[發明專利]具有用于工藝或發電或熱電聯產的熱存儲的模塊化熔鹽太陽能塔

在審

• 申請號: 201580054093.9
• 申請日: 2015-10-05
• 公開（公告）號: CN106796051A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: D·T·瓦西盧克;K·C·亞歷山大;K·L·桑特爾曼;J·M·馬歇爾
• 申請（專利權）人: 巴布考克及威爾考克斯公司
• 主分類號: F24J2/04
• 分類號: F24J2/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 侯穎媖

相關申請的交叉引用

本申請要求申請日期為2014年10月6日的美國臨時專利申請序列號62/060,561的優先權。本專利申請的完整公開通過引用以其全文充分地結合于此。

背景技術

本公開主要涉及產生并存儲來自太陽的熱能用于如熱脫鹽等工藝或發電的系統。通常，太陽能接收器是太陽熱能生成系統的部件，由此，來自太陽的輻射(即太陽光)被用作熱源。來自太陽的輻射和熱能被集中在太陽能接收器上并傳遞至流動通過接收器的熱傳遞流體(HTF)，所述熱傳遞流體可以被存儲并用于生成用于工藝或發電或兩者(熱電聯產)的蒸汽。接收器通常是永久地安裝在高架支撐塔的頂部上的大單元，所述高架支撐塔策略性地放置在定日鏡或反射鏡的場中，所述定日鏡或反射鏡收集太陽光線并將那些光線反射并集中到接收器的管屏上。一種用于這種系統的有效、緊湊太陽能接收器將是期望的：所述太陽能接收器使用熔鹽或類似HTF并且設計簡單、模塊化、結構堅固并且在制造、裝運和安裝方面是經濟的。

當前風力發電機和太陽能光伏發電機不具有經濟的能量存儲能力。在沒有能量存儲的情況下，由于變化的風、云以及夜晚的黑暗，電網的波動是不可避免的。熔鹽太陽能電廠能夠有效地將所收集的太陽能存儲為熱能，這允許所述工藝或發電與能量收集解耦合。所述工藝或發電廠然后可以根據接收器塔的數量和熱存儲系統相對于所述工藝或電力循環所需要的能量的尺寸如所需要的(如在云層覆蓋期間和夜晚)繼續操作一些時間量。

簡要說明

本公開主要涉及太陽熱能生成系統，所述太陽熱能生成系統使用用于吸收太陽能的太陽能接收器和用于存儲HTF的某些存儲罐結構，以便提供用于工藝和/或發電的熱能。優選地，系統使用熔鹽作為HTF和存儲流體。

各種實施例中公開的是操作太陽熱能生成和存儲系統的方法。HTF(例如，熔鹽)從成組的冷存儲罐泵送至太陽能接收器。HTF被加熱到約850°F的最高溫度，并且然后在重力作用下流向成組的熱存儲罐。經加熱流體然后被泵送至蒸汽生成系統，以便提供用于生成用于工藝的蒸汽和/或用于驅動渦輪機并發電的熱能。特別被設計成用于產生電的熔鹽系統使用需要滿足傳統公用電站級蒸汽渦輪機所需要的蒸汽溫度以及提供更有效的電力循環的更高溫度的熔鹽(典型地，1050°F)。然而，如熱脫鹽等工藝不需要高溫度工作流體。因此，本公開中的HTF(熔鹽)的最高溫度被選擇為小于能夠達到的溫度，從而使得太陽能接收器、熱鹽管道、熱鹽存儲罐、熱鹽管道和蒸汽生成系統(SGS)熱交換器可以由更低級的合金制成，由此降低了電廠的成本。替代地，熱能可以用來生成用于驅動渦輪機并產生電的蒸汽，但是由于更低的鹽溫度引起的更低的蒸汽溫度，因此具有更低的電力循環效率。

其他實施例中公開的是包括一個或多個垂直接收器塔太陽熱能生成和存儲系統。所述至少一個太陽能接收器包括支撐多個管屏的垂直支撐結構，所述多個管屏可以被安排在象限中。所述管屏被流體地連接以便形成至少一個流動路徑。多個定日鏡被安排在垂直塔周圍。成組的冷存儲罐被配置成用于向(多個)太陽能接收器供應“冷”HTF。成組的熱存儲罐被配置成用于從(多個)太陽能接收器接收“熱”HTF。

以下更加具體的描述了本公開的這些和其他非限制性方面和/或目標。

附圖說明

以下是附圖的簡要說明，其是為了展示本文中所公開的示例性實施例的目的而呈現的，并非為了限制所述示例性實施例。

圖1是本公開的熔鹽太陽熱能生成、熱存儲和蒸汽生成系統的示意圖。

圖2是具有位于中心的熱存儲系統、蒸汽生成系統、和在約1050°F的溫度下操作的發電系統和十個定日鏡場的傳統熔鹽發電廠的示意圖。

圖3是本公開的在約850°F或更低溫度下操作的用于工藝應用的熔鹽太陽熱能生成系統的示意圖。

圖4是本公開的在約850°F或更低溫度下操作的用于發電的熔鹽太陽熱能生成系統的示意圖。

圖5是本公開的在約850°F或更低溫度下操作的用于熱電聯產的熔鹽太陽熱能生成系統的示意圖。

圖6是用于本公開的模塊化熔鹽太陽熱能生成系統的另一個普通電廠布局的頂視示意圖，所述另一個普通電廠布局使用布置在展示具有兩個熱和冷模塊化存儲罐組的熔鹽管道的兩行中的十個定日鏡場。

圖7是本公開的模塊化熔鹽太陽熱能生成系統的另一個普通電廠布局的頂視示意圖，所述另一個普通電廠布局使用布置在展示具有三個熱和冷模塊化存儲罐組的熔鹽管道的矩形中的十個定日鏡場。