[發明專利]一種全負荷熔鹽蒸汽發生系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710632824.4
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107191343B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 張智博;趙曉輝;韓偉
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K11/02;F24S20/20;F24S60/00;F22B1/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 強宏超

本發明公開一種全負荷熔鹽蒸汽發生系統及控制方法，系統由預熱器、蒸發器、汽包、過熱器、高溫熔鹽罐、中溫熔鹽罐、低溫熔鹽罐、熔鹽泵、閥門、測溫裝置和測流量裝置組成，其中水工質按順序通過預熱器、蒸發器、汽包和過熱器成為過熱蒸汽；高溫熔鹽通過過熱器換熱，返回中溫熔鹽罐；中溫熔鹽分為兩路，分別進入蒸發器或預熱器；蒸發器出口熔鹽也分為兩路，分別進入低溫熔鹽罐或預熱器。該系統將通過過熱器、蒸發器和預熱器中的換熱過程解耦，在負荷變化時可以通過調節閥門開度分別控制通過過熱器、蒸發器和預熱器的熔鹽流量，實現蒸汽參數穩定輸出的同時大幅降低熔鹽在預熱器的凝固風險。

【技術領域】

本發明屬于太陽能光熱發電領域，具體涉及一種全負荷熔鹽蒸汽發生系統及其控制方法。

【背景技術】

太陽能光熱發電是利用太陽能收集裝置將太陽熱能收集，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統汽輪發電機，達到發電的目的。其中采用熔鹽作為傳熱流體和儲熱介質的塔式和槽式光熱發電系統具有大容量儲能的特點，能夠在夜間或者太陽資源不佳的情況下實現發電功率的穩定輸出，因此具有非常廣泛的應用前景。

相較于光伏發電和風力發電，負荷可控是光熱電站的一大優勢，因此就需要汽輪機在不同負荷下運行時，熔鹽蒸汽發生系統對負荷變化有較強的承受能力，能夠穩定輸出一定參數的過熱蒸汽。圖1是傳統熔鹽蒸汽發生系統的原理簡圖，給水自下而上依次通過預熱器、蒸發器、汽包和過熱器；熱鹽罐出口的熱熔鹽自上而下依次通過過熱器、蒸發器、預熱器后返回冷鹽罐，給水通過和熔鹽逆流換熱后成為過熱蒸汽，進入汽輪機做功。這種系統對負荷變化的適應性較弱，負荷變化時由于各設備端差要求熔鹽流量不能隨給水流量變化等比例變化，因此容易出現：1)過熱器出口蒸汽超溫；2)預熱器出口熔鹽溫度過低的問題，導致熔鹽在高溫段熱量盈余而在低溫段熱量不足。

雖然已有一些專利(例如，中國專利，授權號：CN 103511208 B)報道了一些負荷變化情況下穩定輸出的方法，但這些方法均是以犧牲熔鹽有效換熱量為代價，要么旁路掉部分進入過熱器的熔鹽；要么采用循環泵將汽包中的飽和水引入預熱器，利用熔鹽加熱額外的水工質以提高給水溫度。這些方法均造成了熔鹽儲熱量的極大浪費，降低了熔鹽利用率，單位熔鹽可利用小時數降低，不利于帶儲熱太陽能光熱電站的經濟性。因此，設計一種可在全負荷條件下安全高效運行，并實現穩定輸出合格蒸汽的熔鹽蒸汽發生系統是亟待解決的問題。

【發明內容】

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種全負荷熔鹽蒸汽發生系統及其控制方法，可在全負荷條件下安全高效運行，并實現穩定輸出合格蒸汽。

為達到上述目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種全負荷熔鹽蒸汽發生系統，包括預熱器、蒸發器、汽包、過熱器、高溫熔鹽罐、中溫熔鹽罐和低溫熔鹽罐；

高溫熔鹽罐熔鹽出口與過熱器熔鹽入口相連，過熱器熔鹽出口與中溫熔鹽罐熔鹽入口相連，中溫熔鹽罐熔鹽出口分為兩路，一路與蒸發器熔鹽入口相連，一路與預熱器熔鹽入口相連，蒸發器熔鹽出口分為兩路，一路與預熱器熔鹽入口相連，另一路與低溫熔鹽罐熔鹽第一入口相連，預熱器熔鹽出口與低溫熔鹽罐熔鹽第二入口相連；

系統的水工質入口與預熱器水工質入口相連，預熱器水工質出口與蒸發器水工質入口相連，蒸發器飽和蒸汽出口與汽包飽和蒸汽入口相連，汽包飽和水出口與蒸發器飽和水入口相連，汽包飽和蒸汽出口與過熱器飽和蒸汽入口相連，過熱器過熱蒸汽出口與汽輪機的入口相連；

在高溫熔鹽罐熔鹽出口至過熱器熔鹽入口的管道上設有第一閥門，用以調節進入過熱器的高溫熔鹽流量；中溫熔鹽罐熔鹽出口至蒸發器熔鹽入口的管道上設有第二閥門，用以調節進入蒸發器的中溫熔鹽流量；中溫熔鹽罐熔鹽出口至預熱器熔鹽入口的管道上設有第三閥門，用以調節進入預熱器的中溫熔鹽流量；蒸發器熔鹽出口至預熱器熔鹽入口的管道上設有第四閥門，用以調節由蒸發器進入預熱器的熔鹽流量；蒸發器熔鹽出口至低溫熔鹽罐熔鹽第一入口的管道上設有第五閥門，用以調節由蒸發器進入低溫熔鹽罐的熔鹽流量；