集成有再熱器的直流鍋爐的製作方法

2023-05-18 15:10:46 2

專利名稱：集成有再熱器的直流鍋爐的製作方法
集成有再熱器的直流鍋爐 本發明涉及一種具有集成在內的再熱器的強制直流鍋爐，尤其用於太陽能發電設備。太陽能發電站是傳統發電站的可選替代方案。當前，太陽能發電站例如藉助塔式聚光器和間接蒸發器實施，其中載熱介質通過太陽照射被加熱，並且其能量在連接於之後的熱交換器(鍋爐)中被釋放給水-蒸汽-循環迴路的工作介質，其中所產生的蒸汽被輸入蒸汽渦輪機。太陽能塔設計方案的可選替代方案可以是具有拋物線槽式聚光器或菲涅爾聚光器的發電站，其中太陽能不是集中在塔上，而是載熱介質在同心於焦線延伸的管中被加熱。上述鍋爐如今這樣實施，其例如由四個部件(預熱器、蒸發器、過熱器和再熱器)構成。其缺點在於，這種構造方式對於鍋爐部件自身和所需的附加的管道系統來說都需要較高的成本。本發明所要解決的技術問題在於，提供一種廉價的鍋爐。此外，本發明所要解決的技術問題還在於提供一種廉價的蒸汽發生裝置和低成本的太陽能發電設備。按照本發明所述技術問題通過按照權利要求1的鍋爐、以及權利要求8和11至13所述的裝置得以解決。本發明有利的擴展設計在各個從屬權利要求中定義。直流鍋爐具有容器，該容器具有載熱介質入口和載熱介質出口，其中，在載熱介質入口和載熱介質出口之間設置有載熱介質通道，載熱介質在所述載熱介質通道中流動；所述直流鍋爐還具有安置在載熱介質通道內的鍋爐管道，其中，鍋爐管道的第一部分設計為由過熱器管道和再熱器管道構成的系統，並且鍋爐管道的第二部分設計為由預熱管道和蒸發器管道構成的系統，並且第一部分沿著載熱介質的流動方向設置在第二部分之前。在所述直流鍋爐中，整個蒸汽發生(包括再熱)在一個組件中進行，這能夠大幅降低成本。在當前已知的鍋爐的實施形式中，需要至少兩個壓力容器(預熱器+蒸發器+過熱器和單獨的再熱器)，最多甚至需要四個壓力容器。過熱器管道和再熱器管道優選在載熱介質側布線成一個加熱面。由此構成直流鍋爐非常緊湊的構造形式。所述鍋爐的容器恰當地為壓力容器。此外有利的是，如此設置所述壓力容器，使得載熱介質從上向下流過壓力容器。載熱介質優選是熔鹽，因為鹽是無毒的、廉價的並且在熔化狀態中能夠不加壓地儲存。在優選的實施形式中，過熱器管道和再熱器管道沿著載熱介質的流動方向交替並列地布置在容器中。 在一種可選的實施形式中，過熱器管道和再熱器管道交替銜接地布置在容器中。按照本發明的鍋爐裝置除了包括按照本發明的鍋爐以外，還有利地包括汽水分離系統，其中鍋爐管道的第一部分在流動介質側連接在汽水分離系統之後。在此，鍋爐管道的第二部分在流動介質側連接在汽水分離系統之前。此外有利的是，與蒸發器管道平行鄰接的過熱器管道在流動側直接連接在汽水分離系統之後。在此按照一種特別有利的結構設計，具有所述鍋爐的蒸汽發生裝置集成在配備間接蒸發器的太陽能發電站中。在一種可選的結構設計中，具有所述鍋爐的蒸汽發生裝置集成在配備拋物線槽式聚光器的太陽能發電站中。在一種可選的結構設計中，具有所述鍋爐的蒸汽發生裝置集成在配備菲涅爾聚光器的太陽能發電站中。結合附圖示範性進一步闡述本發明。在附圖中示意性並且未按比例尺地顯示:

圖1示出具有間接蒸發器的太陽能塔發電站。圖2示出具有按照本發明的強制直流式鍋爐和汽水分離器的蒸汽發生裝置，該強制直流式鍋爐具有集成在內的再熱器。圖1示意地和示範性地示出太陽能塔發電站I。其包括太陽能塔2，在其垂直的上端設置吸收器3。具有多個日光反射器5的日光反射區4在地面上環繞太陽能塔2。具有日光反射器5的日光反射區4用於聚焦直射的太陽光線6。其中各個單獨的日光反射器5這樣設置和定向，使得由太陽直射的太陽光線6以集中的太陽光線7的形式聚焦在吸收器3上。由此在太陽能塔發電站I中，太陽光線通過各個跟蹤鏡(日光反射器5)構成的區域集中在太陽能塔2的頂點上。吸收器3將光線轉化為熱能並且將熱能釋放至載熱介質，例如熔鹽或熱油，載熱介質將熱量導入具有蒸汽渦輪機9的傳統的發電站過程8中。為了將熱量傳遞至傳統的發電站過程8中的工作器件上，其中，具有一個或多個壓力梯級10、11、12的蒸汽渦輪機9通常被連入水-蒸汽-循環迴路13中，由冷凝器14而來的給水被引導通過不同的熱交換器15、16、17。熱交換器15、16、17的功能是預熱器15、蒸發器16和過熱器17。此外，為了提升發電站的整體功率，在蒸汽渦輪機9的高壓部分10中被降壓並且稍微冷卻的蒸汽通常在進入中間壓力部分11之前在另一熱交換器18中被再加熱。為了從載熱介質向工作介質傳遞熱量，典型地需要四個部件。這種構造方式對於鍋爐部件自身以及所需的附加的管道系統來說都需要較高的成本。這種問題不僅限於圖1所示的太陽能發電站的類型，而是也涉及到其他的具有間接蒸發器的太陽能發電站類型，例如具有拋物線槽式聚光器或菲涅爾聚光器的發電站。圖2示出按照本發明的鍋爐19的實施形式，其中所有已述的鍋爐部件(即預熱器、蒸發器、過熱器和再熱器)都組裝在一個組件中。直流鍋爐19包括壓力容器20，其具有載熱介質入口 21和載熱介質出口 22，在它們之間設計有載熱介質通道23。在載熱介質通道23中安置鍋爐管道24，其中鍋爐管道24的第一部分25設計為由過熱器管道26和再熱器管27構成的系統，並且鍋爐管道24的第二部分28設計為由預熱管29和蒸發器管30構成的系統。在運轉時，熱的載熱介質、例如熔鹽在載熱介質入口 21處被導入鍋爐19的壓力容器20中，並且通過載熱介質通道23流經鍋爐管24流至載熱介質出口 22。較冷的供給水通過供給水入口 31被泵送進入預熱管道29，並且繼續流過蒸發器管道30。在該過程中產生的蒸汽通過第一蒸汽出口 32輸入汽水分離系統33用於分離未汽化的水。鍋爐19和汽水分離系統33在此構成蒸汽發生裝置34。汽水分離後剩下的蒸汽通過第一蒸汽入口 35被再次輸入鍋爐19用於在過熱器管26中加熱，並且離開過熱器管26通過第二蒸汽出口 36又進入蒸汽渦輪機9。在蒸汽渦輪機9的高壓部分10中部分降壓和冷卻的蒸汽為了再加熱，通過第二蒸汽入口 37被再次輸入至鍋爐19，並且在流過再加熱器管道27後，再次從第三蒸汽出口 38流向蒸汽渦輪機9的中間壓力部分11。
權利要求
1.一種直流鍋爐(19)，其具有容器(20)，所述容器(20)具有載熱介質入口(21)和載熱介質出口(22)，其中，在所述載熱介質入口(21)和所述載熱介質出口(22)之間設置有載熱介質通道(23)，載熱介質在所述載熱介質通道(23)中流動；所述直流鍋爐(19)還具有安置在所述載熱介質通道(23)內的鍋爐管道(24)，其中，所述鍋爐管道(24)的第一部分(25)設計為由過熱器管道(26)和再熱器管道(27)構成的系統，並且所述鍋爐管道(24)的第二部分(28)設計為由預熱管道(29)和蒸發器管道(30)構成的系統，並且所述第一部分(25)沿著所述載熱介質的流動方向被設置在所述第二部分(28)之前。
2.按照權利要求1所述的直流鍋爐(19)，其中，所述過熱器管道(26)和所述再熱器管道(27)在載熱介質側布線成一個加熱面。
3.按照權利要求1或2所述的直流鍋爐(19)，其中，所述容器(20)是壓力容器(20)。
4.按照權利要求3所述的直流鍋爐(19)，其中，所述壓力容器(20)這樣設置，使得載熱介質從上向下流過所述壓力容器(20)。
5.按照權利要求4所述的直流鍋爐(19)，其中，所述載熱介質是熔鹽。
6.按照前述權利要求之一所述的直流鍋爐(19)，其中，所述過熱器管道(26)和所述再熱器管道(27)沿著所述載熱介質的流動方向交替並列地布置在所述容器(20)中。
7.按照權利要求1至5之一所述的直流鍋爐(19)，其中，所述過熱器管道(26)和所述再熱器管道(27)沿著所述載熱介質的流動方向交替銜接地布置在所述容器(20)中。
8.一種蒸汽發生裝置(34)，其具有按照前述權利要求之一所述的直流鍋爐(19)，此外還包括汽水分離系統(33)，其中，所述鍋爐管道(24)的第一部分(25)在流動介質側連接在所述汽水分尚系統(33)之後。
9.按照權利要求8所述的蒸汽發生裝置(34)，其中，所述鍋爐管道(24)的第二部分(28)在流動介質側連接在所述汽水分離系統(33)之前。
10.按照權利要求8或9所述的蒸汽發生裝置(34)，其中，與所述蒸發器管道(30)平行鄰接的所述過熱器管道(26)在流動側直接連接在汽水分離系統(33)之後。
11.一種太陽能發電站設備，其具有按照權利要求8至10之一所述的蒸汽發生裝置(34)，此外還具有太陽能塔(2)。
12.—種太陽能發電站設備，其具有按照權利要求8至10之一所述的蒸汽發生裝置(34)，此外還具有拋物線槽式聚光器。
13.—種太陽能發電站設備，其具有按照權利要求8至10之一所述的蒸汽發生裝置(34)，此外還具有菲涅爾聚光器。
全文摘要
本發明涉及一種直流鍋爐(19)，其具有容器(20)，該容器具有載熱介質入口(21)和載熱介質出口(22)，在載熱介質入口(21)和載熱介質出口(22)之間設置有載熱介質通道(23)，載熱介質在所述載熱介質通道(23)中流動；所述直流鍋爐(19)還具有安置在載熱介質通道內的鍋爐管道(24)，其中，鍋爐管道(24)的第一部分(25)設計為由過熱器管道(26)和再熱器管道(27)構成的系統，並且鍋爐管道(24)的第二部分(28)設計為由預熱器管道(29)和蒸發器管道(30)構成的系統，並且第一部分(25)沿著載熱介質的流動方向設置在第二部分(28)之前。本發明還涉及一種具有直流鍋爐(19)和汽水分離系統(33)的蒸汽發生裝置(34)。本發明還涉及一種太陽能發電站設備。
文檔編號F22B1/06GK103189603SQ201180048263
公開日2013年7月3日 申請日期2011年9月29日 優先權日2010年10月4日
發明者J.布魯克納, J.弗蘭克 申請人:西門子公司