一种熔盐储热装置及光热发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及光热发电技术领域，尤其涉及一种熔盐储热装置及光热发电系统。


背景技术：

2.光热发电是集清洁发电、大规模环保储能为一身的可再生能源发电方式，具有电力输出稳定、可靠、且调节灵活等特性，但太阳能也具有间歇性的特性、受天气影响较大，所以延长光热电站的运行时间，增加光热发电的稳定及灵活性具有重要的作用。
3.然而现有的光热发电系统由于受到地域及天气的影响，造成光热电站不能长时间连续运行，即产生光热发电机组启停频繁、长时间低负荷运行等一系列问题，造成汽轮机的使用寿命，热经济性降低。
4.如图1所示的现有的光热发电系统主要包括以下三个系统：
5.(1)集热系统，所述集热系统包括集热镜场；
6.(2)储热系统，所述储热系统包括储存高温熔盐的热罐、储存低温熔盐的冷罐、过热器、蒸发器及预热器，所述热罐连接集热镜场的出口，所述冷罐连接所述集热镜场的入口，所述热罐与所述冷罐之间通过管道依次连接所述过热器、所述蒸发器及所述预热器；
7.(3)汽轮机系统，汽轮机系统包括汽轮机、发电机、加热器等部件；
8.光热发电系统的熔盐在集热系统和储热系统中循环，熔盐流经过热器、蒸发器及预热器换热后使水形成蒸汽流经汽轮机系统，而该储热系统中只有热罐、冷罐，而太阳直射辐射条件不一致，特别是白天和晚上有区别，故如何提高光热发电的运行时间是必须要面对的问题，提高光热发电的连续运行时间也就是增加对电需求的适应性、提高光热电站的热经济性、及增加光热电站调峰的灵活性。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提供一种熔盐储热装置，以延长光热发电系统的连续运行时间。
10.基于上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
11.一种熔盐储热装置，包括储存高温熔盐的热罐、储存低温熔盐的冷罐、过热器、蒸发器及预热器，所述热罐连接集热镜场的出口，所述冷罐连接所述集热镜场的入口，所述热罐与所述冷罐之间通过管道依次连接所述过热器、所述蒸发器及所述预热器，还包括中温罐，所述中温罐的入口通过管道连接所述集热镜场的出口，所述中温罐的出口与所述冷罐之间通过管道依次连接所述过热器、所述蒸发器及所述预热器。
12.无需改变原有的光热发电站的基础结构，在原有的热罐和冷罐的基础上再设置中温罐，通过中温罐和热罐中的熔盐流经过热器、蒸发器及预热器换热后使水形成蒸汽流经汽轮机系统，可以提高光热发电站的连续运行时间，避免启停频繁等问题，提高了光热电站的热经济性，稳定了电力输出，增加光热发电站调峰的灵活性。
13.作为进一步的方案，所述熔盐储热装置还包括温度流量控制器，所述温度流量控制器设于所述集热镜场的出口处，所述中温罐通过所述温度流量控制器连接所述集热镜场的出口。
14.温度流量控制器用于根据温度控制热罐与中温罐的流量比例，也可以根据温度的高低控制阀门，使阀门打开或关闭热罐入口或中温罐支路出口。
15.作为进一步的方案，所述熔盐储热装置还包括电加热器，所述电加热器设于所述中温罐中。
16.电加热器的作用为极端天气下防止中温罐内的熔盐凝固，保持熔盐凝结的最低温度。
17.作为进一步的方案，所述熔盐储热装置还包括测温装置及温度传感器，所述温度传感器均设置在所述集热镜场的出口管道上，所述测温装置用于测量所述温度传感器的温度。
18.通过温度的具体测量结果，更有利于熔盐储热装置的控制。
19.与上述熔盐储热装置对应的是一种光热发电系统，所述光热发电系统包括集热系统、储热系统、汽轮机系统，所述集热系统包括集热镜场，所述集热镜场连接储热系统，所述储热系统连接所述汽轮机系统，所述储热系统包括上述的熔盐储热装置。
20.作为进一步的方案，所述预热器包括一次预热器与二次预热器，所述二次预热器设于所述蒸发器与所述冷罐之间，所述汽轮机系统的出口设有外置式蒸汽冷却器，所述一次预热器设于所述外置式蒸汽冷却器与所述二次预热器之间、并与所述中温罐通过管道连接。
21.预热器包括一次预热器与二次预热器之后，可与外置式蒸汽冷却器组合形成三级预热，分别是外置式蒸汽冷却器、一级预热及二级预热，可最大限度地提高汽轮机系统与储热系统之间的效率，更充分利用余热和中温罐内熔盐热量，提高了整个光热发电系统的换热效率。
22.本实用新型所实现的有益效果：
23.本实用新型通过设置中温罐，无需改变原有的光热发电站的基础结构，通过中温罐和热罐共同为汽轮机的稳定运行提供热源，可以提高光热发电站的运行时间，避免启停频繁等问题，提高了光热电站的热经济性，稳定了电力输出，增加光热发电站调峰的灵活性。
附图说明
24.图1为现有技术中的光热发电系统；
25.图2为本实用新型的光热发电系统。
26.其中：1集热镜场，2冷罐，3、高压加热器，4、高压加热器，5高压加热器，6除氧器，7、低压加热器，8、低压加热器，9、低压加热器，10低压加热器，11疏水冷却器，12发电机，13、中低压缸，14、高压缸，15再热器，16外置式蒸汽冷却器，17、一次预热器，18、二次预热器，19蒸发器，20、过热器，21、热罐，22、中温罐，23、温度流量控制器，24、阀门，25、测温装置，100、太阳。
具体实施方式
27.具体实施方式如下：
28.(1)如图2所示在热耗率验收工况下(turbine heat acceptance，tha),在tha100％时，太阳100直射辐射为(400-850w/m2)经过太阳能的集热镜场1收集热量。此时，集热镜场1出口管道内的出口温度经测温装置25监测，并传递到中温罐22进口前的温度流量控制器23中，调节进入到中温罐22的流量。太阳能直射辐射为400-850w/m2时在温度流量控制器23的调节下有1/5的熔盐进入到中温罐22中，4/5的熔盐进入到热罐21中。此时，热罐21提供主要的热量，热罐21分为两个支路其中一个流经再热器15对汽轮机14进行再热后回到蒸发器19与另一支路汇合；另一支路流经过热器20、蒸发器19、二次预热器18，在回流到冷罐2中。中温罐22出口分为两个支路，上支路阀门经测温装置25控制关闭；下支路流经一次预热器17对汽轮机回水进行加热，再返回到冷罐2中，冷罐中的熔盐在经集热镜场1重新进行加热进而循环工作。汽轮机高压缸14的第一级抽气主要部分进入到再热汽15中进行再热后送入到中低压缸13做功；另一部分进入高压加热器3；汽轮机高压缸第二级抽气进入到高压加热器4；中低压缸13第一级抽气经过外置式冷却器16进入到高压加热器5；最后进入到除氧器6。中低压缸13第二级抽气进入到低压加热器7；中低压缸13第三级抽气进入到低压加热器8；中低压缸13第四级抽气进入到低压加热器9；中低压缸13第五级抽气进入到低压加热器10；中低压缸13排汽进入到疏水冷却器11在流经低压加热器7、8、9、10进入到除氧器6。高压缸抽气及中低压缸抽气从除氧器6中流经高压加热器5、4、3，外置式冷却器16、一次预热器17，二次预热器18、蒸发器19、过热器20进入到高压缸14循环做功。
29.⑵
如图2所示太阳能直射辐射为(0-400w/m2)时经过集热镜场1收集的热量。汽轮机以tha50％工况运行。此时，集热镜场1出口管道内的出口温度经测温装置25监测，并传递到热罐21进口前的阀门使其阀门完全关闭，熔盐完全进入到中温罐22，中温罐上支路阀门完全开启以中温罐为热源，重复上述(1)循环过程。
30.⑶
如图2所示当太阳能直射辐射为(400-850w/m2)时，太阳100辐射的能量经集热镜场1出口管道内的出口温度经测温装置25监测，并传递到中温罐22进口前的温度流量控制器23中，调节进入到中温罐22的流量。太阳能直射辐射为400-850w/m2时在温度流量控制器23的调节下有1/5的熔盐进入到中温罐22中，4/5的熔盐进入到热罐21中。以热罐为主要热源，中温罐22为备用热源。按照常规全解耦运行模式的光热电站运行如图1所示，当太阳能直射辐射为0-400w/m2时热罐不足以维持汽轮机长时间运行，或只能低负荷运行以中温罐和热罐共同为热源维持汽轮机的稳定运行，启动电加热器提高中温罐内的熔盐温度，再重复上述(1)所述的循环运行。
31.最后需要说明的是，上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。