一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统的制作方法

本实用新型涉及熔融盐塔式光热电站熔融盐系统的技术领域，特别涉及一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统。

背景技术：

随着化石燃料的逐渐短缺，可再生能源发电在市场上的占有比例也越来越大，其中包括太阳能热发电。熔盐塔式太阳能热发电站是通过布置在地面的定日反射镜将太阳光反射到吸热器上，并通过液态的熔盐将太阳热能收集并利用。

在熔盐塔式光热发电站中，吸热器通常安装在吸热塔顶部用于吸收定日镜反射的太阳光热量。电站运行时，定日镜将入射到其表面的太阳光反射到位于塔顶的吸热器，吸热器循环泵将冷罐中的熔盐送到吸热器上，吸收走日镜场反射来的太阳能。熔盐经吸热后温度被加热，并借重力通过热熔盐下降管回到热盐罐中。储存在热罐中的熔盐被蒸汽发生器系统循环泵送入蒸汽发生器系统换热，产生高压过热蒸汽来驱动汽轮发电机组发电，换热后的熔盐流回到冷罐中，进行下一个循环。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：热熔盐在下降过程中的势能损失严重，以100MW等级的光热电站为例，吸热器中心标高约在185m左右，而高温热熔融盐罐安装在零米，其顶标高在16m左右，熔融盐在吸热器中吸热后返回高温热熔融盐罐之间的高差约169m，这样大的势能通过流量调节阀节流而损失，势必造成资源的严重浪费。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统，该系统能够回收熔融盐势能并将其转化为电能。

一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统，包括低温冷熔融盐罐、高温热熔融盐罐以及设置在所述低温冷熔融盐罐和所述高温热熔融盐罐之间的吸热器，且所述吸热器的安装位置高于所述低温冷熔融盐罐和所述高温热熔融盐罐的安装位置；还包括设置在所述吸热器和所述高温热熔融盐罐之间的水轮发电机组。

进一步地，在所述低温冷熔融盐罐内设置有冷熔融盐泵。

进一步地，在所述低温冷熔融盐罐和所述吸热器之间还设置有进口缓冲罐，所述进口缓冲罐位于靠近所述吸热器的底部处。

优选地，所述进口缓冲罐的内部具有稳压气体。

优选地，所述冷熔融盐泵包括与所述进口缓冲罐连通的冷熔融盐泵出口管道，所述冷熔融盐泵出口管道上设置有冷熔融盐泵出口滤网。

进一步地，在所述冷熔融盐泵和所述冷熔融盐泵出口滤网之间还设置有冷熔融盐泵出口逆止阀和冷熔融盐泵出口电动隔离阀，所述冷熔融盐泵出口逆止阀位于所述冷熔融盐泵出口电动隔离阀的下方。

进一步地，还包括连通所述冷熔融盐泵出口管道和所述低温冷熔融盐罐的冷熔融盐泵出口再循环管道，所述冷熔融盐泵出口再循环管道上设置有冷熔融盐泵出口再循环调节阀。

进一步地，在所述吸热器的顶部出口和所述水轮发电机组之间还设置有出口缓冲罐，所述出口缓冲罐位于靠近所述吸热器的所述顶部出口处。

优选地，在所述吸热器的底部出口处设置有吸热器放空熔融盐管道，所述吸热器的所述底部出口通过所述吸热器放空熔融盐管道与所述水轮发电机组连通。

进一步地，在所述水轮发电机组和所述高温热熔融盐罐之间还设置有水轮发电机组出口熔融盐流量调节阀。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：提供了一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统。具体地，在吸热器和高温热熔融盐罐之间设置水轮发电机组，从吸热器流出的熔融盐先经过水轮发电机组，使得水轮发电机组将熔融盐的势能转化为电能后，再使其进入高温热熔融盐罐用于进一步发电。采用该余压发电系统不仅可以减少熔融盐对高温热熔融盐罐的冲击，而且可以回收熔融盐的势能，并将其转化为电能，从而达到节能增效的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统的流程示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统的结构安装示意图。

图中的附图标记分别表示：

1、低温冷熔融盐罐；

2、高温热熔融盐罐；

3、吸热器；

31、吸热器放空电动隔离阀；

32、吸热器放空熔融盐管道；

33、吸热器进口电动隔离阀；

34、吸热器出口电动隔离阀；

35、吸热器出口熔融盐管道；

4、水轮发电机组；

41、水轮发电机组出口熔融盐流量调节阀；

42、水轮发电机组出口熔融盐管道；

43、水轮发电机组出口熔融盐电动隔离阀；

5、进口缓冲罐；

51、吸热器进口缓冲罐出口管道；

6、出口缓冲罐；

61、缓冲罐出口熔融盐管道；

7、冷熔融盐泵；

71、冷熔融盐泵出口管道；

72、冷熔融盐泵出口滤网；

73、冷熔融盐泵出口逆止阀；

74、冷熔融盐泵出口电动隔离阀；

75、冷熔融盐泵出口再循环调节阀；

76、冷熔融盐泵出口再循环管道。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统，如图1和图2所示，该余压发电系统包括低温冷熔融盐罐1、高温热熔融盐罐2以及设置在低温冷熔融盐罐1和高温热熔融盐罐2之间的吸热器3，且吸热器3的安装位置高于低温冷熔融盐罐1和高温热熔融盐罐2的安装位置；还包括设置在吸热器3和高温热熔融盐罐2之间的水轮发电机组4。

需要说明的是，熔盐塔式太阳能电站是通过布置在地面的定日反射镜将太阳光反射到位于塔顶吸热器上，并通过液态的熔盐将太阳热能收集并利用，其中，塔高一般超过百米，液态的熔盐可以是混合盐，例如KNO₃和NaNO₃的混合盐。

本实用新型实施例提供用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统的工作原理为：电站运行时，储放在低温冷熔融盐罐1中的混合盐通过冷熔融盐泵7被举升至吸热器3，熔融盐吸收吸热器3中的热能后，在重力作用下通过吸热器出口熔融盐管道35下降，从高处下降的熔融盐具有势能，当熔融盐下降经过水轮发电机组4时，将其自身势能转换成机械能，水轮发电机组4的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出，而熔融盐经过水轮发电机组4后进入高温热熔融盐罐2，进一步用于发电。由此，熔融盐从吸热器3下降至高温热熔融盐罐2所产生的势能得以被回收利用。

本实用新型实施例通过在吸热器和高温热熔融盐罐之间设置水轮发电机

组，从吸热器流出的熔融盐先经过水轮发电机组，使得水轮发电机组将熔融盐的势能转化为电能后，再使其进入高温热熔融盐罐用于进一步发电。采用该余压发电系统不仅可以减少熔融盐对高温热熔融盐罐的冲击，而且可以回收熔融盐的势能，并将其转化为电能，从而达到节能增效的目的。

在上述的余压发电系统，在低温冷熔融盐罐1和吸热器3之间还可设置有进口缓冲罐5，进口缓冲罐5位于靠近吸热器3的底部处。进口缓冲罐5一方面用于控制进入吸热器的熔融盐的液位，保证流体流量稳定；另一方面进口缓冲罐5的内部具有稳压气体，用于控制进口缓冲罐5的液位，当冷熔融盐泵停止工作时，进口缓冲罐5在一段时间内可持续向吸热器3中输送熔融盐，保证吸热器3不被烧坏。进一步地，冷熔融盐泵7位于低温冷熔融盐罐1的内部，冷熔融盐泵7通过冷熔融盐泵出口管道71与进口缓冲罐5连通的，在冷熔融盐泵出口管道71上进一步设置有冷熔融盐泵出口滤网72，冷熔融盐泵出口滤网72用于对进入进口缓冲罐5之前的熔融盐进行过滤，防止块状物质进入进口缓冲罐5造成堵塞。

进一步地，在冷熔融盐泵7和冷熔融盐泵出口滤网72之间还可设置有冷熔融盐泵出口逆止阀73和冷熔融盐泵出口电动隔离阀74，优选地，冷熔融盐泵出口逆止阀73位于冷熔融盐泵出口电动隔离阀74的下方。其中，冷熔融盐泵出口电动隔离阀74用于憋压启动冷熔融盐泵7，冷熔融盐泵7可为变频泵，用于控制进口缓冲罐5的液位；冷熔融盐泵出口逆止阀73用于防止熔融盐倒流。

在上述的余压发电系统，还可包括连通冷熔融盐泵出口管道71和低温冷熔融盐罐1的冷熔融盐泵出口再循环管道76，冷熔融盐泵出口再循环管道76上设置有冷熔融盐泵出口再循环调节阀75，该冷熔融盐泵出口再循环管道76用于调试系统和调节流量。

在上述的余压发电系统，经过进口缓冲罐5的熔融盐进一步通过吸热器进口缓冲罐出口管道51进入吸热器3，在吸热器进口缓冲罐出口管道51上设置有吸热器进口电动隔离阀33。熔融盐在吸热器3中进行换热而升高温度，并从吸热器3的顶部出口通过吸热器出口熔融盐管道35流出，吸热器出口熔融盐管道35上设置有吸热器出口电动隔离阀34。进一步地，在吸热器3的顶部出口和水轮发电机组4之间还设置有出口缓冲罐6，吸热后的熔融盐从吸热器3的顶部出口流出，并通过吸热器出口熔融盐管道35进入出口缓冲罐6，出口缓冲罐6用于控制熔融盐的液位，保证流体流量的稳定。优选地，出口缓冲罐6位于靠近吸热器3的顶部出口处，从出口缓冲罐6流出的熔融盐通过缓冲罐出口熔融盐管道61进入水轮发电机。出口缓冲罐6可为无压设备，具有正常液位。

进一步地，在吸热器3的底部出口处设置有吸热器放空熔融盐管道32，吸热器放空熔融盐管道32上设置有吸热器放空电动隔离阀31，吸热器3的底部出口通过吸热器放空熔融盐管道32与水轮发电机组4连通。当系统停机时，可打开吸热器放空电动隔离阀31，通过吸热器放空熔融盐管道32回收熔融盐，并进一步可利用所回收的熔融盐通过水轮发电机组4进行发电。

在上述的余压发电系统，水轮发电机组4和高温热熔融盐罐2之间通过水轮发电机组出口熔融盐管道42连通，在水轮发电机组出口熔融盐管道42还设置有水轮发电机组出口熔融盐流量调节阀41和水轮发电机组出口熔融盐电动隔离阀43，其中，水轮发电机组出口熔融盐流量调节阀41用于控制出口缓冲罐6的正常液位。

在上述的余压发电系统，如图1所示，出口缓冲罐6的正常液位与水轮发电机组4的中心线之间的高度为H1，此高度势能用于水轮发电机组4发电。进一步地，水轮发电机组4的中心线与高温热熔融盐罐2的顶高度H2要大于0m，且水轮发电机组出口管道与高温热熔融盐罐2的进口之间的最低点要高于高温热熔融盐罐2的顶部，以保证熔融盐重力回流。

进一步地，如图2所示，图2为本实用新型实施例提供的一种用于熔盐塔式太阳能电站的余压发电系统的结构安装示意图，下面结合该具体实例对本实用新型的余压发电系统的具体实施方式作进一步详细的说明：

本实施例以某100MW熔融盐塔式光热电站方案设计参数作为输入参数，本方案熔融盐储热时间为10h，熔融盐流量898kg/s；吸热器中心高度185m，吸热器外形的尺寸(直径×高度)18m×17m；冷熔融盐罐的尺寸(直径×高度)36m×16m，最高液位12.8m；热熔融盐罐的尺寸(直径×高度)36m×16m，吸热器出口缓冲罐正常液位标高193m；水轮发电组安装在19m(水轮机中心线)标高处。

水流出力估算：

P₁＝M×g×H/1000

其中：

P₁—水流出力(kW)；

M—水轮机质量流量(kg/s)；

g—重力加速度，取9.8(N/kg)；

H—吸热器出口缓冲罐正常液位与水轮机中心线高差(m)；

将以上输入条件带入公式：

P₁＝898×9.8×(193-19)/1000＝1531.27kW

水轮机发电机出力估算：

P₂＝P₁×η

其中：

P₁—水流出力(kW)；

P₂—水轮机组出力(kW)；

η—水轮机组综合效率，包括进口管道阻力等，取0.8；

将以上输入条件带入公式：

P₂＝1531.27×0.8＝1225.016kW

可见，采用该余压发电系统不仅可以减少熔融盐对热熔盐罐的冲击，而且可以回收熔融盐的势能，将其转化为电能，并能达到很好地节能增效的效果。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。