本發(fā)明涉及一種槽式熔融鹽儲(chǔ)熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，特別是一種熔融鹽及導(dǎo)熱油兩種儲(chǔ)熱形式的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

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(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電的清潔能源利用裝置。

現(xiàn)有的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括以下四個(gè)子系統(tǒng)。

（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，采用南北向布置方式。其主要作用為吸收太陽熱量。

（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。工質(zhì)為導(dǎo)熱油時(shí)，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。

（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。

（4）儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存的能量維持系統(tǒng)正常運(yùn)行一定的時(shí)間。

如圖1所示的現(xiàn)有的一種槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)在于導(dǎo)熱油流經(jīng)集熱系統(tǒng)11、熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)12及蒸汽發(fā)生系統(tǒng)13。導(dǎo)熱油在太陽能集熱系統(tǒng)中為吸熱介質(zhì)，在熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)12內(nèi)為放熱和吸熱介質(zhì)，在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)13作為放熱介質(zhì)。導(dǎo)熱油的熱量來自于集熱系統(tǒng)吸收太陽能輻射。在一定程度上，導(dǎo)熱油的溫度和流量隨太陽能輻射的變化而變化，進(jìn)而造成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)13蒸汽參數(shù)的變化，容易造成汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)14出力的負(fù)荷波動(dòng)。雖然系統(tǒng)內(nèi)配置了熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)13，在汽機(jī)出力發(fā)生波動(dòng)的時(shí)候可調(diào)用儲(chǔ)能裝置消除負(fù)荷波動(dòng)，但熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)12由充熱階段轉(zhuǎn)入放熱階段需要一定時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)無法消除汽輪機(jī)的負(fù)荷變化，因此發(fā)電機(jī)的發(fā)電量必然會(huì)忽大忽小，不穩(wěn)定。給電站控制增加了很大難度。

另一種現(xiàn)有的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)如圖2所示，導(dǎo)熱油在槽式太陽能集熱系統(tǒng)21中由290℃被加熱至390℃，390℃導(dǎo)熱油進(jìn)入熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)22放熱，將低溫熔鹽儲(chǔ)罐222中286℃熔鹽送至導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器223加熱至386℃后進(jìn)入高溫熔鹽儲(chǔ)罐221儲(chǔ)存，而放熱后的導(dǎo)熱油變?yōu)?90℃，回到集熱場(chǎng)進(jìn)行吸熱。同時(shí)，高溫熔鹽儲(chǔ)罐221內(nèi)的386℃高溫熔鹽，由高溫熔鹽泵送入蒸汽發(fā)生系統(tǒng)23內(nèi)加熱給水，產(chǎn)生水蒸氣推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組24發(fā)電。發(fā)電后產(chǎn)生的乏汽經(jīng)冷凝后變?yōu)槟Y(jié)水，由凝結(jié)水泵送入蒸汽發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行新一輪吸熱。

與圖1的結(jié)構(gòu)相比，將太陽能集熱系統(tǒng)21與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)23隔開，熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)起到一個(gè)熱量“緩存”的作用，即由于太陽能輻射波動(dòng)而引起的導(dǎo)熱油參數(shù)變化不會(huì)對(duì)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)產(chǎn)生影響，僅是熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)內(nèi)儲(chǔ)熱罐內(nèi)熔融鹽液位隨著導(dǎo)熱油參數(shù)的變化而變化。這極大的提高了動(dòng)力發(fā)電島電力負(fù)荷輸出的穩(wěn)定性，大大減少了負(fù)荷波動(dòng)，提升了電站整體控制的可操作性。但是其缺點(diǎn)在于，高溫導(dǎo)熱油是390℃，只能把熔鹽加熱到386℃(不同的換熱器設(shè)計(jì)，溫度值不同，總的而言，要想加熱到更高的溫度，換熱器的價(jià)格會(huì)越貴)，損失了4℃，然后再用386℃的熔鹽去加熱水，根據(jù)換熱器的端差原理，把水加熱成T1℃的水蒸氣，T1一定<386℃，而對(duì)于汽輪機(jī)而言，水蒸氣的溫度越低，效率越低。因此這種方案，雖然提高了發(fā)電的穩(wěn)定性，發(fā)電量不會(huì)忽高忽低，但是系統(tǒng)效率下降了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的所解決的技術(shù)問題即在提供一種熱效率高、發(fā)電量穩(wěn)定性好的熔融鹽及導(dǎo)熱油雙重儲(chǔ)熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)手段如下所述。

一種熔融鹽及導(dǎo)熱油雙重儲(chǔ)熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，包含集熱系統(tǒng)、熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)連接，所述熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)均連接集熱系統(tǒng)，且熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)置，集熱系統(tǒng)至蒸汽發(fā)生系統(tǒng)間設(shè)置高溫緩沖油罐。

所述高溫緩沖油罐與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)之間設(shè)油泵。

所述熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，包含依次相連的高溫熔鹽儲(chǔ)罐、導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器和低溫熔鹽儲(chǔ)罐，集熱系統(tǒng)與導(dǎo)熱油熔融鹽換熱器相連，形成集熱-儲(chǔ)熱回路。

所述導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)共用的回路上設(shè)油泵和膨脹油箱，導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器在膨脹油箱之前的管路上設(shè)第一控制開關(guān)，導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器設(shè)另?xiàng)l管路連接于油泵之后并在該管路上設(shè)第二控制開關(guān)。

本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果：由于設(shè)置了高溫緩沖油罐，太陽能輻射短時(shí)波動(dòng)時(shí)，高溫緩沖油罐可持續(xù)提供高溫導(dǎo)熱油，不會(huì)引起蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中蒸汽的溫度及汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電量突變，僅是高溫緩沖油罐的液位有緩慢的變化，即使高溫緩沖油罐中的導(dǎo)熱油液面下降較多，還可由熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)放熱進(jìn)行補(bǔ)償，控制系統(tǒng)有充足的時(shí)間可以從容的控制，不但熱效率高，而且發(fā)電量穩(wěn)定性好。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

圖2為現(xiàn)有的另一種槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

圖3為本發(fā)明的熔融鹽及導(dǎo)熱油雙重儲(chǔ)熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。

圖4為本發(fā)明的熔融鹽及導(dǎo)熱油雙重儲(chǔ)熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的另一示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明保護(hù)一種熔融鹽及導(dǎo)熱油雙重儲(chǔ)熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，如圖3所示，其包含集熱系統(tǒng)31、熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)32、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)33和汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)34。熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)32和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)33均連接集熱系統(tǒng)31，且熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)32和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)33并聯(lián)設(shè)置，集熱系統(tǒng)31至蒸汽發(fā)生系統(tǒng)32間設(shè)置高溫緩沖油罐35，該高溫緩沖油罐35與蒸汽發(fā)生系統(tǒng)33之間設(shè)油泵36。

上述熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)32，包含依次相連的高溫熔鹽儲(chǔ)罐321、導(dǎo)熱油-熔鹽換熱器323和低溫熔鹽儲(chǔ)罐322，集熱系統(tǒng)31與導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器相連323，形成集熱-儲(chǔ)熱回路。

導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器323和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)33共用的回路上設(shè)油泵37和膨脹油箱38，導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器323在膨脹油箱38之前的管路上設(shè)第一控制開關(guān)324，導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器323設(shè)另?xiàng)l管路連接于油泵37之后，該管路上設(shè)第二控制開關(guān)325。

基于上述結(jié)構(gòu)，以下對(duì)本發(fā)明的熔融鹽及導(dǎo)熱油雙重儲(chǔ)熱太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖3所示，當(dāng)太陽能輻射保持恒定水平時(shí)，閉合第一控制開關(guān)324，斷開第二控制開關(guān)324，集熱系統(tǒng)31中的導(dǎo)熱油吸收熱量形成390℃的高溫導(dǎo)熱油，一部分進(jìn)入熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)32的導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器323。此時(shí)，低溫熔鹽管323中的286℃低溫熔鹽與高溫導(dǎo)熱油進(jìn)行熱量交換，形成386℃的高溫熔鹽存儲(chǔ)至高溫熔鹽罐321。經(jīng)過換熱的導(dǎo)熱油的溫度從390℃降至290℃，通過第一控制開關(guān)處、膨脹油箱38及油泵37回到集熱系統(tǒng)31繼續(xù)吸收太陽能熱，重復(fù)上述給熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)儲(chǔ)熱的過程。

在上述過程中，集熱系統(tǒng)31的高溫導(dǎo)熱油另一部分進(jìn)入高溫緩沖油罐35，油泵36運(yùn)行，高溫油罐中的高溫導(dǎo)熱油進(jìn)入蒸汽發(fā)生系統(tǒng)33后，成為290℃低溫導(dǎo)熱油，流經(jīng)膨脹油箱38及油泵37回到集熱系統(tǒng)31繼續(xù)吸收太陽能熱，重復(fù)上述給高溫緩沖油罐、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)提供熱量的過程。

如圖4所示，當(dāng)太陽能輻射臨時(shí)性短時(shí)降低（例如一朵云飄過，遮住太陽），導(dǎo)致高溫導(dǎo)熱油產(chǎn)量減少。高溫緩沖油罐35內(nèi)有緩存的高溫導(dǎo)熱油，只要高溫緩沖油罐35內(nèi)的導(dǎo)熱油的液位足夠高，汽輪機(jī)發(fā)電量不會(huì)下降，可平穩(wěn)發(fā)電。如果高溫緩沖油罐里的導(dǎo)熱油的液位下降到某個(gè)值，此時(shí)閉合第二控制開關(guān)325，斷開第一控制開關(guān)324，低溫導(dǎo)熱油進(jìn)入熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)32，即流經(jīng)導(dǎo)熱油-熔融鹽換熱器的導(dǎo)熱油改變方向，此時(shí)熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)32內(nèi)的熔鹽由高溫熔鹽管向低溫熔鹽罐流動(dòng)，從而利用高溫熔鹽罐的儲(chǔ)熱釋放熱量，補(bǔ)足太陽下降造成的影響，雖然熔鹽系統(tǒng)從儲(chǔ)熱/停機(jī)狀態(tài)變成放熱狀態(tài)，需要一段時(shí)間。但是由于高溫緩沖油罐的存在，在這段時(shí)間內(nèi)，汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電量不會(huì)變化，不需要下調(diào)。

從上述的結(jié)構(gòu)描述可知，太陽能輻射短時(shí)波動(dòng)不會(huì)引起汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電量突變，僅是高溫緩沖油罐的液位有緩慢的變化，而這個(gè)變化可以由儲(chǔ)熱系統(tǒng)放熱進(jìn)行補(bǔ)償，控制系統(tǒng)有充足的時(shí)間可以從容的控制。

相比于圖1的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，由于本發(fā)明設(shè)置了高溫緩沖油罐，將太陽能集熱系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)解耦，兩個(gè)系統(tǒng)解耦后。各自可以相對(duì)獨(dú)立控制，因此整個(gè)電廠的控制難度大大降低。這極大的提高了發(fā)電量的穩(wěn)定性，大大減少了發(fā)電量的忽大忽小的波動(dòng)性。

相比于圖2的另一種現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，其用高溫熔鹽（386℃）把水加熱成T1℃水蒸氣，本發(fā)明是高溫導(dǎo)熱油（390℃）直接把水加熱成T2℃水蒸氣。根據(jù)換熱器端差原理，在同樣成本的換熱器下，T2 >T1, 而根據(jù)汽輪機(jī)原理，溫度越高，熱效率越高。