[發明專利]自適應太陽能集熱熔鹽接收器系統

有效

• 申請號: 200810059840.X
• 申請日: 2008-02-19
• 公開（公告）號: CN101240947A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 朱亞農
• 申請（專利權）人: 上海工電能源科技有限公司
• 主分類號: F24J2/07
• 分類號: F24J2/07;F24J2/46;F24J2/40;H02J9/06
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種太陽能集熱熔鹽接收器系統和方法，尤其涉及一種具有自適應性的塔式太陽能集熱熔鹽接收器系統和方法，屬于太陽能應用技術領域。

背景技術

人類渴望逐步降低直至最終擺脫對化石能源依賴的訴求刺激了全球市場對清潔和可再生能源發電的探索，而太陽能基于其發電的清潔性和潛在供給無限的特點無疑成為了一種可行之選。

熔鹽接收器系統已在太陽能集熱轉化系統中得以運用，其中最通常的方式之一就是運用于塔式太陽能集熱發電，這在專利號分別為US?4407269、US?5417052和US?6701711的美國專利中都有詳細的說明。

在塔式太陽能集熱發電系統中，定日鏡場中的定日鏡把太陽光反射到設置在鏡場中央的接收塔頂部的中央接收器上，中央接收器被定日鏡反射的太陽光加熱，于是將接收到的太陽光能轉化為熱能并傳輸到傳熱和儲熱工質中，這種工質的典型就是熔鹽(一種液態硝酸鈉和硝酸鉀的混合物)。吸熱后的熔鹽又稱為熱鹽，儲存于熱熔鹽儲存罐中，用于加熱發電系統中蒸汽輪機所需的蒸汽或燃氣輪機所需的氣體。

在熔鹽接收器系統中，熔鹽既是傳熱工質又是儲熱工質。當熔鹽的流動出現非預設性減緩甚至完全停止時，如果不能及時改變定日鏡反射太陽光的方向使之偏離接收器，接收器就會因過熱而受損。避免接收器過熱的方法之一就是利用冷熔鹽加壓儲存罐，這樣即便在熔鹽輸送泵出現故障的情況下，加壓儲存罐中的冷熔鹽仍會基于壓力的作用而保持向接收器流動，從而保證系統有足夠的時間調整日光反射裝置，使其反射光偏離中央接收器。

由于中央接收器功率的強大和定日鏡場反應的遲緩，冷熔鹽加壓罐系統中必須有足夠多的冷熔鹽，以保證其能維持充足的流量和時間讓系統對日光反射裝置做出調整，同時加壓罐必須保持隔熱狀態，如果中央接收塔較高，該加壓罐還要合乎高溫高壓的標準，而這些勢必都會大量增加系統的投資運行成本。

此外，熔鹽和接收器管道的最大工作溫度受其本身物理屬性的限制。在利用熔鹽作為工質，尤其是以一種60％硝酸鈉和40％硝酸鉀的混合熔鹽作為工質的情況下，其最大工作溫度約為610℃，非常接近太陽能集熱發電系統的工作溫度，當各個接收器模塊輸出的熔鹽溫度不一致時，就會明顯降低接收器的最高輸出溫度，進而降低系統熱能溫度的工作范圍，從而導致整個發電廠工作效率的降低。

在不同的方位角，從定日鏡場反射到中央接收器的太陽光量存在著一定的差異，例如：上午中央接收器西面的接收器模塊會接收到較多的太陽反射光，而下午東面的模塊則接收的更多；同樣，面向南北方向的接收器模塊也會在冬季和夏季出現類似的情形。這種接收太陽光量的差異勢必導致各個接收器模塊的集熱也會產生差異，如果采用現有技術即通過固定流量平衡控制連接裝置對各接收器模塊中熔鹽的流量進行調節勢必導致各個接收器模塊輸出的熔鹽溫度各不相同。由此可見，對輸入各接收器模塊中的工質熔鹽采用固定的流量分配控制是不適當的，固定流量平衡控制連接裝置不能有效地適應工況的變化，不能實現中央接收器工作效率的最優，進而也不利于提高發電廠的工作效率。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的缺陷，降低系統運行成本，實現中央接收器工作效率的最優，本發明揭示了一種能夠自動適應工況變化并實現各接收器模塊輸出熔鹽溫度平衡的自適應太陽能集熱熔鹽接收器系統和方法。

本發明作為一種自適應太陽能集熱熔鹽接收器系統，包括：一個為接收器系統提供冷熔鹽的冷熔鹽儲存罐；一套容錯熔鹽泵輸送系統，可以確保把冷熔鹽儲存罐中的冷熔鹽穩定地輸送到中央接收器并促使其流動，從而可以防止中央接收器因過熱而受損；由多個帶有輸入口和輸出口并分別朝向不同方位的接收器模塊組成的中央接收器，所述中央接收器的各個接收器模塊都有一個根據其輸出口熔鹽溫度的高低對其輸入口熔鹽流量獨立進行調節的控制系統；一個位于所述的各接收器模塊上方的熱熔鹽緩沖罐，其頂部與各接收器模塊的輸出口相連，而其出口則與一根下導管相連，以便把熱熔鹽輸往熔鹽發電系統；一個安裝于所述下導管上的流量調節閥，用于控制所述熱熔鹽緩沖罐中的熔鹽量并使之保持在設定的范圍；一個靠近所述流量調節閥的渦輪機，用于循環利用熱熔鹽的勢能；和一個熱熔鹽儲存罐，用于儲存自下導管下行并最終輸往熔鹽發電系統的熱熔鹽。

本發明中的熔鹽輸送系統采用容錯設計，所述系統中至少有兩臺以上的輸送泵同時工作且都處于非滿負荷狀態，當其中某臺輸送泵出現故障或停止工作時，電子控制裝置就會指令其他輸送泵加大冷熔鹽的輸送量以滿足各接收器模塊對冷熔鹽的需求。為了保證所述輸送泵的電源供應，每一臺輸送泵都有一個以上的動力源，從而保證當其中一個失效時，電子控制裝置就使之自動切換到另一個動力源。