向下竖直部的粉尘接收装置、用于取出积聚在粉尘接收装置中的粉尘的粉尘排出管和常开阀构成。上述连通管的内直径d1相对于管线的内直径d0设置，使其满足公式0.35≤d1/d0≤0.8，并且进一步地，粉尘接收装置的交叉面积设置为所述连通管的交叉面积的两倍或更大。因此，当通过连通管的气流进入到粉尘接收装置中时，气流的流速以与连通管和粉尘接收装置的交叉面积成反比的关系减小，积聚的粉尘不会返回到管通道。发明目的本发明旨在提供一种捕集系统，该捕集系统用于避免热熔盐流或液滴喷射到大气中。在csp太阳能接收器设施塔的情况中，该系统应具体设计为至少捕获在200米的自由降落后不能冷却到50℃以下的所有热熔盐液滴。具体地，本发明还旨在提供一种用于捕获至少0.25mm直径的熔盐液滴的系统。技术实现要素：本发明的一个方面涉及一种太阳能接收器传热加压流体系统，其配备有释放阀和捕集装置，该捕集装置用于从由压力释放阀释放的加压气体中分离液滴并且用于捕获所述液滴，在使用中，所述捕集装置包括：-水平管；-液体捕集元件，从水平管延伸并且能够捕获分离的液滴；-竖直排气管，基本上以垂直的方式连接到水平管，并且具有敞开端以用于将由压力释放阀释放的气体在大气中排放；水平管由第一连接器件和第二连接器件设置，第一连接器件用于在第一端处可移除地连接到压力释放阀，第二连接器件用于在第二端处可移除地连接到液体捕集元件，竖直排气管在能可移除地连接到压力释放阀的第一端与能可移除地连接到液体捕集元件的第二端之间连接到水平管。根据本发明的进一步实施例，太阳能接收器传热加压流体系统还受限于以下特征中的一个或它们的合适的组合：-竖直排气管与水平管的连接形成弯曲部；-竖直排气管具有至少0.5m的长度；-水平管的长度与液体捕集元件的长度之比在2到6之间；-液体捕集元件的长度/直径之比在1.5到6之间；-液体捕集元件包括盖，该盖包围线网，线网能够捕获分离的液滴；-线网由不锈钢制成，其中，线直径在0.15mm到0.35mm之间，并且组装密度在100kg/m3到250kg/m3之间；-线网由304l或316l等级的不锈钢制成；-线网由线网保持器维持在盖的内部；-传热流体为熔盐或熔盐、液态钠或热油的混合物，并且其中，加压气体为空气。本发明的第二方面涉及聚光太阳能发电设施或csp，优选地，支撑塔式的太阳能接受器，其包括如上文所述的太阳能接收器传热加压流体系统。附图说明图1是根据本发明的一个实施例的盐捕集装置的立体图，其连接到压力释放阀。图2是图1的盐捕集装置的正视图，其连接到压力释放阀。图3示出了根据本发明的盐捕集系统的盐捕集元件的详细的截面图。图4和图5示出了数值模拟的结果，其中，熔盐颗粒被随机地喷射到本发明的盐捕集模型的计算区域的输入线上(方案b和e分别对应于输入液滴的数量等于100)。在盐捕集装置的三个区域中指出了气流的速度。参考标号1盐捕集元件2压力释放阀3竖直排气管4水平管5线网6线网保持器7盖8a、8b连接器件具体实施方式本发明涉及一种太阳能接收器传热加压流体系统，其配备有如图1所示的盐捕集装置。该盐捕集装置包括盐捕集元件1以及竖直排气管3，盐捕集装置在水平管4的一端处从水平管延伸，竖直排气管3向大气自由地敞开并且基本上垂直地连接到水平管4。盐捕集装置设计为通过在水平管的与盐捕集元件1相背对的一端处将水平管4附接到压力释放阀2而被连接到压力释放阀。优选地，盐捕集元件1包括盖7，使得线网5由线网保持器6保持在盖的内部。线网5优选地由不锈钢制成，优选304l或316l(钼不锈钢)，其中线直径在0.15mm到0.35mm之间，并且优选为0.28mm，以及组装密度(packingdensity)在100kg/m3到250kg/m3之间，并且优选为140kg/m3。装置的其他部分也优选由不锈钢制成。捕集装置的工作原理是基于气流方向的快速变化。在熔盐液滴捕集系统的入口处，熔盐液滴和加压空气的混合流来自压力释放阀2。由于两种流体之间的密度差异，熔盐液滴通过惯性进入到水平管4中并且与释放到竖直管3中的气流分离开。然后，熔盐液滴将在盐捕集元件1的线网5中被捕获。而空气将在排气管3的敞开端处流动到大气中。为了最佳运行，水平管4的长度在2m到3m之间。优选地，竖直排气管3的最小长度在0.5m到1m之间。在优选实施例中，盐捕集元件1所具有的长度在0.75m到1.50m之间，所具有的直径在25cm到50m之间。示例图4和图5示出了对根据本发明的装置进行不同模拟的结果。在这些模拟中，假设熔盐颗粒随机地喷射到本发明的盐捕集模型的计算区域的输入线上(模拟条件还受制于某些几何上和物理上的假设)。在数字模型中，当在静态模式中建立气流时，发生熔盐颗粒的喷射。颗粒受制于压力(阻力)、重力和惯性力。这些颗粒的初始速度等于空气在区域的入口处的速度并且方向与管的轴线对准(设想为约309m/s)。熔盐颗粒的直径尺寸在0.25mm到6mm之间。颗粒的密度和数量根据6组不同的构造变化，如表格1中所示。喷射abcdef温度[℃]242242242494494494密度[kg/m3]193619361936177617761776数量[-]2010020020100200表格1在表格2中示出了阀的出口处的空气的性质，在表格3中示出了熔盐的热学性质。空气温度[℃]242.1粘度苏色兰定律(sutherland’slaw)速度[m/s]310普朗特数0.72表格2表格3图4和图5所示的结果分别对应于方案b和方案e，其中，具有100个熔盐液滴(其他方案的结果未示出)。结果显示液滴的密度和数量对捕集装置的工作影响微小。液滴的惯性(310m/s)给予它们直线的轨迹。该直线轨迹几乎不受气流线和重力的影响。当前第1页12