技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以熔鹽為介質(zhì)的分布式集熱儲(chǔ)能系統(tǒng)，屬于光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)前光熱發(fā)電領(lǐng)域帶有儲(chǔ)熱能力的太陽能電站多以熔鹽為吸熱及儲(chǔ)熱工質(zhì)。由于太陽能流密度低，光熱電站需要占用大量的土地資源，采用模塊化鏡場設(shè)計(jì)可大幅度提高鏡場光效率，從而提高土地利用率。在模塊化的光熱電站設(shè)計(jì)中，通常包括3-20個(gè)相同的鏡場及集熱模塊，每個(gè)集熱模塊配置一臺(tái)熔鹽吸熱器，從儲(chǔ)能系統(tǒng)泵送來的冷熔鹽經(jīng)吸熱器升溫成熱熔鹽后通過管網(wǎng)匯流至熱力島熱熔鹽儲(chǔ)罐儲(chǔ)存熱量。在發(fā)電時(shí)熱熔鹽經(jīng)換熱子系統(tǒng)換熱，水吸收熔鹽熱量，變成過熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。與水換熱后的冷熔鹽進(jìn)入冷熔鹽儲(chǔ)罐，再通過冷熔鹽儲(chǔ)罐上的熔鹽泵將熔鹽推送至各個(gè)集熱模塊經(jīng)吸熱器升溫后再次輸送至熱力島熱熔鹽儲(chǔ)罐，完成一次循環(huán)。

由于熔鹽本身的物理化學(xué)特性和模塊化光熱電站的技術(shù)特點(diǎn)，需對(duì)其熔鹽輸送、儲(chǔ)能方案進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

首先是熔鹽的輸送，由于光熱電站的技術(shù)特點(diǎn)，在陰雨天、夜間等不具備聚光條件的情況下，即失去熔鹽的基礎(chǔ)熱量來源，此時(shí)電站的管道輸送系統(tǒng)存在凍堵風(fēng)險(xiǎn)。以使用量最大的硝酸鈉、硝酸鉀二元混合熔鹽為例，溫度低于300℃其粘度隨溫度降低而急劇增加，下降到238℃開始出現(xiàn)結(jié)晶，該物理化學(xué)特性決定了熔鹽的合適輸送溫度不得低于260℃，否則極易導(dǎo)致設(shè)備或熔鹽管道凍堵，熔鹽回路伴熱或保溫的失效是光熱電站主要風(fēng)險(xiǎn)源之一。對(duì)于大型熔鹽管網(wǎng)，如果采用大量電伴熱的方式對(duì)管道進(jìn)行伴熱勢必導(dǎo)致廠用電消耗巨大，導(dǎo)致電廠經(jīng)濟(jì)性降低?；谏鲜鲈?，熔鹽管網(wǎng)作為連接集熱系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的“血管”要具備及時(shí)、穩(wěn)定、高效的傳輸能力，保證熔鹽所經(jīng)設(shè)備、管道全程無凍堵，并要兼顧電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

其次是熔鹽的流量及溫度波動(dòng)，由于模塊化光熱電站采用熔鹽管網(wǎng)輸送熔鹽，每個(gè)集熱模塊并非同開同關(guān)，在集熱模塊啟停過程中，熔鹽經(jīng)管網(wǎng)匯流會(huì)導(dǎo)致熱熔鹽溫度出現(xiàn)波動(dòng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅要具備儲(chǔ)能容量大、散熱損失小的基本要求，還要能夠與集熱系統(tǒng)、熔鹽管網(wǎng)靈活調(diào)配，主動(dòng)參與流量、溫度等參數(shù)的調(diào)節(jié)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)模塊化光熱電站的技術(shù)特點(diǎn)，提出一套創(chuàng)新型分布式集熱儲(chǔ)能的技術(shù)方案。采用該方案能極大地降低熔鹽凍堵風(fēng)險(xiǎn)，充分發(fā)揮模塊化光熱電廠靈活、高效、大規(guī)模的鏡場布置能力，最大限度降低大型光熱發(fā)電項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)難度和建設(shè)周期，并提高土地利用率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

（一）系統(tǒng)設(shè)備

本發(fā)明所述的分布式集熱儲(chǔ)能系統(tǒng)包括集熱子系統(tǒng)、熔鹽管網(wǎng)、儲(chǔ)能子系統(tǒng)和換熱子系統(tǒng)。

在本發(fā)明中的集熱子系統(tǒng)由3-20個(gè)集熱模塊組成，單個(gè)集熱模塊內(nèi)包括吸熱器、冷熔鹽緩沖罐及冷熔鹽緩沖罐泵、熱熔鹽緩沖罐及熱熔鹽緩沖罐泵、溫度傳感器、流量調(diào)節(jié)閥、高溫熔鹽排空閥、低溫熔鹽排空閥以及設(shè)備間的連接管道；在吸熱器中，聚焦的太陽光能量轉(zhuǎn)化為熔鹽的熱量；熱熔鹽緩沖罐使接入管網(wǎng)的熱熔鹽（550℃～580℃）溫度穩(wěn)定、流量可調(diào)；冷熔鹽緩沖罐為進(jìn)入吸熱器的冷熔鹽（290℃～300℃）流量調(diào)節(jié)提供一定緩沖時(shí)間；熱熔鹽緩沖罐泵為熱熔鹽匯流至熱熔鹽儲(chǔ)罐提供動(dòng)力；通過冷熔鹽緩沖罐泵向吸熱器注入冷熔鹽；流量調(diào)節(jié)閥起到吸熱器進(jìn)出口流量調(diào)節(jié)作用。

在本發(fā)明中的熔鹽管網(wǎng)，包括高溫熔鹽管道、低溫熔鹽管道、切換閥組、燃?xì)鉅t和流量傳感器；低溫、高溫熔鹽管道分別輸送冷、熱熔鹽，只有在低速循環(huán)時(shí)，高溫熔鹽管道才輸送冷熔鹽，此外，低溫熔鹽管道因材質(zhì)原因，不具備輸送熱熔鹽的能力；切換閥組可將集熱模塊與儲(chǔ)能子系統(tǒng)和熔鹽管網(wǎng)解耦，并使熔鹽管網(wǎng)具備了熔鹽低速循環(huán)的功能；燃?xì)鉅t為熔鹽低速循環(huán)提供補(bǔ)熱；根據(jù)流量傳感器收集各接入點(diǎn)的實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)通過熔鹽泵變頻控制器調(diào)節(jié)冷熔鹽儲(chǔ)罐內(nèi)的低溫熔鹽的流量供給。

在本發(fā)明中的儲(chǔ)能子系統(tǒng)，包括熱熔鹽儲(chǔ)罐及熱熔鹽儲(chǔ)罐泵、冷熔鹽儲(chǔ)罐及冷熔鹽儲(chǔ)罐泵、切換閥組、熔鹽泵變頻控制器、溫度傳感器及熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥；熱熔鹽儲(chǔ)罐儲(chǔ)存各個(gè)集熱模塊輸送來的熱熔鹽，存儲(chǔ)電廠發(fā)電所需的熱量；冷熔鹽儲(chǔ)罐用來存儲(chǔ)換熱后的冷熔鹽；熱熔鹽儲(chǔ)罐泵為換熱子系統(tǒng)的換熱器熔鹽回路提供動(dòng)力；冷熔鹽儲(chǔ)罐泵為輸送冷熔鹽至各集熱模塊的冷熔鹽緩沖罐提供動(dòng)力；在低速循環(huán)時(shí)切換閥組將熔鹽管網(wǎng)與熱熔鹽儲(chǔ)罐斷開，根據(jù)流量傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)冷熔鹽儲(chǔ)罐泵轉(zhuǎn)速，以此保證熱熔鹽與冷熔鹽的流量動(dòng)態(tài)平衡；溫度傳感器負(fù)責(zé)測量匯流的熔鹽溫度，控制流向閥根據(jù)熔鹽溫度信號(hào)執(zhí)行調(diào)節(jié)動(dòng)作，將冷熔鹽、熱熔鹽分流，使之分別流入冷熔鹽儲(chǔ)罐和熱熔鹽儲(chǔ)罐，確保了熱熔鹽儲(chǔ)罐的儲(chǔ)能溫度不低于設(shè)定值。

本發(fā)明中的切換閥組是確保將熔鹽管網(wǎng)與集熱模塊、儲(chǔ)能子系統(tǒng)切斷，使熔鹽管網(wǎng)能夠以最小功耗進(jìn)行低速循環(huán)；另外，切換閥組也實(shí)現(xiàn)了各集熱模塊接入及調(diào)節(jié)功能；切換閥組作為關(guān)鍵的管網(wǎng)控制部件，須確保閥組自身具備不凍堵、穩(wěn)定、靈活的使用要求，為此，須對(duì)切換閥組進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，在閥組直徑3米范圍內(nèi)的管道均安裝電伴熱，所述的切換閥組包括保護(hù)箱和保護(hù)箱內(nèi)的4臺(tái)電動(dòng)閘閥以及切換閥組控制器，所述保護(hù)箱和4臺(tái)電動(dòng)閘閥的空隙填充硅酸鋁保溫材料，每臺(tái)電動(dòng)閘閥的外側(cè)安裝電加熱保溫夾套，保護(hù)箱用鍍鋅鐵皮或薄鋼板材質(zhì)構(gòu)成，縫隙應(yīng)搭接緊密，做到防雨防潮；切換閥組只作切換使用，通過切換閥組控制器接受管網(wǎng)主控信號(hào)進(jìn)行切換動(dòng)作，制作切換閥組時(shí)，注意將不耐高溫的電氣部件引出保護(hù)箱并固定。

本發(fā)明中的換熱子系統(tǒng)，包括4臺(tái)換熱器、給水泵和汽輪機(jī)，負(fù)責(zé)將熱熔鹽的熱量換熱給水，產(chǎn)出過熱蒸汽推動(dòng)推動(dòng)汽輪機(jī)，換熱后的冷熔鹽流入冷熔鹽儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)。

（二）系統(tǒng)設(shè)備連接方式

在所述的集熱模塊中，冷熔鹽通過冷熔鹽緩沖罐泵從冷熔鹽緩沖罐送至吸熱器，冷熔鹽經(jīng)吸熱器吸收聚焦的高倍太陽光能量變?yōu)闊崛埯}，再由壓力或重力排入熱熔鹽緩沖罐，待熱熔鹽緩沖罐中液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，熱熔鹽緩沖罐泵啟動(dòng)，將熱熔鹽輸送至管網(wǎng)；熱熔鹽緩沖罐泵開啟的同時(shí)，切換閥組從“短路模式”轉(zhuǎn)換到“輸送模式”，該模塊的流量傳感器將測量到的實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)‘發(fā)送至儲(chǔ)能子系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)向熔鹽泵變頻控制器發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)冷熔鹽儲(chǔ)罐泵轉(zhuǎn)速，增加冷熔鹽的流量輸出，完成集熱模塊的接入和調(diào)節(jié)。

從所述的集熱模塊輸出并在熔鹽管網(wǎng)匯流后的熱熔鹽的溫度在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)有波動(dòng)，為此，在流入熱熔鹽儲(chǔ)罐前的一段高溫熔鹽管道上設(shè)置溫度傳感器，根據(jù)該段匯流的熱熔鹽溫度進(jìn)行判斷，通過流向轉(zhuǎn)換閥控制高溫熔鹽的流向，以確保注入熱熔鹽儲(chǔ)罐的高溫熔鹽達(dá)到500℃以上的溫度，溫度不達(dá)標(biāo)的熔鹽隨即注入冷熔鹽儲(chǔ)罐。

當(dāng)電站發(fā)電時(shí)，通過熱熔鹽儲(chǔ)罐泵將在熱熔鹽儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的熱熔鹽根據(jù)發(fā)電負(fù)荷以預(yù)定的流量泵入蒸汽發(fā)生系統(tǒng)與水換熱，產(chǎn)出過熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，換熱后的冷熔鹽排入冷熔鹽儲(chǔ)罐，再由冷熔鹽儲(chǔ)罐泵將冷熔鹽通過管網(wǎng)的冷熔鹽管道輸送至各集熱模塊的冷熔鹽緩沖罐，進(jìn)行下一次循環(huán)。

（三）分布式集熱儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行方案

分布式熔鹽集熱儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行方案是本發(fā)明的一部分，以下說明僅是一種較優(yōu)的運(yùn)行方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。

系統(tǒng)有以下運(yùn)行模式：集熱子系統(tǒng)排空、管網(wǎng)低速循環(huán)、切換閥組和儲(chǔ)能子系統(tǒng)主動(dòng)儲(chǔ)能。

（1）集熱子系統(tǒng)排空： 為了防止單個(gè)集熱模塊在無聚光條件下發(fā)生熔鹽凍堵，并降低集熱模塊能耗，一種較優(yōu)的運(yùn)行方式為熔鹽系統(tǒng)排空；熔鹽系統(tǒng)排空主要指吸熱器及管道排空，吸熱器排出的熔鹽溫度高于設(shè)定值則排入熱熔鹽緩沖罐，達(dá)不到設(shè)定值的熔鹽則排入冷熔鹽緩沖罐，排空可利用重力、真空泵、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力，管道布置避免出現(xiàn)“U”型彎，以防熔鹽排空受阻。

（2）管網(wǎng)低速循環(huán)：熔鹽管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜，長度通常在5-10km，在夜間或陰雨工況下采用排空方式會(huì)使管網(wǎng)反復(fù)承受較大的熱應(yīng)力，電站開場時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間也會(huì)較長，因此可采取低速循環(huán)的方式保證熔鹽及熔鹽管網(wǎng)的安全性；在無聚光條件下開啟燃?xì)鉅t對(duì)熔鹽管網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)熱，可以長時(shí)間保障管網(wǎng)安全運(yùn)行，較好地解決了管網(wǎng)凍堵及開場啟動(dòng)緩慢的問題；熔鹽管網(wǎng)采用高溫熔鹽管道、低溫熔鹽管道雙管并排敷設(shè)的方案，在低速循環(huán)時(shí)以冷熔鹽（300℃-320℃）為工質(zhì)，通過切換閥組將高溫熔鹽管道和低溫熔鹽管道“短路”，由冷熔鹽儲(chǔ)罐泵提供動(dòng)力，必要時(shí)用燃?xì)鉅t對(duì)熔鹽進(jìn)行補(bǔ)熱，保證熔鹽管網(wǎng)在長時(shí)間低速循環(huán)工況下維持足夠的運(yùn)行溫度，防止發(fā)生凝固凍堵；低速循環(huán)熱損失與燃?xì)鉅t能耗相匹配并可靈活調(diào)節(jié)，既保證熔鹽管網(wǎng)不凍堵，又以最少的耗氣量、最小的用電量安全運(yùn)行。

（3）儲(chǔ)能子系統(tǒng)主動(dòng)儲(chǔ)能：由于分布式熔鹽集熱系統(tǒng)受當(dāng)時(shí)太陽輻射瞬時(shí)波動(dòng)影響，導(dǎo)致冷熱熔鹽的瞬時(shí)流量會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)；在光照強(qiáng)烈時(shí)，在嚴(yán)重的工況下會(huì)出現(xiàn)吸熱器的熱熔鹽不斷輸出，而冷熔鹽未能及時(shí)供給，導(dǎo)致集熱系統(tǒng)停機(jī)；當(dāng)熔鹽管網(wǎng)從低速循環(huán)切換到正常輸送時(shí)，冷熔鹽此時(shí)尚在熔鹽管網(wǎng)中低速流動(dòng)，集熱模塊將輸出的熱熔鹽逐步注入熔鹽管網(wǎng)，在這段啟動(dòng)時(shí)間，向熱熔鹽儲(chǔ)罐匯入的熔鹽溫度并未完全達(dá)標(biāo)，且溫度分段較為明顯，導(dǎo)致熱熔鹽品質(zhì)下降；在集熱模塊對(duì)應(yīng)的切換閥組設(shè)置流量傳感器，將各個(gè)集熱模塊接入熔鹽管網(wǎng)的流量實(shí)時(shí)發(fā)送至儲(chǔ)能子系統(tǒng)的冷熔鹽儲(chǔ)罐泵的控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)熔鹽泵變頻控制器及時(shí)調(diào)整冷熔鹽儲(chǔ)罐泵的轉(zhuǎn)速，從而使冷、熱熔鹽流量及時(shí)達(dá)到平衡；在熱熔鹽儲(chǔ)罐前的管道安裝溫度傳感器，溫度測點(diǎn)不少于5處，間隔不大于2米，通過測得匯流來的高溫熔鹽溫度數(shù)據(jù)，控制其后的兩個(gè)流向轉(zhuǎn)換閥；當(dāng)溫度高于500℃時(shí)，開啟流向轉(zhuǎn)換閥，合格熔鹽注入熱熔鹽儲(chǔ)罐；當(dāng)溫度低于500℃時(shí)，關(guān)閉流向轉(zhuǎn)換閥，熔鹽注入冷熔鹽儲(chǔ)罐。

本發(fā)明的有益效果：

1．本發(fā)明針對(duì)模塊化光熱電站提出的新需求，提供了一套完善的分布式集熱儲(chǔ)能技術(shù)方案，最大限度降低了大型光熱發(fā)電項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)難度；

2.采用集熱模塊排空設(shè)計(jì)，將集熱模塊內(nèi)的凍堵風(fēng)險(xiǎn)降到最低，節(jié)省了熔鹽泵功耗，其中吸熱器的熔鹽根據(jù)溫度分段排空的運(yùn)行方式較好地回收了熱熔鹽，提高了系統(tǒng)效率；

3.在不具備聚光條件下采用熔鹽管網(wǎng)低速循環(huán)運(yùn)行方式并用燃?xì)鉅t進(jìn)行補(bǔ)熱防凝，解決了大型熔鹽管網(wǎng)凍堵風(fēng)險(xiǎn)高的問題，使得分布式集熱的光熱發(fā)電項(xiàng)目可以充分發(fā)揮自身布置靈活、效率高、成本低等優(yōu)勢；

4.采用切換閥組使熔鹽管網(wǎng)具備低速循環(huán)的功能，并使各集熱模塊具備了及時(shí)、安全的并入、撤出管網(wǎng)的能力；

5.儲(chǔ)能子系統(tǒng)采用主動(dòng)儲(chǔ)能運(yùn)行方式，使冷、熱熔鹽流量保持動(dòng)態(tài)平衡，在低速循環(huán)切換時(shí)起到維持管網(wǎng)流量穩(wěn)定的作用，熱熔鹽儲(chǔ)罐的儲(chǔ)能溫度因此得以保證，避免了低溫熔鹽的混入；

6.本發(fā)明整體技術(shù)方案或關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)也可以用于其他類型光熱發(fā)電，為傳統(tǒng)塔式向分布式方向發(fā)展提供了完善的技術(shù)方案，同時(shí)對(duì)槽式、蝶式、線性菲涅爾式等光熱電站的擴(kuò)容提供了高效的技術(shù)方案。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)總圖；

圖2是本發(fā)明的集熱子系統(tǒng)詳圖；

圖3是本發(fā)明的熔鹽管網(wǎng)及儲(chǔ)能子系統(tǒng)詳圖；

圖4是本發(fā)明的切換閥組運(yùn)行示意圖；

圖5是本發(fā)明的切換閥組結(jié)構(gòu)詳圖；

其中：

圖1中，1、集熱模塊；2、集熱模塊；3、集熱模塊；4、熔鹽管網(wǎng)；5、儲(chǔ)能子系統(tǒng)；6、換熱子系統(tǒng)；7、換熱器； 1A、溫度傳感器；2A、溫度傳感器；3A、溫度傳感器；1B、流量調(diào)節(jié)閥；1C、流量調(diào)節(jié)閥；2B、流量調(diào)節(jié)閥；2C、流量調(diào)節(jié)閥；3B、流量調(diào)節(jié)閥；3C、流量調(diào)節(jié)閥；1D、高溫熔鹽排空閥；2D、高溫熔鹽排空閥；3D、高溫熔鹽排空閥；1E、低溫熔鹽排空閥；2E、低溫熔鹽排空閥；3E、低溫熔鹽排空閥；1F、截止閥；1G、截止閥；1H、截止閥；1I、截止閥；2F、截止閥；2G、截止閥；2H、截止閥；2I、截止閥；3F、截止閥；3G、截止閥；3H、截止閥；3I、截止閥；101、吸熱器；201、吸熱器；301、吸熱器；102、冷熔鹽緩沖罐；202、冷熔鹽緩沖罐；302、冷熔鹽緩沖罐；102A、冷熔鹽緩沖罐泵；202A、冷熔鹽緩沖罐泵；302A、冷熔鹽緩沖罐泵；103、熱熔鹽緩沖罐；203、熱熔鹽緩沖罐；303、熱熔鹽緩沖罐；103A、熱熔鹽緩沖罐泵；203A、熱熔鹽緩沖罐泵；303A、熱熔鹽緩沖罐泵；401、切換閥組；402、切換閥組；403、切換閥組；404、切換閥組；405、切換閥組；、 406、流量傳感器；407、流量傳感器；408、流量傳感器；409、燃?xì)鉅t；410、燃?xì)鉅t旁路閥；411、燃?xì)鉅t旁路閥；412、截止閥；401A、切換閥組的輸送模式;401B、切換閥組的短路模式；401C、切換閥組的短路模式；401D、切換閥組的短路模式;401E、電動(dòng)閘閥；401F、電動(dòng)閘閥；401G、電動(dòng)閘閥；401H、電動(dòng)閘閥;401I、切換閥組控制器；401J 、硅酸鋁保溫材料；401K 、保護(hù)箱；401L、電伴熱;501、熱熔鹽儲(chǔ)罐；501A、熱熔鹽儲(chǔ)罐泵；502、冷熔鹽儲(chǔ)罐；502A、冷熔鹽儲(chǔ)罐泵；503、切換閥組；504、熔鹽泵變頻控制器；505、溫度傳感器；506、熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥；507、熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種分布式集熱儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括集熱子系統(tǒng)（集熱模塊1、2、3），熔鹽管網(wǎng)4、儲(chǔ)能子系統(tǒng)5和換熱子系統(tǒng)6，所述的集熱子系統(tǒng)（以集熱模塊1為例）主要由吸熱器101、冷熔鹽緩沖罐102和熱熔鹽緩沖罐103組成，熔鹽管網(wǎng)4采用高溫熔鹽管道（圖1實(shí)線）和低溫熔鹽管道（圖1虛線）雙管并排敷設(shè)，將集熱模塊1、2、3與儲(chǔ)能子系統(tǒng)5相連接，儲(chǔ)能子系統(tǒng)5主要由熱熔鹽儲(chǔ)罐501和冷熔鹽儲(chǔ)罐502組成，熱熔鹽儲(chǔ)罐501儲(chǔ)存電廠發(fā)電所需高溫熔鹽，換熱子系統(tǒng)6主要由4臺(tái)換熱器7組成，熱熔鹽在儲(chǔ)能子系統(tǒng)5與水換熱，產(chǎn)出過熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，換熱后的熔鹽變成冷熔鹽，流入冷熔鹽儲(chǔ)罐502。

結(jié)合圖2中系統(tǒng)圖，集熱子系統(tǒng)的集熱模塊1（集熱模塊2和集熱模塊3具有相同功能的設(shè)備采取同樣操作）可采用的運(yùn)行流程如下：

集熱流程，此時(shí)流量調(diào)節(jié)閥1B、1C開啟，熔鹽排空閥1D、1E關(guān)閉，截止閥1F、1G、1I開啟，截止閥1H關(guān)閉，冷熔鹽緩沖罐102的冷熔鹽通過冷熔鹽緩沖罐泵102A泵入吸熱器101，流量調(diào)節(jié)閥1B微調(diào)吸熱器101進(jìn)口流量，冷熔鹽在吸熱器101中受高密度太陽能流照射升溫，通過流量調(diào)節(jié)閥1C微調(diào)吸熱器101出口流量，熔鹽升到設(shè)定溫度后進(jìn)入熱熔鹽緩沖罐103，熱熔鹽緩沖罐泵103A將罐內(nèi)的熱熔鹽送入熔鹽管網(wǎng)4。

排空流程，此時(shí)流量調(diào)節(jié)閥1B、1C關(guān)閉，截止閥1F開啟，截止閥1G、1H 、1I關(guān)閉，集熱模塊1內(nèi)的熱熔鹽緩沖罐泵102A和冷熔鹽緩沖罐泵103A停機(jī)，集熱模塊1連接熔鹽管網(wǎng)4的切換閥組401已轉(zhuǎn)換到“短路模式401D”，依靠重力或其他動(dòng)力設(shè)備排空吸熱器101內(nèi)的熔鹽，大型吸熱器內(nèi)部熔鹽溫度排空時(shí)會(huì)出現(xiàn)分布不均的情況，故設(shè)置溫度傳感器1A實(shí)時(shí)監(jiān)測流經(jīng)的排空熔鹽溫度，當(dāng)溫度低于450℃時(shí)高溫熔鹽排空閥1D關(guān)閉、低溫熔鹽排空閥1E開啟，當(dāng)高于450℃時(shí)高溫熔鹽排空閥1D開啟、低溫熔鹽排空閥1E關(guān)閉，待熔鹽排空則所有閥門關(guān)閉，完成該模塊的排空流程。

低速循環(huán)流程，若當(dāng)前集熱模塊不經(jīng)較長的支管段接入熔鹽管網(wǎng)4則無需該項(xiàng)流程操作。以集熱模塊2為例，切入低速循環(huán)流程時(shí)，流量調(diào)節(jié)閥2B開啟、流量調(diào)節(jié)閥2C關(guān)閉，高溫熔鹽排空閥2D開啟、低溫熔鹽排空閥2E關(guān)閉，截止閥2F、2G、2I關(guān)閉，截止閥2H開啟，熱熔鹽緩沖罐泵203A停機(jī)，冷熔鹽緩沖罐泵202A開機(jī)為支管段低速循環(huán)提供動(dòng)力，低溫熔鹽依次流經(jīng)：冷熔鹽緩沖罐202——流量調(diào)節(jié)閥2B——高溫排空閥2D——截?cái)嚅y2H——支管段——冷熔鹽緩沖罐202。

如圖3和圖4所示，熔鹽管網(wǎng)4工作流程有兩種，分別如下：

輸送流程，該流程根據(jù)集熱系統(tǒng)全部集熱模塊1、2、3開場運(yùn)行或只有部分模塊開場運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)集熱模塊1、2、3全部開場運(yùn)行時(shí)，熔鹽管網(wǎng)4內(nèi)所有切換閥組401、402、403、404、405均為“輸送模式401A”，燃?xì)鉅t旁通閥410、411關(guān)閉，截止閥412開啟，該工況下不需要外部燃?xì)庋a(bǔ)熱防凝。高溫熔鹽通過高溫熔鹽管道（圖1實(shí)線）輸送，低溫熔鹽通過低溫熔鹽管道輸送（圖1虛線），在切換閥組的高溫管道側(cè)均安裝有流量傳感器406、407、408，實(shí)時(shí)監(jiān)測高溫熔鹽接入管網(wǎng)4的流量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)即時(shí)發(fā)送至控制系統(tǒng)，根據(jù)高溫熔鹽流量波動(dòng)情況及時(shí)調(diào)節(jié)熔鹽泵變頻控制器504控制低溫熔鹽流量，達(dá)到高溫熔鹽和低溫熔鹽流量動(dòng)態(tài)平衡，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)部分集熱模塊運(yùn)行時(shí)，先以集熱模塊1關(guān)閉，集熱模塊2、3運(yùn)行為例，集熱模塊1是在切換閥組401后直接接入了熔鹽管網(wǎng)4，先切換閥組401轉(zhuǎn)換至“短路模式401D”，集熱模塊1再排空關(guān)閉，其他切換閥組仍為“輸送模式401A”，以此完成隔離集熱模塊1，不影響系統(tǒng)其他部分正常運(yùn)行；再以集熱模塊2關(guān)閉，集熱模塊1、3運(yùn)行為例，集熱模塊2通過較長的支管段接入熔鹽管網(wǎng)4，當(dāng)進(jìn)行關(guān)閉流程時(shí)，支管段內(nèi)高低溫熔鹽須繼續(xù)維持運(yùn)行方能防止凍堵，故先將切換閥組404轉(zhuǎn)換至“短路模式401C”，切換閥組405仍為“輸送模式401A”，在集熱模塊2排空關(guān)閉后依靠冷熔鹽緩沖罐泵202A提供動(dòng)力，保證該支管段熔鹽的低速循環(huán)。

低速循環(huán)流程，熔鹽管網(wǎng)4及儲(chǔ)能子儲(chǔ)能5系統(tǒng)在陰雨天、夜間等無聚光的條件下開啟低速循環(huán)流程。此時(shí)集熱模塊1、2、3停止運(yùn)行，熔鹽管網(wǎng)4進(jìn)行低速循環(huán)，熔鹽管網(wǎng)4低速循環(huán)流程下，切換閥組401、405為“短路模式401D”，切換閥組403為“短路模式401C”，切換閥組402、404為“輸送模式401A”。為避免無聚光條件下熔鹽管網(wǎng)4的凍堵，需要開啟燃?xì)鉅t409，并將燃?xì)鉅t旁通閥410、411開啟，截止閥412關(guān)閉，使低速循環(huán)的熔鹽通過進(jìn)入燃?xì)鉅t409補(bǔ)熱，補(bǔ)償循環(huán)過程中的熱量損失。熔鹽管網(wǎng)4的低速循環(huán)依靠儲(chǔ)能子系統(tǒng)5的冷熔鹽儲(chǔ)罐泵502A提供動(dòng)力，該流程下的儲(chǔ)能子系統(tǒng)5的切換閥組503為“輸送模式401A”，流向轉(zhuǎn)換閥506關(guān)閉、507開啟，通過溫度傳感器505監(jiān)測溫度。如此，完成熔鹽管網(wǎng)4低速循環(huán)所需設(shè)置，低溫熔鹽從冷熔鹽儲(chǔ)罐502進(jìn)入低溫管道，末端切換閥組401、403、405使高低溫熔鹽管道形成短路，低溫熔鹽通過高溫管道回到冷熔鹽儲(chǔ)罐502，該低速循環(huán)方案可以維持大型熔鹽管網(wǎng)長時(shí)間、無凍堵、低功耗運(yùn)行。

如圖3和圖4所示，儲(chǔ)能子系統(tǒng)5工作流程有兩種，分別如下：

儲(chǔ)能流程，該流程為儲(chǔ)能子系統(tǒng)5關(guān)鍵運(yùn)行流程，通過儲(chǔ)能子系統(tǒng)5的主動(dòng)儲(chǔ)能，控制熱熔鹽儲(chǔ)罐501內(nèi)的儲(chǔ)能溫度、保證高低溫熔鹽流量動(dòng)態(tài)平衡，儲(chǔ)能子系統(tǒng)5可以邊儲(chǔ)能邊換熱，也可以只儲(chǔ)能不換熱。熔鹽管網(wǎng)4處于輸送流程時(shí)，切換閥組503為“輸送模式401A”，控制系統(tǒng)通過監(jiān)測溫度傳感器505溫度信號(hào)控制熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥506、507開關(guān)動(dòng)作。以熔鹽管網(wǎng)4低速循環(huán)切換到輸送流程為例，由熔鹽管網(wǎng)4高溫熔鹽管道輸送的熔鹽逐步升溫，該過程需將在低速循環(huán)時(shí)殘留高溫管道中的冷熔鹽排入冷熔鹽儲(chǔ)罐502，保持熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥506開啟和熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥507關(guān)閉。當(dāng)溫度傳感器505檢測到熔鹽溫度低于設(shè)定值，則發(fā)送信號(hào)控制熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥506逐漸關(guān)閉，同時(shí)控制熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥507逐漸開啟，將該段冷熔鹽排放至冷熔鹽儲(chǔ)罐502，排放完成則兩熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥506、507及時(shí)歸位，以此控制熱熔鹽儲(chǔ)罐501內(nèi)的儲(chǔ)能溫度。同時(shí)，根據(jù)各集熱模塊對(duì)應(yīng)的流量傳感器407、408、409的流量數(shù)據(jù)，熔鹽泵變頻控制器504進(jìn)行調(diào)頻，控制冷熔鹽儲(chǔ)罐泵502A調(diào)節(jié)低溫熔鹽的流量供給，使系統(tǒng)高溫和低溫熔鹽流量維持動(dòng)態(tài)平衡。

儲(chǔ)能子系統(tǒng)5低速循環(huán)流程，該流程與熔鹽管網(wǎng)4的低速循環(huán)流程相關(guān)聯(lián)，此時(shí)儲(chǔ)能子系統(tǒng)5的冷熔鹽儲(chǔ)罐泵502A為熔鹽管網(wǎng)4低速循環(huán)提供動(dòng)力，該流程下儲(chǔ)能子系統(tǒng)5的切換閥組503為“輸送模式401A”， 熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥506關(guān)閉、熔鹽流向轉(zhuǎn)換閥507開啟，溫度傳感器505監(jiān)測回流熔鹽溫度，該流程下冷熔鹽從冷熔鹽儲(chǔ)罐502進(jìn)入熔鹽管網(wǎng)4，并回到冷熔鹽儲(chǔ)罐502。

如圖5所示，切換閥組設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)如下：

切換閥組401、402、403、404作為熔鹽管網(wǎng)4的關(guān)鍵控制設(shè)備，自身必須具備不易凍堵、調(diào)節(jié)快速、安全可靠等特點(diǎn)，為此需進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。切換閥組401、402、403、404直徑3米范圍內(nèi)的管道均安裝電伴熱401L，包括保護(hù)箱401K和保護(hù)箱401K內(nèi)的4臺(tái)電動(dòng)閘閥401E、401F、401G、401H以及切換閥組控制器401I，在電動(dòng)閘閥401E、401F、401G、401H外側(cè)安裝電加熱保溫夾套，保證切換閥組各處最低溫度不低于290℃，保護(hù)箱401K由鍍鋅鐵皮或薄鋼板材質(zhì)構(gòu)成，箱體須做到防雨防潮，搭接焊接平整，噴涂高溫防銹漆，箱內(nèi)與切換閥組的空隙填充硅酸鋁保溫材料401J，保證切換閥組不發(fā)生凍堵。通過采用電動(dòng)閥401E、401F、401G、401H實(shí)現(xiàn)工作模式的穩(wěn)定切換，保證了靈活、快速的要求?？刂菩盘?hào)來源于熔鹽管網(wǎng)4的主控，主控將信號(hào)發(fā)送至切換閥組控制器401I，再由切換閥組控制器401I向所控切換閥組發(fā)送動(dòng)作指令。該切換閥組僅以實(shí)現(xiàn)切換功能為目的，4臺(tái)電動(dòng)閥401E、401F、401G、401H均采用閘閥形式，保證了工作時(shí)的可靠性和一致性，調(diào)節(jié)、備用、旁通等功能依靠設(shè)置其他閘閥實(shí)現(xiàn)，對(duì)于切換閥組控制器401I及其他不耐高溫的電氣部件引出保護(hù)箱401K并固定。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，通過各系統(tǒng)流程的相互配合，滿足分布式熔鹽集熱儲(chǔ)能系統(tǒng)的各種運(yùn)行工況，但作為一個(gè)完整且復(fù)雜的熱工系統(tǒng)，本發(fā)明并不限于以上描述。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，任何對(duì)本技術(shù)方案的同等修改和替代都是在本發(fā)明的范圍之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。