[發(fā)明專利]一種雙熔鹽太陽(yáng)能熱發(fā)電傳熱蓄熱系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310743891.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN103727687A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜春旭;吳玉庭;馬重芳;張業(yè)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F24J2/34
• 分類號(hào): F24J2/34;F24J2/40;F22B1/00;F03G6/06
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 紀(jì)佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利是一種用于聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的傳熱蓄熱系統(tǒng)，是一種間接蓄熱，直接傳熱的新型基于聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電的傳熱蓄熱系統(tǒng)，所實(shí)現(xiàn)的功能滿足太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)有關(guān)傳熱蓄熱的要求，同時(shí)提高了系統(tǒng)效率、減小系統(tǒng)安全隱患，特別適合大規(guī)模太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域，尤其是基于熔鹽的聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于能源危機(jī)及大氣污染，世界各國(guó)加大了對(duì)太陽(yáng)能研究開發(fā)的投入，太陽(yáng)能熱水、太陽(yáng)能建筑、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、太陽(yáng)能熱發(fā)電等項(xiàng)目發(fā)展迅速，規(guī)模逐漸擴(kuò)大。太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要有4種類型：槽式、塔式、碟式以及線性菲涅耳形式。目前，常規(guī)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用反射鏡將太陽(yáng)光反射聚焦至集熱器上，由集熱器將聚集的太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿髦良療崞鲀?nèi)工質(zhì)，被加熱的工質(zhì)可以直接蒸發(fā)(如水)產(chǎn)生動(dòng)力來(lái)推動(dòng)發(fā)電設(shè)備發(fā)電或通過(guò)相應(yīng)的換熱設(shè)備將熱能傳至蓄熱系統(tǒng)和蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)。

由于直接用水作為傳熱做功工質(zhì)存在系統(tǒng)水力動(dòng)力設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性，以及蓄熱方面的困難，所以當(dāng)前太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)一般用合成油或熔鹽作為傳熱蓄熱工質(zhì)，再通過(guò)與蒸汽發(fā)生器換熱產(chǎn)生適合相應(yīng)汽輪發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力蒸汽。由此可以看出，太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的中間傳熱蓄熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

用合成油作為傳熱蓄熱工質(zhì)是常用的方法，但是合成油價(jià)格昂貴，壽命短，使用的上限溫度低于400℃，不利于整體系統(tǒng)性能的提高，并且管路還將承受十幾個(gè)大氣壓的壓力，這些不利因素導(dǎo)致新型工質(zhì)的研發(fā)與使用。

熔融鹽作為傳熱蓄熱工質(zhì)是一種很好的選擇，可以將鏡場(chǎng)輸出溫度提高到450-500℃，使動(dòng)力循環(huán)效率大于40%，蓄熱溫差大于2.5倍。但是目前該類應(yīng)用的是常規(guī)的二元鹽(NaNO₃,KNO₃)，該鹽熔點(diǎn)高，易凝結(jié)凍堵，給系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的安全隱患。

發(fā)明專利內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的傳熱蓄熱系統(tǒng)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了利用低溫熔點(diǎn)的熔融鹽作為聚光鏡場(chǎng)集熱器的傳熱工質(zhì)，利用廉價(jià)的二元鹽作為蓄熱以及蒸汽發(fā)生傳熱工質(zhì)這樣一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以使整體系統(tǒng)安全、廉價(jià)、高效。

本發(fā)明專利的目的在于提供了一種用于太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的傳熱蓄熱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可用于當(dāng)前槽式、塔式、線性菲涅耳等聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)的安全性、改善系統(tǒng)的性能、兼顧系統(tǒng)成本問(wèn)題。

本發(fā)明專利設(shè)計(jì)了基于低熔點(diǎn)熔融鹽的新穎的鹽鹽蓄熱傳熱系統(tǒng)，在蓄熱及蒸汽發(fā)生器換熱結(jié)構(gòu)中直接采用普通廉價(jià)的二元鹽作為工質(zhì)，這樣就形成了新型的鹽鹽蓄熱、傳熱系統(tǒng)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種雙熔鹽太陽(yáng)能熱發(fā)電傳熱蓄熱系統(tǒng)，其包括有基于低熔點(diǎn)熔鹽的鏡場(chǎng)傳熱裝置和基于廉價(jià)熔鹽的直接雙罐蓄熱傳熱裝置；

所述的基于低熔點(diǎn)熔鹽的鏡場(chǎng)傳熱裝置中，緩沖罐9設(shè)有注入低熔點(diǎn)熔鹽的注鹽口，緩沖罐9內(nèi)置有將低熔點(diǎn)熔鹽進(jìn)行加熱融化的電加熱，融化后的低熔點(diǎn)熔鹽經(jīng)熔鹽泵1從緩沖罐9抽出，通過(guò)閥門V11進(jìn)入聚光鏡場(chǎng)，在聚光鏡場(chǎng)中吸收太陽(yáng)能后，低熔點(diǎn)熔鹽升溫至500℃，經(jīng)由閥門V12，閥門V15進(jìn)入鹽鹽換熱器，與普通二元鹽在鹽鹽換熱器中換熱降溫后流入緩沖罐9，完成工質(zhì)的集熱，傳熱循環(huán)；所述閥門V12為雙向閥，所述閥門V15為止回閥。

鉑電阻溫度傳感器T1，鉑電阻溫度傳感器T2安裝于鏡場(chǎng)的入口和出口處用于檢測(cè)鏡場(chǎng)進(jìn)出口的溫度，根據(jù)鏡場(chǎng)進(jìn)出口的溫度來(lái)調(diào)節(jié)熔鹽泵1的轉(zhuǎn)速，流量計(jì)F1安裝于閥門V12和閥門V15之間；流量計(jì)F1作為熔鹽泵1轉(zhuǎn)速控制的反饋，流量計(jì)F1最終精確控制鏡場(chǎng)出口熔鹽的溫度；緩沖罐9中安裝有液位傳感器L1和溫度傳感器鉑電阻T3，用于檢測(cè)緩沖罐9的液位與溫度；緩沖罐9通過(guò)閥門V13與真空泵11相連，閥門V13與緩沖罐9之間還安裝有用于限制緩沖罐9加熱過(guò)程中的壓力的限壓閥V14，真空泵11與閥門V13用于緩沖罐9的檢測(cè)排空。