一种分体移动式换热取热方法及光热发电系统与流程

本发明涉及光热发电技术领域，尤其涉及一种分体移动式换热取热方法及光热发电系统。

背景技术：

目前，光热发电厂的主要结构设计一般为：集热系统+储热系统+常规岛，常规岛主要包括汽轮机+发电机和相应的辅机系统，汽轮机为单台，集热系统(镜场)和储热系统位置固定不变，汽轮机通过管网系统与集热系统、常规岛相连接在一起。集热过程时，集热系统吸收阳光把热量通过储热介质(熔盐、导热油等)传给储热系统，取热过程时常规岛通过高压给水到储热系统中提取热量进行发电。

当光热发电厂的装机容量增大时，相应的集热系统的面积增大(等同于占地面积)，储热系统的体积增大但位置不变，汽轮机考虑到相对效率和循环热效率通常提高单机功率而不是增加汽轮机的数量。由此可知，增加光热发电厂的装机容量，首要的是增加镜场面积，当镜场规模到了一定程度的时候，储热系统位置固定不变的设计就会使得管网系统变得庞大和复杂。

对于塔式因为集热塔的高度限制，随着镜场面积的扩大，最终只能通过多个集热塔的方式来解决。这样使得集热塔和储热系统、常规岛和储热系统之间的距离变得很长，就不得不铺设很长的管网系统，使得集热过程和取热过程的运行控制、管网系统的检修维护变得非常复杂，管网系统的成本也会急剧增加。

对于槽式和菲涅尔式，随着镜场面积的扩大，集热器与常规岛的距离越来越大，同样会导致相同的运行控制、检修维护等问题。

产生上述问题的根源在于太阳光的能量密度低，当单台汽轮机容量提高到一定程度的时候，镜场为了满足发电功率和维持要求的发电时间，就不得不增大镜场的面积来获得足够多的集热功率，镜面面积增大但是储热系统的位置固定不变，相应的管网系统就只能随之不断增加，随之引起了上述一系列问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种分体移动式换热取热方法及光热发电系统，以解决现有技术中存在的增加管网布置复杂，成本高，且不利于后期维护维修的技术问题。

本发明提供一种分体移动式换热取热方法，包括以下步骤：

储热时，储热装置移动到集热系统位置，将集热系统中吸热升温的高温的储热介质存储到所述储热装置中；

取热时，储存有高温的储热介质的所述储热装置移动到常规岛位置，所述储热装置中存储的高温的储热介质输送至常规岛的取热设备中。

进一步的，所述取热设备完成取热后将低温的储热介质再次存储到所述储热装置中；

存储有低温的储热介质的所述储热装置移动到集热系统位置，所述存储装置中存储的低温的储热介质输送至集热系统中，将集热系统中吸热升温的高温的储热介质存储到所述储热装置中，重复循环储热、取热步骤。

本发明还提供一种光热发电系统，包括集热装置、可移动的储热装置及常规岛；

所述集热装置包括用于存储高温的储热介质的高温罐，所述储热装置包括至少一个存储仓及与所述存储仓连接的滑轨，所述常规岛包括汽轮机，所述汽轮机连接有取热装置；

所述存储仓通过所述滑轨于所述高温罐和所述取热装置之间滑动，用于将高温的储热介质由所述高温罐输送至所述取热装置中。

进一步的，所述集热装置还包括用于存储低温的储热介质的低温罐，所述存储仓通过所述滑轨于所述低温罐和所述取热装置之间滑动，用于将完成取热的低温的储热介质由所述取热装置送至所述低温罐中。

进一步的，所述存储仓用于存储并输送所述高温罐或所述低温罐于所述集热装置和所述取热装置之间移动；

所述存储仓和所述集热装置和所述取热装置之间通过传送装置连接，所述传送装置用于将所述高温罐或低温罐于所述存储仓上装卸。

进一步的，所述存储仓与所述高温罐和所述取热装置、所述存储仓与所述低温罐和所述取热装置通过能分离的输送装置连接。

进一步的，所述输送装置包括设于所述高温罐上的第一输出管道、设于所述存储仓上的第一输入管道和第二输出管道及设于所述取热装置上的第二输入管道；

所述第一输出管道和所述第一输入管道可插接连接用于输送储热介质，所述第二输出管道和所述第二输入管道可插接连接用于输送储热介质，所述第一输出管道和/或所述第一输入管道上、所述第二输出管道和/或所述第二输出管道上设有用于驱动传热介质流动的驱动泵。

进一步的，所述输送装置包括设于所述高温罐底部的第一出料口，设于所述存储仓顶部的第一进料口和底部的第二出料口及设于所述取热装置顶部的第二进料口；

所述第一出料口与所述第一进料口可对接用于输送储热介质，所述第二出料口和所述第二进料口可对接用于输送储热介质，所述第一出料口和所述第二出料口上设有流量调节阀。

进一步的，所述储热介质为砂工质或熔盐。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种分体移动式换热取热方法及光热发电系统，储热装置在集热装置和常规岛的取热装置之间移动，储热装置的存储仓起到存储及运输的作用，将储热介质于集热装置和取热装置往复运输。其优点在于：

1、解除了管网系统的制约，使得光热电站的设计更加灵活，无需考虑距离的问题，理论上可以无限扩充光热电站的装机容量；

2、取消管网系统的投资，采用费用低廉的轨道设计，降低光热电厂的建设成本；

3、取消管网系统，不再需要管网的检修维护工作，而轨道的检修维护成本很低，从而降低了运行成本；

4、运行控制上只有储热装置位置的移动，极大的简化了控制的复杂度和操作难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的分体移动式换热取热方法的流程框图；

图2为本发明提供的光热发电系统的一种结构示意图；

图3为本发明提供的光热发电系统的另一种结构示意图。

图中：

1、集热装置；2、储热装置；3、取热装置；4、滑轨；5、第一输出管道；6、第一输入管道；7、第二输出管道；8、第二输入管道；9、驱动泵；10、第一出料口；11、第一进料口；12、第二出料口；13、第二进料口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种分体移动式换热取热方法，包括以下步骤：

储热时，储热装置移动到集热系统位置，将集热系统中吸热升温的高温的储热介质存储到储热装置中；

取热时，储存有高温的储热介质的储热装置移动到常规岛位置，储热装置中存储的高温的储热介质输送至常规岛的取热设备中。

优选的，取热设备完成取热后将低温的储热介质再次存储到储热装置中；

存储有低温的储热介质的储热装置移动到集热系统位置，存储装置中存储的低温的储热介质输送至集热系统中，将集热系统中吸热升温的高温的储热介质存储到储热装置中，重复循环储热、取热步骤。

通过可移动的储热装置实现高温的储热介质和低温的储热介质在集热系统和取热装置之间移动，在光热发电系统中，无需再设置固定的储热装置，进而解除了彼此间管网连接的制约，当需要扩充光热电站的装机容量时，相应的增加镜场的面积，不涉及管网变得复杂的问题，使得光热电站的设计更加灵活。

取消复杂的管路设计，不仅简化了系统的结构，而且，可降低光热电厂的建设的投资成本以及后期维护维修的运行成本。同时，运行控制上只有操控储热装置位置的移动，极大的简化了控制的复杂度和操作难度。

如图2和图3所示，本发明还提供一种光热发电系统，包括集热装置1、可移动的储热装置2及常规岛；

集热装置1包括用于存储高温的储热介质的高温罐，储热装置2包括至少一个存储仓及与存储仓连接的滑轨4，常规岛包括汽轮机，汽轮机连接有取热装置3；

存储仓通过滑轨4于高温罐和取热装置3之间滑动，用于将高温的储热介质由高温罐输送至取热装置3中。

优选的，集热装置1还包括用于存储低温的储热介质的低温罐，存储仓通过滑轨4于低温罐和取热装置3之间滑动，用于将完成取热的低温的储热介质由取热装置3送至低温罐中。

储热装置2可移动，在集热系统和常规岛之间，可移动的储热装置2用于传输储热介质，可将集热系统处高温的储热介质输送至常规岛的取热设备中，也可将取热设备完成换热的低温的储热介质输送至集热系统，用于集热系统再次采集热能。

其中，常规岛的取热装置3用于完成储热介质与取热工质之间的热交换，取热装置3包括仓室，仓室用于存储储热介质，在仓室内设置有换热管路，取热工质在换热管路内流通，换热管路内的取热工质与储热介质进行热交换，从而升温取走热量。

一般情况下，取热装置3包括一个热存储室和一冷存储室，存储仓输送到的高温的储热介质输送给热存储室，之后热存储室内的高温的储热介质再输送给仓室，完成取热后，储热介质再由仓室输送到冷存储室；其中，热存储室、仓室及冷存储室之间，可采用倾倒、自重流动及泵驱动的方式流通储热介质；冷存储室内存储的低温的储热介质再输送给存储仓，存储仓移动，将低温的传热介质传输到集热系统，再次进行集热升温，如此循环。

存储仓用于存储并输送高温罐或低温罐于集热装置1和取热装置3之间移动；

存储仓和集热装置1和取热装置3之间通过传送装置连接，传送装置用于将高温罐或低温罐于存储仓上装卸。

在集热装置1处包括高温罐和低温罐，在常规岛的取热装置3处包括热存储室和冷存储室，使用时，可将高温罐、低温罐、热存储室和冷存储室设置为同样的规格罐体，罐体在集热装置1处采集高温的储热介质，之后，由传送装置输送至存储仓上，存储仓移动将罐体移动至取热装置3处，由该处的传送装置将罐体卸下，罐体内的高温的储热介质输送至取热装置3的仓室内，之后，空的罐体通过传送装置送至冷存储室所处位置，接收取热后的低温的储热介质，罐体集满低温的储热介质后，通过传送装置再次输送到存储仓内，由存储仓送至集热装置1的低温罐，低温的储热介质排空后，由传送装置将罐体输送至高温罐位置，进行高温的储热介质的收集，完成一次循环。

其中，传送装置可以为传送带和/或机械手等可移动罐体移动的设备。在循环过程中，可多个罐体同时循环工作，以提高工作效率。

存储仓与高温罐和取热装置3、存储仓与低温罐和取热装置3通过能分离的输送装置连接。其中，优选的，储热介质为可流动的储热介质，如，储热介质为砂工质或熔盐。

具体的输送装置的结构为：

如图2所示，输送装置包括设于高温罐上的第一输出管道5、设于存储仓上的第一输入管道6和第二输出管道7及设于取热装置3上的第二输入管道8；

第一输出管道5和第一输入管道6可插接连接用于输送储热介质，第二输出管道7和第二输入管道8可插接连接用于输送储热介质，第一输出管道5和/或第一输入管道6上、第二输出管道7和/或第二输出管道7上设有用于驱动传热介质流动的驱动泵9。

存储仓向高温罐移动，移动到位置后，第一输出管道5和第一输入管道6插接连接，启动第一输出管道5和/或第一输入管道6上的驱动泵9，驱动泵9将高温的储热介质输送至存储仓内，之后，驱动泵9停止工作，存储仓在滑轨4上滑动至取热装置3处，其中，取热装置3上的第二输入管道8设置在热存储室上，第二输出管道7与第二输入管道8插接连接，启动第二输出管道7和/或第二输出管道7上的驱动泵9，高温的储热介质输送至取热装置3的热存储室内，此时，完成高温的储热介质的传输。热存储室内的高温的储热介质进入仓室进行换热，取热完成后，低温的传热介质再输送至冷存储室。

其中，冷存储室与低温罐之间传输低温的储热介质的方法与上述原理相同，此处便不再一一赘述。

进一步的，还可以在第一输出管道5和第一输入管道6之间、第二输出管道7和第二输入管道8之间设置密封结构，避免散热漏气；还可设置相应的阀体，以实现各个通道的开关操作。

如图3所示，输送装置包括设于高温罐底部的第一出料口10，设于存储仓顶部的第一进料口11和底部的第二出料口12及设于取热装置3顶部的第二进料口13；

第一出料口10与第一进料口11可对接用于输送储热介质，第二出料口12和第二进料口13可对接用于输送储热介质，第一出料口10和第二出料口12上设有流量调节阀。

存储仓向高温罐移动，第一出料口10与第一进料口11对接形成可流通高温的储热介质流通的通道，流量调节阀开启，高温罐在存储仓的上方，高温罐内的高温的储热介质依靠自重流入到存储仓内，之后关闭流量调节阀，存储仓将高温的储热介质移动至取热装置3的热存储室处，其中，第二进料口13设置在取热装置3的热存储室上，第二出料口12与第二进料口13对接形成可流通高温的储热介质流通的通道，流量调节阀开启，存储仓内的高温的储热介质流入到热存储室内，此时，完成高温的储热介质的传输。热存储室内的高温的储热介质进入仓室进行换热，取热完成后，低温的传热介质再输送至冷存储室。

其中，冷存储室与低温罐之间传输低温的储热介质的方法与上述原理相同，此处便不再一一赘述。

还可以在第一出料口10与第一进料口11之间、第二出料口12与第二进料口13之间设置密封结构，避免散热漏气；还可设置相应的阀体，以实现各个通道的开关操作。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。