一種提高熔鹽塔式太陽能熱發電站發電效率的裝置和方法
2023-06-02 19:00:06 1
一種提高熔鹽塔式太陽能熱發電站發電效率的裝置和方法
【專利摘要】一種提高熔鹽塔式太陽能熱發電站發電效率的方法：由定日鏡場將太陽光反射到位於吸熱塔塔頂的吸熱器，吸熱器循環泵將冷罐內的熔鹽泵到吸熱器進口容器，吸熱器進口容器的熔鹽流經整個吸熱器，使熔鹽流的溫度加熱成為高溫熔鹽並輸送到吸熱器出口容器；吸熱器出口容器內的熔鹽借重力通過下降管道流到熱罐裡，由熔鹽流體的重力勢能驅動下降管道末端的液力透平的轉子，將此轉子的動能通過電機轉化為電能，增加電站的發電量；熱罐內的高溫熔鹽被蒸汽發生器系統循環泵送到蒸汽發生器系統進行熱交換，產生的高壓過熱蒸汽驅動汽輪發電機系統發電；熱交換後熔鹽的溫度被將冷卻後通過管道流回到冷罐內，進行下一循環。本發明還公開了實現上述方法的裝置。
【專利說明】一種提高熔鹽塔式太陽能熱發電站發電效率的裝置和方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種提高太陽能熱發電站發電效率的裝置。
[0002]本發明還涉及一種利用上述裝置實現提高太陽能熱發電站發電效率的方法。
【背景技術】
[0003]隨著化石燃料的逐漸短缺，可再生能源發電在市場上的佔有比例也越來越大，其中包括太陽能熱發電。熔鹽塔式太陽能熱發電站是通過布置在地面的定日反射鏡將太陽光反射到位於塔頂吸熱器上，塔高一般超過百米，通過液態的熔鹽將太陽熱能收集並利用。
[0004]熔鹽塔式太陽能熱發電站主要有以下系統組成:定日鏡場、熔鹽吸熱器、冷/熱雙罐儲熱系統、蒸汽發生器系統、汽輪發電機組和冷卻系統。電站的導熱介質為硝酸鹽，成分是40%KN03和60%NaN03。這種混合鹽的融點約220°C，儲在冷/熱罐中熔鹽的溫度分別為290°C和565°C。電站運行時，定日鏡將入射到其表面的太陽光反射到位於塔頂的吸熱器，吸熱器循環泵將冷罐中290°C的熔鹽送到吸熱器上，吸收定日鏡場反射來的太陽能。熔鹽經吸熱後溫度被加熱至565°C，借重力通過熱熔鹽下降管回到熱鹽罐中。儲在熱罐中的熔鹽被蒸汽發生器系統循環泵送入蒸汽發生器系統換熱，產生高壓過熱蒸汽來驅動汽輪發電機組發電，換熱後的熔鹽流回到冷罐中，進行下一個循環。
[0005]為了降低熱熔鹽從下降管道下來的重力衝擊，在現有技術裡，熱熔鹽下降管道末端設有閥門或降壓噴嘴等阻尼設備，使其下降管內的流體滿管穩定流動，並達到相應的設計流速。但阻尼設備浪費了熔融鹽從百米高處下落產生的勢差，沒有轉化為有用能。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種提高熔鹽塔式太陽能熱發電效率的裝置。
[0007]本發明的又一目的在於提供一種利用上述裝置實現提高熔鹽塔式太陽能熱發電效率的方法。
[0008]為實現上述目的，本發明提供的提高熔鹽塔式太陽能熱發電站的發電效率的裝置，包括:
[0009]一定日鏡場，將太陽光反射至吸熱器；
[0010]一儲放熔鹽的冷罐，通過吸熱器循環泵連接至吸熱器，並經吸熱器出口容器通過下降管道連接至一儲放熔鹽的熱罐；
[0011 ] 熱罐通過蒸汽發生器系統循環泵連接至蒸汽發生器系統，蒸汽發生器系統通過管道連接至冷罐；
[0012]蒸汽發生器系統通過管道連接汽輪發電機系統；
[0013]其中，下降管道的末端安裝有液力透平的轉子。
[0014]所述的裝置中，定日鏡場中的每個定日鏡通過繞雙軸旋轉將太陽光反射至吸熱器。
[0015]所述的裝置中，吸熱器安裝在吸熱塔的塔頂。[0016]所述的裝置中，吸熱器循環泵通過上升管道和吸熱器進口容器連接吸熱器。
[0017]本發明提供的利用上述裝置提高熔鹽塔式太陽能熱發電站發電效率的方法:
[0018]由定日鏡場將太陽光反射到位於吸熱塔塔頂的吸熱器，吸熱器循環泵將冷罐內的熔鹽泵到吸熱器進口容器，吸熱器進口容器的熔鹽流經整個吸熱器，使熔鹽流的溫度加熱成為高溫熔鹽並輸送到吸熱器出口容器；
[0019]吸熱器出口容器內的熔鹽借重力通過下降管道流到熱罐裡，由熔鹽流體的重力勢能驅動下降管道末端的液力透平的轉子，將此轉子的動能通過電機轉化為電能，在降低高溫熔鹽重力流對熱罐的衝擊的同時利用液力透平回收勢能，增加電站的發電量；
[0020]熱罐內的高溫熔鹽被蒸汽發生器系統循環泵送到蒸汽發生器系統進行熱交換，產生的高壓過熱蒸汽驅動汽輪發電機系統發電；熱交換後熔鹽的溫度被將冷卻後通過管道流回到冷罐內，進行下一循環。
[0021]所述的方法中，冷罐內的熔鹽溫度為270_320°C。
[0022]所述的方法中，高溫熔鹽的溫度為500_600°C。
[0023]所述的方法中，吸熱器循環泵通過上升管道將冷罐內的熔鹽泵到吸熱器進口容器。
[0024]本發明提供的裝置和方法，是採用液力透平回收從塔頂流下來的熱熔鹽勢能，利用水輪機原理將勢能轉化為有用能。這不僅可以使系統流體穩定流動，達到設計流速，從而保證系統安全；也可以有效的回收能量，提高電站的發電效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是公知熔鹽塔式太陽能光熱發電站示意圖。
[0026]圖2是本發明電站系統示意圖。
[0027]附圖中主要組件符號說明:
[0028]I定日鏡場，2冷罐，3吸熱器循環泵，4上升管道，5吸熱器進口容器，6吸熱器，7吸熱器出口容器，8下降管道，9降壓噴嘴，9』液力透平，10熱罐，11蒸汽發生器系統循環泵，12蒸汽發生器系統，13汽輪發電機系統，14管道，15吸熱塔，
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖與具體實施例對本發明進一步詳細說明:
[0030]圖1為目前採用的公知的熔鹽塔式太陽能熱發電站基本運行原理。定日鏡場I的每個定日鏡通過繞雙軸旋轉將每時刻的太陽光反射到位於吸熱塔15塔頂的吸熱器6，吸熱器循環泵3將冷罐2內的熔鹽通過上升管道4泵到吸熱器進口容器5，然後吸熱器進口容器5的熔鹽流經整個吸熱器6，使熔鹽流的溫度由290°C被加熱至設計溫度為565°C，被輸送到吸熱器出口容器7。吸熱器出口容器7內的高溫熔鹽借重力通過熱熔鹽下降管道8流到熱罐10裡，為了使其下降管道8內的流體滿管穩定流動，並達到相應的設計流速，需在下降管道8末端安裝閥門或降壓噴嘴9等阻尼設備，進而保護系統的可靠運行。熱罐10內的高溫熔鹽被蒸汽發生器系統循環泵11送到蒸汽發生器系統12進行熱交換，產生高壓過熱蒸汽驅動汽輪發電機系統13發電；熱交換後熔鹽的溫度被將冷卻到290°C，通過管道14流回到冷罐2內，進行下一循環。[0031]圖2是本發明的結構示意圖，是在公知的熔鹽塔式太陽能熱發電站的基礎上作的改進，具體改進之處是在公知熔鹽塔式太陽能熱發電站熱熔鹽下降管道8的末端安裝液力透平9』以代替降壓噴嘴9等阻尼設備，由吸熱器出口容器7流下來的熔鹽流經管道8末端的液力透平9』的轉子，由液力透平將熔鹽的高位勢能回收，提高電站的發電效率。在使系統穩定運行達到設計流速的同時，並利用水輪機原理，將此轉子動能通過電機轉化為電能，增加電站的發電量，或通過其他機械傳動裝置拖動其他設備減少廠用電，從而提高電站的發電效率。該轉子的結構為公知設備，與吸熱器循環泵3相同，只是工作原理相反。液力透平9』可以安裝於熱罐10罐頂上方。
[0032]通過上述裝置和方法，可以減少廠用電，進而提高電站的發電效率。
【權利要求】
1.一種提高熔鹽塔式太陽能熱發電站的發電效率的裝置，包括: 一定日鏡場，將太陽光反射至吸熱器； 一儲放熔鹽的冷罐，通過吸熱器循環泵連接至吸熱器，並經吸熱器出口容器通過下降管道連接至一儲放熔鹽的熱罐； 熱罐通過蒸汽發生器系統循環泵連接至蒸汽發生器系統，蒸汽發生器系統通過管道連接至冷罐； 蒸汽發生器系統通過管道連接汽輪發電機系統； 其中，下降管道的末端安裝有液力透平的轉子。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，定日鏡場中的每個定日鏡通過繞雙軸旋轉將太陽光反射至吸熱器。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其中，吸熱器安裝在吸熱塔的塔頂。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中，吸熱器循環泵通過上升管道和吸熱器進口容器連接吸熱器。
5.一種利用權利要求1所述裝置提高熔鹽塔式太陽能熱發電站發電效率的方法: 由定日鏡場將太陽光反射到位於吸熱塔塔頂的吸熱器，吸熱器循環泵將冷罐內的熔鹽泵到吸熱器進口容器，吸熱器進口容器的熔鹽流經整個吸熱器，使熔鹽流的溫度加熱成為高溫熔鹽並輸送到吸熱器出口容器； 吸熱器出口容器內的熔鹽借重力通過下降管道流到熱罐裡，由熔鹽流體的重力勢能驅動下降管道末端的液力透平的轉子，將此轉子的動能通過電機轉化為電能，在降低高溫熔鹽重力流對熱罐的衝擊的同時利用液力透平回收勢能，增加電站的發電量； 熱罐內的高溫熔鹽被蒸汽發生器系統循環泵送到蒸汽發生器系統進行熱交換，產生的高壓過熱蒸汽驅動汽輪發電機系統發電；熱交換後熔鹽的溫度被將冷卻後通過管道流回到冷罐內，進行下一循環。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，冷罐內的熔鹽溫度為270-320°C。
7.根據權利要求5所述的方法，其中，高溫熔鹽的溫度為500-600°C。
8.根據權利要求5所述的方法，其中，吸熱器循環泵通過上升管道將冷罐內的熔鹽泵到吸熱器進口容器。
【文檔編號】F03B13/00GK103485990SQ201310454460
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】黃文博, 楊惠強, 齊志鵬 申請人:北京首航艾啟威節能技術股份有限公司