[發(fā)明專利]帶保護系統(tǒng)的塔式太陽能接收器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710265118.0
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107036303B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉潤寶;周宇昊
• 申請（專利權(quán)）人: 華電電力科學研究院
• 主分類號: F24S10/50
• 分類號: F24S10/50;F24S60/30;F24S80/00;F24S23/70
• 代理公司: 浙江英普律師事務(wù)所 33238
• 代理人: 陳俊志

本發(fā)明涉及一種帶保護系統(tǒng)的塔式太陽能接收器，包括集熱板、上流管道、下流管道、熔鹽泵、熔鹽保護罐、控制閥、增壓泵、空氣腔、連通閥，所述熔鹽泵與集熱板相連，所述上流管道與增壓泵之間依次連接有控制閥、熔鹽保護罐、連通閥、空氣腔。上流管道上設(shè)置有止回閥，位于控制閥與熔鹽泵之間，這樣設(shè)計可以防止在熔鹽泵壓力不足的情況下，出現(xiàn)熔鹽逆流的問題。本發(fā)明通過熔鹽保護罐及空氣腔自身儲存的壓力，使熔鹽在沒有外來驅(qū)動力的情況下仍能沿著管路流動，這比臨時啟動增壓泵要迅速，且可靠性及可控性都更高；同時，增壓泵是以空氣為介質(zhì)，節(jié)約了成本；有噴霧作為應(yīng)急保護雙保險，從而保護接收器不發(fā)生過熱燒毀。

本發(fā)明涉及一種帶保護系統(tǒng)的塔式太陽能接收器，屬于太陽能光熱發(fā)電應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體用于控制塔式太陽能接收器的應(yīng)急過熱保護。

背景技術(shù)

太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過導熱介質(zhì)帶走，并由換熱裝置產(chǎn)生蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的工藝，從而達到發(fā)電的目的。塔式太陽能發(fā)電是重要的光熱發(fā)電模式，也是最有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用前景的模式之一。

塔式太陽能電站的接收器位于接收塔頂部，通過泵將低溫熔鹽輸送至接收器，加熱后流下來。在運行過程中，熔鹽泵有可能會發(fā)生意外故障，加上傳輸路程較遠，也可能發(fā)生爆管，熔鹽外泄的情況，只要這兩種情況之一出現(xiàn)，都有可能使得低溫熔鹽供不到接收器上，造成接收器無法帶走熱量而發(fā)生過熱燒毀。由于定日鏡驅(qū)動需要一定時間，才能將反射光移開，加上系統(tǒng)監(jiān)控和協(xié)調(diào)也有一定時間，雖然時間都不長，但由于接收器接受的能量巨大，幾秒鐘的干燒，也可能使得接收器過熱，甚至發(fā)生爆裂或扭曲。接收器是塔式太陽能發(fā)電的核心部件，一旦出問題，整個電站癱瘓，維修期間將無法發(fā)電，電站將蒙受巨大損失。因此，需要有比較可靠而便捷的方法來實現(xiàn)對接收器的保護。現(xiàn)在一般做法是啟用旁路的備用熔鹽泵，理論上可以作為一個備選方案，但是由于熔鹽泵啟動速度較慢，價格昂貴，加上管道距離較遠，無法迅速正常運作，極有可能在定日鏡還沒有來得及移開的時候，出現(xiàn)沒有流體流過接收器的情況，一旦出現(xiàn)干燒，接收器很容易燒毀。如果是熔鹽泵下游的管道出了問題，那備用的泵更是無能為力。目前還沒有一種工藝簡單，便捷迅速的可靠方法對接收器這種突發(fā)事件進行預防和保護。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中啟用旁路的備用熔鹽泵存在的啟動速度慢、價格昂貴，無法提供及時保護的問題，提供一種工藝簡單，便捷可行的帶保護系統(tǒng)的塔式太陽能接收器，包括集熱板、上流管道、下流管道、熔鹽泵、熔鹽保護罐、控制閥、增壓泵、空氣腔、連通閥，所述熔鹽泵與集熱板相連，所述上流管道與增壓泵之間依次連接有控制閥、熔鹽保護罐、連通閥、空氣腔。上流管道上設(shè)置有止回閥，位于控制閥與熔鹽泵之間，這樣設(shè)計可以防止在熔鹽泵壓力不足的情況下，出現(xiàn)熔鹽逆流的問題。以熔鹽作為介質(zhì)的塔式太陽能系統(tǒng)為例，接收器可以是單個的集熱板，但實際應(yīng)用中，一般由多塊集熱板組成，每一塊集熱板布滿了管道，接收來自定日鏡反射的能量。每塊集熱板的管路彼此相互并聯(lián)，獨自形成一個支路，熔鹽流經(jīng)各集熱板加熱后匯流，由下流管道流到地面的儲鹽罐。本發(fā)明所提供的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征在于，在每分支管道上，另有一分支通過控制閥接到熔鹽保護罐，所述的熔鹽保護罐另一端通過連通閥與空氣腔相連。當塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)開始工作，管道充分預熱后，熔鹽泵啟動，低溫熔鹽沿著上流熔鹽主管道進入接收器，分成多支分別進入各個集熱板，除了沿著常規(guī)的集熱管路流動外，還有部分熔鹽穿過控制閥進入熔鹽保護罐中，待熔鹽充滿保護罐，關(guān)閉控制閥；同時，啟動增壓泵，對空氣腔的空氣做功，待達到一定壓力后，切斷空氣腔與增壓泵的連接，打開空氣腔與熔鹽保護罐之間的連通閥，使得熔鹽保護罐處于較高壓力狀態(tài)；當熔鹽泵或中途管道泄漏發(fā)生事故，無法向接收器提供上流熔鹽的動力的時候，迅速打開控制閥，此時高壓的熔鹽沿著上流管道進入接收器，維持接收器短時間內(nèi)的正常運作，同時迅速啟動各定日鏡的驅(qū)動裝置，把定日鏡反射的光斑從接收器上移走，避免接收器干燒過熱的情況。這種工作方式在系統(tǒng)啟動時，就同時進行啟動，簡便易行；每塊集熱板可配一個熔鹽保護罐，也可多個集熱板共用一個熔鹽保護罐，具體熔鹽保護罐容量大小根據(jù)集熱板的能流密度及定日鏡移開的時間而定，價格也相對低廉，同時能夠迅速保護集熱器。除此以外，水蒸氣作為介質(zhì)也可以。