[發明專利]一種槽式直接蒸汽與熔融鹽聯合熱發電系統

在審

• 申請號: 201810228338.0
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108561282A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 裴剛;楊洪倫;王其梁;黃小娜;胡名科;曹靜宇;高廣濤
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01K3/18;F01D15/10
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

本發明涉及一種槽式直接蒸汽與熔融鹽聯合熱發電系統。包括直接蒸汽系統、汽輪機發電系統、給水回熱系統和冷凝系統；其中直接蒸汽系統包括直接蒸汽太陽能集熱場、蒸汽換熱器、中溫儲熱裝置、水混合器和氣液分離器等；還包括具有過熱蒸汽段作用的熔融鹽集熱系統，熔融鹽集熱系統包括槽式熔融鹽太陽能集熱場、高溫熱熔融鹽罐、高溫冷熔融鹽罐和過熱器等。工作時，系統中水的預熱和蒸發過程在直接蒸汽系統中的直接蒸汽太陽能集熱場完成，過熱和再熱過程在熔融鹽系統中的熔融鹽過熱器和再熱器完成；熔融鹽系統出口的高溫工質僅與過熱器和再熱器進行換熱，減小換熱器內部傳熱溫差，減小熱交換器的?損失，本發明能夠使熱發電系統的效率提升15～20%。

技術領域

本發明屬于太陽能發電技術領域，具體涉及一種槽式太陽能熱發電系統。

背景技術

太陽能是分布最廣，儲量最豐富的可再生能源。為了提升太陽能的品質和利用效率，太陽能高溫熱利用引起了廣泛的關注。槽式太陽能熱發電是目前技術最成熟，成本最低的太陽能熱發電技術。傳統常規的太陽能槽式熱發電系統包括太陽能集熱系統、儲熱系統、熱傳輸與換熱系統和發電系統等部分組成。太陽能集熱系統包括高溫真空集熱管、聚光器、跟蹤機構以及相關連接管路和閥門。

對于導熱油和熔融鹽工質的電站，聚光器把太陽輻射光線聚焦在拋物槽焦線上的槽式真空集熱管，傳熱工質與集熱管管壁進行對流換熱而被加熱。然后被加熱的傳熱工質通過一系列的熱交換器產生蒸汽，蒸汽的能量通過蒸汽動力循環產生電力。加熱蒸汽后，傳熱工質返回到太陽能集熱場。槽式太陽能熱發電系統的集熱場加熱回路較長，因此槽式熱發電系統的熱損主要來自集熱場管路及集熱管損失。目前商業化運行的槽式熱發電系統溫度可達400℃，為了提高系統發電效率，槽式熱發電系統的運行溫度，有進一步提高的趨勢。目前采用熔融鹽作為傳熱工質的實驗電站最高溫度可達550℃。隨著集熱場溫度的提升，集熱管的熱損失呈指數型增長以及連接管路熱損顯著增加。因此減少槽式集熱場的熱損，對提高熱發電系統的效率有重要意義。同時在蒸汽發生器中，蒸汽沸騰溫度遠低于集熱場出口溫度，在熱交換器換熱過程中有較大?損失。

槽式直接蒸汽發電技術具有更高的效率、更小的環境污染和更低的投資，是太陽能熱發電技術中最有潛力的一種技術。但是，由于太陽輻射的間歇性和周期性，使得系統的控制問題十分復雜，此外集熱管內兩相流的不穩定性，過熱段的傳熱惡化，也限制直接蒸汽發電技術的發展。

發明內容：

為了提高槽式熱發電系統的效率，降低發電成本，本發明提出一種槽式直接蒸汽與熔融鹽聯合熱發電系統。

一種槽式直接蒸汽與熔融鹽聯合熱發電系統包括直接蒸汽系統2、汽輪機發電系統5、給水回熱系統3和冷凝系統4；

所述汽輪機發電系統5包括汽輪機高壓缸、汽輪機中壓缸、汽輪機低壓缸和發電機組；

所述給水回熱系統3包括高壓換熱器、低壓換熱器、除氧水箱、前置泵和凝結水泵；所述低壓換熱器與低壓缸連接；所述高壓換熱器與汽輪機高壓缸連接；所述除氧水箱分別與汽輪機中壓缸、低壓換熱器、前置泵和高壓換熱器連接；

所述冷凝系統4包括冷卻塔和冷凝器；所述冷凝器分別與汽輪機低壓缸和給水回熱系統3的凝結水泵的入口連接；

所述直接蒸汽系統2包括直接蒸汽太陽能集熱場20、水泵21、儲液罐22、蒸汽換熱器23、中溫儲熱裝置24、水混合器25和氣液分離器26；所述直接蒸汽太陽能集熱場20的入口依次串聯著水泵21、儲液罐22和水混合器25；直接蒸汽太陽能集熱場20的出口連接著氣液分離26的入口；氣液分離器26的氣相出口連接著過熱器15的蒸汽入口，氣液分離器26的液相出口連接著水混合器25的入口；所述蒸汽換熱器23并聯著直接蒸汽太陽能集熱場20；所述中溫儲熱裝置24進出口分別連接著蒸汽換熱器23的儲熱工質出進口；