双源蒸汽发生系统的制作方法

本发明涉及太阳能热发电领域，特别是以熔融盐为传热工质的塔式光热电站、以导热油或熔盐为传热工质的槽式电站中。

背景技术：

当前，中国风电累计装机容量达到190gw，光伏累计装机容量超过125gw。而风光资源的间歇性，为其利用提出了很大的挑战。收纳这种随意性的可再生能源发电，会影响电网的稳定性。因此造成严重的弃风弃光问题。

搭配储热系统的太阳能热发电站不仅可以在融合多种可再生能源的多能互补系统中平抑输出，而且可以充当调峰电站，起到削峰填谷的作用。

本发明提出了一种槽式和塔式太阳能集热耦合的双源蒸汽发生系统，成功的解决了槽式太阳热发电系统集热温度低，循环效率低的缺点。同时，通过槽塔结合，有效降低了塔式集热场的面积，减少了塔式集热场的大气衰减损失和溢出损失，提高了塔式集热系统的效率。本发明将有效降低太阳能热发电初投资和运维成本，对太阳能热发电的商业化推广具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决太阳能热发电中上述问题，将槽式热发电和塔式热发电结合起来，应用到光热发电系统中，组成双源蒸汽发器系统，提供一种高效可商业化的槽塔结合光热电站双源蒸汽发生器系统。本发明的特征在于：来自高压加热器的230℃左右的给水进入预热器1，被来自槽式镜场(或高温储油罐10)的390℃导热油加热；加热到330℃左右接近饱和状态后，进入蒸发器4。进入蒸发器4、过热器3出口温度达到540℃，,进入汽轮机高压缸做功后进入再热器2温度达到540℃，进入汽轮机中压缸。蒸发器熔盐出口温度达到340℃上下。进入蒸汽发生器的熔盐在进口处进行分配，熔盐流量按照过热器和再热器的热负荷进行分配。在多云或阴雨天气，由塔式储热系统和槽式储热系统向蒸汽发生器系统供给热量，保持低负荷运行(最低可达25％tha工况运行)，根据储热时长、天气预测结果、用电负荷需求等因素制定合理的运行模式。

双源蒸汽发系统，利用槽式集热储热系统成本低、商业化程度高的优势，结合塔式熔盐光热发电系统聚光比高、工质工作温度高、发电效率高等特点，以槽塔结合的方式，降低了光热发电系统的投资成本，提高了运行安全稳定性，降低了运行维护成本。

附图说明

图1为双源蒸汽发系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构作进一步详细说明。

如附图所示，本发明一种双源蒸汽发生系统，包括给水加热器8，油水换热器(预热器)7，盐水换热器(蒸发器)4，盐汽换热器(过热器)3，盐汽换热器(再热器)2，循环水泵6，热盐罐1，冷盐罐5，热油罐8，冷油罐9。

从槽式集热场来的390℃在热油罐8中储存，或者进入油水换热器(预热器)7中加热给水。预热器7出口的油进入冷油罐9中储存或者直接进入槽式集热场；预热器出口被加热接近饱和状态的过冷水进入盐水换热器(蒸发器)4，被加热至饱和蒸汽后流出，进入盐水换热器(过热器)3，被加热到过热蒸汽后，进入汽轮机做功。来自塔式吸热器的高温熔盐进入热盐罐1或者直接进入蒸汽发生器系统加热蒸汽，与水换热后流出蒸汽发生器4进入冷盐罐5，或者直接进入塔式吸热器吸热。在蒸汽发生系统启动过程中，需要对蒸汽发生器系统进行预热，蒸发器4蒸汽出口阀门处于关闭状态，由于未产生蒸汽或蒸汽品质未达标，需要启动循环水泵，直到蒸汽发生器中产生高品质蒸汽，打开蒸汽阀门，使蒸汽流进过热器和再热器进行加热。

在夜间，槽式镜场和塔式镜场不工作，使用熔融盐储热系统和槽导热油储热系统中的储热工质对蒸汽发生器系统进行加热。由于夜间用电负荷较低，可使电站低负荷运行(最低可达25％tha工况运行)。在不同时段，可根据储热时长、天气预测结果、用电负荷需求等因素对电站制定合理的运行模式。

技术特征：

1.槽塔结合光热电站双源蒸汽发生系统包括：预热器、蒸发器、过热器、再热器，另外包括导热油储热系统和熔融盐储热系统。其特征在于：来自高压加热器的230℃左右的给水进入预热器，被来自槽式镜场(或槽式高温储油罐)的390℃导热油加热；加热到330℃左右接近饱和状态后，进入蒸发器，过热器，被来自塔式集热系统(或高温熔融盐储罐)的熔融盐加热，过热器出口温度达到540℃，进入汽轮机高压缸做功后进入再热器，再次加热到540℃进入汽轮机中压缸。蒸发器熔盐出口温度达到340℃进入蒸汽发生器的熔盐在进口处进行分配，熔盐流量按照过热器和再热器的热负荷进行分配。在多云或阴雨天气，由熔融盐储热系统和导热油储热系统向蒸汽发生器系统供给热量，保持低负荷运行(最低可达25％tha工况运行)，根据储热时长、天气预测结果、用电负荷需求等因素制定合理的运行模式。

2.如权利要求1所述的双源蒸汽发生器系统，在其工作过程中，由槽式镜场(或热储油罐)的390℃以下的导热油，进入预热器。由于给水流量和温度随机组运行工况的变化而变化，双源蒸汽发生系统充分利用了导热油介质低凝固点温度的特性，扩大了机组的变工况范围，有利用机组的深度调峰；利用槽式集热系统获取的热能作为蒸汽发生系统的低温热源，有效避免了为了追求高的循环效率，而迫使槽式集热系统运行在导热油的临界温度区域，导致导热油发生裂解变质，有效降低了导热油高温裂解的风险，提高了导热油工质的安全裕度。增加导热油的使用寿命，延长换油周期，降低维护成本。

3.如权利要求1所述的双源蒸汽发生器系统，在其工作过程中，由槽式镜场(或热储油罐)的390℃以下的导热油，进入预热器，由于导热油与熔融盐相比具有较低的凝固点温度，因此，与熔融盐塔式太阳能热发电系统相比，不需要设置蒸汽发生系统的启动加热器，有效避免了蒸汽发生系统启动阶段的电能消耗，节约了运维成本，同时简化了系统，节约投资成本。

4.如权利要求1所述的双源蒸汽发生器系统，在其工作过程中，由塔式集热器(或热盐罐)来的565℃熔盐，作为高温热源进入过热器、再热器和蒸发器。提高了热力循环的初参数，提高了热力循环效率，增加了发电量，有效降低了太阳能热发电的度电成本。蒸发器的出口熔盐温度在340℃。相对传统的塔式电站蒸汽发生器系统的熔盐出口温度提高了50℃，减小了吸热器内的换热温差，减小光热转换过程的火用损失。

5.如权利要求1所述，在双源蒸汽发生器系统中，分别在塔式集热系统和槽式集热系统中搭配熔盐储热系统和导热油储热系统。在多云或阴雨天气，由塔式储热系统和槽式储热系统向蒸汽发生器系统供给热量，保持低负荷运行(最低可达25％tha工况运行)，根据储热时长、天气预测结果、用电负荷需求等因素制定合理的运行模式。

技术总结
本发明公开了一种用于槽塔结合的太阳能光热电站的双源蒸汽发生系统，包括熔融盐储热系统，导热油储热系统和蒸汽发生系统。其中蒸汽发生系统包括再热器，过热器，蒸发器，预热器；熔融盐储热系统包括热盐罐和冷盐罐；导热油储热系统包括热油罐和冷油罐。熔融盐储热系统和导热油储热系统的设计负荷按照储热时长和其在系统中承担的热负荷进行匹配。此系统将槽式和塔式集热相结合，把塔式集热作为蒸汽发生器的高温热源，加热蒸汽发生器的高温段，把槽式集热作为低温热源，加热蒸汽发生系统的预热段。双源蒸汽发生系统减小整个换热系统的火用损失，提高了太阳能的利用效率，降低了太阳能热发电站的投资成本，提高运行安全性。

技术研发人员：徐二树;张强;杜小泽;王新宇
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2019.05.06
技术公布日：2020.11.06