一種高跟蹤精度大開口高溫槽式熔鹽集熱器的製作方法

2023-06-06 05:36:16

本發明屬於太陽能光熱發電
技術領域：
，尤其是一種高跟蹤精度大開口高溫槽式熔鹽集熱器。
背景技術：
：近年來國家對於新能源發展的重視與日俱增，「十三五」規劃中也明確提出支持新能源等新興產業的發展。太陽能儲量豐富，利用清潔，將成為最熱門的新能源之一，光熱發電技術也會迅速發展。光熱發電設備也會向高參數、大直徑方向發展。目前，太陽能熱發電技術進入迅速發展期。現有技術中，帶有熔鹽儲熱設施的槽式熔鹽熱發電項目技術成熟、同時又具有一定先進性，在現有技術中，集熱迴路大多採取開口尺寸為5770mm的集熱迴路，使用熱油作為導熱介質，並且由於跟蹤方式為斷續跟蹤導致跟蹤精度並不高。技術實現要素：本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種高跟蹤精度大開口高溫槽式熔鹽集熱器。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種高跟蹤精度大開口高溫槽式熔鹽集熱器，包括反射鏡、集熱管、集熱管支撐臂、傾角傳感器、扭矩管、懸臂、中間塔和驅動塔，中間塔和驅動塔並排設置，在中間塔分布於驅動塔兩側，在中間塔和驅動塔之間設置有扭矩管，在扭矩管上架設有懸臂，懸臂上安裝有反射鏡，在扭矩管上垂直設置有集熱管支撐臂，在集熱管支撐臂上安裝有集熱管，所述反射鏡徑向為4塊，軸向為8-10組，所述反射鏡為拋物線形，拋物線反射鏡的開口尺寸為5.8-6米，所述集熱管內設置有熔鹽作為導熱介質，熔鹽儲熱溫度為290度至550度。而且，所述的集熱管支撐臂為等距排布，數量為9-12根。而且，在所述驅動塔上端的集熱管支撐臂上設置有傾角傳感器，用於測量扭矩管的旋轉角度。而且，所述的驅動塔上設置有液壓站和驅動控制櫃。而且，所述的拋物線反射鏡的開口尺寸優選為5.96米。而且，所述反射鏡軸向的數量優選為8組。而且，所述熔鹽使用液固轉變溫度較高二元熔鹽，熔鹽配比為60％nano3+40％kno3、純度為99.6％kno3和99.5％nano3，其初始凝固溫度221℃、初始結晶溫度238℃，熔化熱161kj。而且，所述驅動塔、懸臂、傾角傳感器組成的太陽跟蹤方式為連續跟蹤，跟蹤精度達到0.068mrad。與現有技術相比，本發明的有益效果是：以本發明所述一種高跟蹤精度大開口高溫槽式熔鹽集熱器，具有以下有益效果：1、採用大開口反射鏡使得集熱場建造成本大大減少了，且節能環保，熱能損失減少，總發電量提高。2、採用熔鹽作為導熱介質相比於熱油具有更好的導熱性能，儲熱效率大大提升。3、跟蹤方式由斷續跟蹤改為連續跟蹤，提高了跟蹤精度，使跟蹤精度達到0.068mrad。附圖說明圖1為本發明結構示意圖。圖2為本發明結構示意圖。其中，1為反射鏡，2為集熱管，3為集熱管支撐臂，4為傾角傳感器，5為懸臂，6為中間塔，7為液壓站，8為驅動塔，9為驅動控制櫃，10為扭矩管。具體實施方式下面結合附圖與具體的實施方式對本發明作進一步詳細描述：如圖中所示，一種高跟蹤精度大開口高溫槽式熔鹽集熱器，包括反射鏡1、集熱管2、集熱管支撐臂3、傾角傳感器4、扭矩管10、懸臂5、中間塔6和驅動塔8，中間塔和驅動塔並排設置，在中間塔分布於驅動塔兩側，在中間塔和驅動塔之間設置有扭矩管，在扭矩管上架設有懸臂，懸臂上安裝有反射鏡，在扭矩管上垂直設置有集熱管支撐臂，在集熱管支撐臂上安裝有集熱管，所述反射鏡徑向為4塊，軸向為8組，所述的拋物線反射鏡的開口尺寸為5.96米，所述集熱管內設置有熔鹽作為導熱介質。而且，所述的集熱管支撐臂為等距排布，數量為9根。而且，在所述驅動塔上端的集熱管支撐臂上設置有傾角傳感器，用於測量扭矩管的旋轉角度。而且，所述的驅動塔上設置有液壓站和驅動控制櫃。而且，所述的拋物線反射鏡的開口尺寸優選為5.96米。而且，所述反射鏡軸向的數量優選為8組。而且，所述驅動塔、懸臂、傾角傳感器組成的太陽跟蹤方式為連續跟蹤，跟蹤精度達到0.068mrad。以下通過5960mm和5770mm反射鏡集熱迴路的對比進行說明，並對鏡場系統用量及成本進行分析，集熱器主要組件包括扭矩管、懸臂、驅動塔、中間塔、集熱管支撐臂。各組件用量及成本變化情況如下：集熱器主要組件用量類別用量差異成本差異扭矩管-2.86％-0.12％懸臂-6％-0.88％驅動塔-6.4％-10.2％中間塔-2.9％-2.9％集熱管支撐臂-3.2％-0.42％集熱器各組件用量均減少，成本也隨之減少。集熱器主要組件總成本下降原來的3％。反射鏡用量及成本變化如下：反射鏡用量類別用量差異成本差異反射鏡-6.4％-9.2％反射鏡用量減少，成本下降約為原來的9.2％集熱管用量及成本變化情況如下：集熱管用量類別用量差異成本差異集熱管-2.86％-0.28％集熱管用量減少，成本下降原來的0.28％。儀控閥門包括表面熱電偶、護套熱電偶、壓力傳感器、手動調節閥、電控洩壓閥。各閥門用量及成本變化情況如下：儀控閥門用量類別用量差異成本差異表面熱電偶-3.64％-3.64％護套熱電偶-1.72％-1.72％壓力傳感器-1.72％-1.72％手動調節閥-1.72％-1.72％電控洩壓閥-1.72％-1.72％各閥門用量均減少，各成本也隨之減少，儀控閥門總成本下降約為原來的2.2％。排鹽設施包括電控排鹽閥、排鹽裝置。各用量及成本變化情況如下：排鹽設施類別用量差異成本差異電控排鹽閥-1.72％-1.72％排鹽裝置-1.72％-1.72％管道連接包括旋轉接頭、旋轉接頭金屬軟管、補償器、補償金屬軟管。各用量及成本變化情況如下：管道連接類別用量差異成本差異旋轉接頭-1.72％-0.0028％旋轉接頭金屬軟管-1.71％-0.02％補償器-6.68％-0.0074％補償器金屬軟管-6.68％-0.0036％管道連接各組件用量均減少，成本差異也隨之減少，總成本減少為原來的2.8％。土建施工包括混凝土基本土建量、線纜溝土建量、線纜總用量、擋風牆。土建施工類別施工量差異成本差異混凝土基礎土建量-3.3％-3.3％線纜溝土建量-2.86％-2.8％線纜總用量-2.86％-2.8％擋風牆0.000％8.000％土建用量除擋風牆未變化，其他用量均減少，成本除擋風牆增加原來的8％外，其他均減少，累積土建施工總成本減少大約為原來的2％。除以上集熱場建造成本減少外，還額外增加一部分維護保養費用，但此費用遠遠小於減少的成本費用，最終累積集熱場建造總成本減少原來的4.02％。綜上所述，所有數據能充分說明此設計方案能夠實現成本優化。1、跟蹤控制參數從上表可以看出，系統的跟蹤精度提高了。同時，連續跟蹤成本可下降，因此，優先考慮連續跟蹤。這樣，既節省了成本，又提高了系統跟蹤精度。2、載荷設計標準運行風速和安全風速不變的情況下，動態轉矩和靜載轉矩變大。3、集熱器規格5960sca的集熱單元採光面積變大，集熱迴路長度減少，集熱單元總數量減少，集熱總採光面積減少約為原來的0.12％，影響很小。4、熱能損失情況5960sca的集熱場的熱輻射年損失下降了原來的約0.3％。5、年發電總量情況5960sca的年發電總量增加了大約0.07％。綜上所述，此高溫槽式熔鹽5960sca集熱器方案與現有技術中5770sca集熱器方案相比，總鏡場的設計成本大大減少，雖然集熱場總採光面積減小了，但影響的集熱效率不大(通過一定的集熱效率分析及集熱系統實際的安裝和調試，可以進一步減小)，集熱場的熱輻射年損失也相對減少，而年發電總量還是增加得。因此，高溫槽式熔鹽5960sca集熱器設計具有低成本、高效率的優點。高溫熔鹽的配比：所述熔鹽使用液固轉變溫度較高二元熔鹽，熔鹽配比為60％nano3+40％kno3、純度為99.6％kno3和99.5％nano3，其初始凝固溫度221℃、初始結晶溫度238℃，熔化熱161kj。採用熔鹽作為導熱介質相比於熱油具有更好的導熱性能，儲熱效率大大提升。導熱油技術的儲熱空間為從290度至380度，儲熱溫差為90度，而熔鹽技術儲熱空間從290度至550度，儲熱溫差為260度，同樣用量的熔鹽，熔鹽技術的儲熱量是導熱油技術的3倍左右，也就是說，如果要配備同樣的儲熱量，熔鹽技術所需熔鹽僅為導熱油技術所需熔鹽的三分之一左右，意味著工程造價成本更低，選用高溫熔鹽作為傳遞介質，還可以提高汽輪機的效率，獲得更高的年發電量。連續跟蹤的方式：傳統的液壓驅動方式為單泵控制，電機為普通三相異步電機，轉速恆定。跟蹤驅動動作方式為步進式控制，換向閥間隔5～20秒左右換向動作一次，電機隨之啟動，運動一定角度後電機停止。這種跟蹤驅動方式，跟蹤精度較低(約為1.7mrad)，不能滿足高溫熔鹽工質所要求的1.2mrad高跟蹤精度要求。且電機頻繁啟停，換向閥頻繁動作，嚴重影響元壽命。在採用單泵定轉速電機驅動時，在實施快速定位時，移動的速度不可調。所述驅動塔、懸臂、傾角傳感器組成的太陽跟蹤方式為連續跟蹤，跟蹤精度達到0.068mrad。所述驅動系統包括液壓油箱、電機、泵出口油路分配閥組、蓄能器和蓄能器出口閥組，液壓油箱上設置有電機和泵出口油路分配閥組，在液壓油箱一側設置有蓄能器，在液壓油箱內設置有雙泵系統，一為用於實現油缸的慢速伸縮的柱塞泵，一為用於實現油缸的快速伸縮的齒輪泵，在所述的電機上設置有風扇，在所述液壓油箱的下方設置有集油槽，在所述集油槽上設置有託架，採用小流量柱塞泵供油，並通過變頻器改變電機轉速進而改變泵輸出流量，實現油缸的慢速度伸縮，進而實現微小角度偏差的旋轉跟蹤定位，緊急快速定位和緊急情況下的散焦保護功能：採用大齒輪泵供油實現驅動裝置的快速定位和翻轉動作，且速度可調；另外設置蓄能器實現緊急斷電情況下的散焦等安全保護動作，另外電機配置風扇，保證電機散熱需要，延長電機使用壽命。以上對本發明進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。當前第1頁12