槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)及槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型為一種槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)及槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，在集熱子系統(tǒng)的管路上包含依次設(shè)置的膨脹油箱和導(dǎo)熱油泵，膨脹油箱頂部設(shè)減壓閥，其出口與導(dǎo)熱油泵出口連接，還包含儲油箱，其相對膨脹油箱低位布置，其兩端分別通過導(dǎo)熱油疏放管路連接于膨脹油箱的進(jìn)口和出口，導(dǎo)熱油疏放管路上分別設(shè)疏放閥門，膨脹油箱與儲油箱之間還連接有注油泵，與集熱子系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)置有儲熱子系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，蒸汽子系統(tǒng)與發(fā)電子系統(tǒng)連接，本實用新型的防凝結(jié)構(gòu)可大幅降低槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)熱油在夜間循環(huán)過程中的熱損失，明顯降低槽式太陽能熱發(fā)電站輔助系統(tǒng)的天然氣耗量。
【專利說明】
槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)及槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型有關(guān)于一種新型槽式太陽能熱發(fā)電導(dǎo)熱油防凝結(jié)構(gòu)及設(shè)置該防凝結(jié)構(gòu)的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]槽式太陽能熱發(fā)電全稱為“槽式拋物面聚光太陽能熱發(fā)電”，其裝置是一種借助槽式拋物面反光鏡將太陽光反射并聚焦到集熱管上，加熱集熱管中的導(dǎo)熱流體，管中導(dǎo)熱流體通過換熱系統(tǒng)將水加熱成水蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電的清潔能源利用裝置。
[0003]現(xiàn)有槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括以下五個子系統(tǒng)。
[0004](1)集熱子系統(tǒng)，是系統(tǒng)的核心，由槽式拋物面反光鏡、接收器和跟蹤裝置構(gòu)成。熱接收器采用真空管式;跟蹤方式采用一維跟蹤，有南北、東西布置方式。
[0005](2)蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，由預(yù)熱器、蒸汽發(fā)生器、過熱器和再熱器組成。當(dāng)工質(zhì)為導(dǎo)熱油時，采用雙回路，即接收器中導(dǎo)熱油被加熱后，進(jìn)入蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)中產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電子系統(tǒng)發(fā)電。采用水為工質(zhì)，可以直接產(chǎn)生水蒸汽。
[0006](3)發(fā)電子系統(tǒng)，基本組成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類似，但需要配置一種專用控制裝置， 用于太陽能加熱系統(tǒng)與輔助能源系統(tǒng)之間的切換，或用于太陽能加熱系統(tǒng)與輔助能源加熱系統(tǒng)混合工作。
[0007](4)儲熱子系統(tǒng)，在夜間情況下，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)可以依靠熱儲能系統(tǒng)儲存的能量維持系統(tǒng)正常運行一定的時間。
[0008](5)輔助能源子系統(tǒng)。在夜間、陰天或其他無太陽光照射的情況下，可以采用輔助能源系統(tǒng)供熱。[〇〇〇9]槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是目前世界上最成熟的，也是目前唯一實現(xiàn)商業(yè)化運行的太陽能熱發(fā)電技術(shù)。槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢在于:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，其太陽能熱輻射收集裝置占地面積比塔式系統(tǒng)要小30%_50%;槽式拋物面集熱裝置的制造所需的構(gòu)件形式不多，容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，適合批量生產(chǎn)；用于聚焦太陽光的槽式拋物面聚光器加工簡單，制造成本較低;太陽能槽式發(fā)電不需太高的建筑，其跟蹤系統(tǒng)只需一維同軸跟蹤即可實現(xiàn)多個集熱器的實時跟蹤，減少跟蹤系統(tǒng)難度和費用。[〇〇1〇]目前，槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)的主要技術(shù)制約難點是吸熱傳熱工質(zhì)(導(dǎo)熱油)受材料特性限制，只能加熱至390°C左右，產(chǎn)生的蒸汽溫度為370°C左右，其凝固點為12°C，在電站運行期間，應(yīng)保持全廠導(dǎo)熱油不發(fā)生凝固現(xiàn)象。如圖1所示，在太陽能集熱場夜間停運且氣候寒冷時，通過導(dǎo)熱油防凝加熱鍋爐1與導(dǎo)熱油防凝栗2配合，以達(dá)到管路內(nèi)導(dǎo)熱油防凝作用。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)熱油溫度達(dá)到50°C時，啟動導(dǎo)熱油防凝模式，通過導(dǎo)熱油防凝栗2驅(qū)動導(dǎo)熱油通過導(dǎo)熱油防凝加熱鍋爐1，將導(dǎo)熱油逐步提溫至150°C。當(dāng)導(dǎo)熱油溫度達(dá)到約150°C 時，則退出導(dǎo)熱油防凝模式。同時現(xiàn)有的系統(tǒng)中還在回流管路上設(shè)置膨脹油箱3及配合使用的導(dǎo)熱油栗4。
[0011]但是上述現(xiàn)有槽式太陽能熱發(fā)電導(dǎo)熱油防凝系統(tǒng)中導(dǎo)熱油在系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)，系統(tǒng)熱損失較大，還需要依靠燃燒天然氣為導(dǎo)熱油升溫以防止導(dǎo)熱油凝固，消耗大量的天然氣能源，發(fā)電廠成本高。【實用新型內(nèi)容】
[0012]本實用新型所解決的技術(shù)問題即在提供一種槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)及采用該防凝結(jié)構(gòu)的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。
[0013]本實用新型所采用的技術(shù)手段如下所述。
[0014]—種槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)，管路上包含依次設(shè)置的膨脹油箱和導(dǎo)熱油栗， 所述膨脹油箱頂部設(shè)減壓閥，該減壓閥的出口與導(dǎo)熱油栗出口連接，還包含儲油箱，其兩端分別通過導(dǎo)熱油疏放管路連接于膨脹油箱的進(jìn)口和出口，導(dǎo)熱油疏放管路上各設(shè)疏放閥門，所述膨脹油箱與儲油箱之間還連接有注油栗。
[0015]所述儲油箱為低位布置。
[0016]—種包含上述防凝結(jié)構(gòu)的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，該發(fā)電系統(tǒng)包含集熱子系統(tǒng)及與其并聯(lián)設(shè)置的儲熱子系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，蒸汽子系統(tǒng)還與發(fā)電子系統(tǒng)連接，所述槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)設(shè)置于集熱子系統(tǒng)的導(dǎo)熱油管路上，以設(shè)置于集熱鏡場管路入口之前為最佳。
[0017]本實用新型所產(chǎn)生的技術(shù)效果:可以大幅降低循環(huán)過程中導(dǎo)熱油的熱損失，同時在儲油箱內(nèi)的導(dǎo)熱油由于保溫措施其散熱量也極低，明顯有效降低槽式太陽能熱發(fā)電站輔助系統(tǒng)的天然氣耗量。
[0018]以采用現(xiàn)有防凝模式的50MW常規(guī)槽式太陽能熱電項目為例，每年用于采暖及機(jī)組啟動所需消耗的天然氣量為60萬Nm3,而用于系統(tǒng)導(dǎo)熱油防凝的天然氣耗量約240?300萬 Nm3,由此可見，常規(guī)槽式太陽能熱發(fā)電年項目中導(dǎo)熱油防凝天然氣消耗占全部天然氣消耗的80%以上。通過采用本實用新型的防凝系統(tǒng)，每年可省去用于導(dǎo)熱油防凝所需的天然氣耗量，極大的減少了槽式太陽能熱發(fā)電項目對輔助天然氣的依賴以及槽式發(fā)電廠的成本?！靖綀D說明】

[0019]圖1為現(xiàn)有槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)及防凝裝置示意圖。
[0020]圖2為本實用新型槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)及防凝結(jié)構(gòu)的最佳實施例示意圖?！揪唧w實施方式】
[0021]本實用新型涉及的槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)熱油管路上包含依次設(shè)置的膨脹油箱3和導(dǎo)熱油栗4,所述膨脹油箱3頂部設(shè)減壓閥5,減壓閥5的管路出口與導(dǎo)熱油栗4 出口連接。還包含有儲油箱6,其兩端分別通過導(dǎo)熱油疏放管路連接于膨脹油箱3的進(jìn)口和出口，導(dǎo)熱油疏放管路上分別設(shè)疏放閥門71、72，膨脹油箱3與儲油箱6之間還連接有注油栗 8〇
[0022]上述防凝結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，如圖2所示，包含集熱子系統(tǒng)A及與其并聯(lián)設(shè)置的儲熱子系統(tǒng)B、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)C，蒸汽子系統(tǒng)C還與發(fā)電子系統(tǒng)D連接。上述防凝結(jié)構(gòu)設(shè)置于集熱子系統(tǒng)A的管路上。儲熱子系統(tǒng)B可采用如圖中所示的通過冷熔融鹽罐、熱熔融鹽罐和導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器組成的，或者采用現(xiàn)有的其他熔融鹽儲熱結(jié)構(gòu)。蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)C如圖中所示，包含依次連接的過熱器、蒸發(fā)器和預(yù)熱器，以及單獨設(shè)置的再熱器。發(fā)電子系統(tǒng)D如圖中所示，包含依順序設(shè)置的汽輪機(jī)、冷凝設(shè)備和凝結(jié)水栗。
[0023]以現(xiàn)有的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)來說，上述槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)一般設(shè)置于集熱子系統(tǒng)A的集熱鏡場管路入口之前，當(dāng)然，設(shè)置于其他的位置，只要可以達(dá)到本實用新型的目的和效果，均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0024]以下簡述本實用新型的防凝結(jié)構(gòu)最佳實施案例的防凝過程。[〇〇25]在系統(tǒng)正常運行時，膨脹油箱3頂部被不低于1.2MPa的保護(hù)氮氣覆蓋，用于防止導(dǎo)熱油在正常運行時發(fā)生氣化。在夜間全廠停運后，膨脹油箱3內(nèi)留有一定量導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油溫度約為290°C。通過調(diào)節(jié)安裝于膨脹油箱3頂部的減壓閥5,逐漸降低膨脹油箱3內(nèi)氮氣壓力，隨著膨脹油箱3內(nèi)氮氣壓力的降低，根據(jù)道爾頓分壓定律，膨脹油箱3內(nèi)導(dǎo)熱油逐漸氣化變?yōu)閷?dǎo)熱油蒸氣。導(dǎo)熱油蒸氣通過管路輸送至集熱鏡場、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)C及儲熱子系統(tǒng)B 的導(dǎo)熱油管路內(nèi)，液態(tài)導(dǎo)熱油則在導(dǎo)熱油蒸氣的推動下經(jīng)導(dǎo)熱油疏放管路進(jìn)入低位布置的儲油箱6內(nèi)，由于儲油箱低位設(shè)置的緣故，液態(tài)的導(dǎo)熱油隨著自然坡度自流至儲油箱6內(nèi)。為了維持膨脹油箱3內(nèi)導(dǎo)熱油液位，一小部分被輸送至儲油箱6內(nèi)的導(dǎo)熱油通過注油栗8栗入膨脹油箱3內(nèi)繼續(xù)變?yōu)閷?dǎo)熱油蒸氣，直至系統(tǒng)內(nèi)全部液態(tài)導(dǎo)熱油被送至儲油箱6內(nèi)。儲油箱內(nèi)導(dǎo)熱油做好相應(yīng)的保溫措施，可加入電加熱器進(jìn)行系統(tǒng)防凝。當(dāng)導(dǎo)熱油管路內(nèi)全部變?yōu)閷?dǎo)熱油蒸氣后，關(guān)斷管路上全部閥門，將導(dǎo)熱油蒸氣封存在管路內(nèi)，隨著夜間溫度的降低， 導(dǎo)熱油蒸氣逐漸冷凝為少量液態(tài)導(dǎo)熱油，覆蓋在管路底部。隨著溫度的持續(xù)降低，導(dǎo)熱油溫度低于12°C則凝結(jié)為固態(tài)。由于系統(tǒng)內(nèi)不存在液態(tài)導(dǎo)熱油循環(huán)，大大減少了循環(huán)過程中導(dǎo)熱油的熱損失，同時在儲油箱內(nèi)的導(dǎo)熱油由于保溫措施其散熱量也極低，可大大減少夜間系統(tǒng)防凝所需消耗的天然氣耗量。
[0026]在次日機(jī)組啟動時，關(guān)閉膨脹油箱3上的減壓閥5及導(dǎo)熱油疏放閥71、72,逐漸增大膨脹油箱3內(nèi)氮氣壓力，通過注油栗8將液態(tài)導(dǎo)熱油逐漸打入膨脹油箱3內(nèi)，通過導(dǎo)熱油栗4 栗入全廠導(dǎo)熱油系統(tǒng)管路內(nèi)。隨著高溫導(dǎo)熱油被栗入系統(tǒng)內(nèi)，覆蓋在管路底部的少量液態(tài)或固態(tài)導(dǎo)熱油逐漸升溫，隨著系統(tǒng)內(nèi)的大量高溫導(dǎo)熱油繼續(xù)循環(huán)。
【主權(quán)項】
1.一種槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)，管路上包含依次設(shè)置的膨脹油箱(3)和導(dǎo)熱油栗 (4)，其特征在于，所述膨脹油箱(3)頂部設(shè)減壓閥(5)，該減壓閥(5)的出口與導(dǎo)熱油栗(4) 出口連接，還包含儲油箱(6)，其兩端分別通過導(dǎo)熱油疏放管路連接于膨脹油箱(3)的進(jìn)口 和出口，導(dǎo)熱油疏放管路上各設(shè)疏放閥門(71、72)，所述膨脹油箱(3)與儲油箱(6)之間還連 接有注油栗(8)。2.如權(quán)利要求1所述的槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述儲油箱(6)為低 位布置。3.—種包含權(quán)利要求1或2的防凝結(jié)構(gòu)的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包含集 熱子系統(tǒng)(A)及與其并聯(lián)設(shè)置的儲熱子系統(tǒng)(B)、蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)(C)，蒸汽子系統(tǒng)(C)還與 發(fā)電子系統(tǒng)(D)連接，所述槽式太陽能熱發(fā)電防凝結(jié)構(gòu)設(shè)置于集熱子系統(tǒng)(A)的導(dǎo)熱油管路上。4.如權(quán)利要求3所述的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述槽式太陽能熱發(fā)電防 凝結(jié)構(gòu)設(shè)置于集熱子系統(tǒng)(A)的集熱鏡場管路入口之前。
【文檔編號】F03G6/00GK205714612SQ201620539903
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】田增華, 李惠民, 魏春嶺, 田景奎, 張鈞, 武耀勇, 吳真
【申請人】中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計院有限公司