基于二次反射聚光吸熱技術的超臨界二氧化碳發電系統的制作方法
【專利說明】
[0001]【技術領域】
[0002]本實用新型涉及一種以超臨界二氧化碳為循環工質的發電系統，尤其涉及一種基于二次反射聚光吸熱技術的超臨界二氧化碳發電系統。
[0003]【【背景技術】】
[0004]塔式太陽能熱發電技術已經在全球范圍內引起能源領域的廣泛興趣，以熔鹽作為傳熱介質的塔式光熱發電系統具有功率大，效率高，儲熱能力強，運行穩定等優點。典型的塔式熔鹽光熱發電系統的吸熱器安裝于聚光塔塔頂，吸熱器由吸熱管密集排布而成，吸熱管長度為7-12米，管徑較細，管壁較薄，在運行過程中吸熱管容易出現凍堵及過熱工況，影響系統的正常運行，且需要高功率的熔鹽栗將工質栗送至聚光塔頂，系統自耗電較高。
[0005]傳統的太陽能光熱電站采用蒸汽工質朗肯循環，熔鹽在吸熱器升溫后進入熱熔鹽儲罐，將熱熔鹽通過熔鹽栗打入蒸汽發生系統和二回路中的水進行換熱，產生過熱蒸汽推動汽輪機組發電，需要大量的水資源維持電站運行。在我國光資源較好的青海、甘肅、內蒙古、新疆等地區的水資源十分緊缺，采用蒸汽朗肯循環會大量的增加當地水供給負擔，在一些沙漠地區甚至無法保證電站運行所需的給水和冷卻水。二氧化碳具有合適的臨界參數，不需要很高的循環溫度就可以達到較高的效率，且具有壓縮性好、儲量豐富等優點。
[0006]為了提高傳統塔式熔鹽光熱發電系統整體運行的安全性及解決其在一些水資源緊缺地區難以大量推廣的難題，本實用新型提出一種基于二次反射聚光吸熱技術的超臨界二氧化碳發電系統，在保證熔鹽吸熱儲熱系統安全穩定工作的同時實現電站的無水化運行，為大規模開發我國的光熱資源提供技術支持。
[0007]【【實用新型內容】】
[0008]本實用新型的目的在于:針對現有技術的不足，提供一種安全可靠、高效節水的基于二次反射聚光吸熱技術的超臨界二氧化碳發電系統，該發電系統結合了二次反射太陽能技術和超臨界二氧化碳布雷頓循環技術的優點，保證了系統安全穩定的運行，減少了光熱電站用水的消耗，提高了系統循環效率，在一些光資源較好，但水資源緊缺的地區具有很大的實際價值。
[0009]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0010]本實用新型所述的一種基于二次反射聚光吸熱技術的超臨界二氧化碳發電系統，包括二次反射聚光系統、熔鹽吸熱儲能換熱系統和超臨界二氧化碳發電系統，其中所述的二次反射聚光系統包括定日境場、二次反射塔和吸熱器，太陽光線經定日鏡場匯聚至二次反射塔，二次反射塔將定日鏡場聚焦的太陽光線進行二次聚焦，二次反射塔將太陽光線二次聚焦至吸熱器；
[0011]所述的熔鹽吸熱儲能換熱系統包括吸熱器、熱熔鹽儲罐、冷熔鹽儲罐和主換熱器，吸熱器通過管路一與熱熔鹽罐相連，熱熔鹽儲罐的出口設有熱熔鹽液下栗，熱熔鹽液下栗通過管路二與主換熱器的一端相連，主換熱器的另一端與冷熔鹽儲罐相連，冷熔鹽儲罐的出口設有冷熔鹽液下栗、冷熔鹽液下栗通過管路八與吸熱器相連；
[0012]所述的超臨界二氧化碳發電系統包括超臨界二氧化碳透平、發電機、高溫回熱器、低溫回熱器、分流器、主壓縮機、再壓縮機和匯流器，二氧化碳透平與發電機、再壓縮機和主壓縮機之間用傳動軸連接，其中，超臨界二氧化碳透平通過管路四將做功后的超臨界二氧化碳流體工質送至高溫回熱器，經過高溫回熱器放熱后進入低溫回熱器，低溫回熱器出口的超臨界二氧化碳流體工質經分流器分為兩路，一路經由支管路一進入預冷器，另一路經由支管路二輸送至再壓縮機，預冷器出口的超臨界二氧化碳流體工質經管路五輸送至主壓縮機進行升壓，升壓后的超臨界二氧化碳流體工質經管路六輸送至低溫回熱器，低溫回熱器出口的超臨界二氧化碳流體工質與再壓縮機出口經管路七輸送的超臨界二氧化碳流體工質經匯流器進行混合，混合后的超臨界二氧化碳流體工質經匯流器出口進入高溫回熱器，超臨界二氧化碳流體工質經高溫回熱器升溫后通過管路九進入主換熱器，在主換熱器內，超臨界二氧化碳流體工質與熔鹽工質進行換熱。
[0013]在本實用新型中:所述吸熱器的一端通過管路一與熱熔鹽儲罐相連，吸熱器的另一端通過管路八與冷熔鹽儲罐出口處的冷熔鹽液下栗相連。
[0014]在本實用新型中:所述的主換熱器的一端通過管路三將超臨界二氧化碳流體工質輸送至超臨界二氧化碳透平進行膨脹做功，主換熱器的另一端通過管路九與高溫回熱器相連。
[0015]在本實用新型中:所述的吸熱器位于二次反射塔底部水平面中心位置，其高度為3m_7m0
[0016]在本實用新型中:所述的熱熔鹽儲罐和冷熔鹽儲罐位于同一水平面，且兩者的底部處于吸熱器水平面之下5m-10m。
[0017]在本實用新型中:所述的超臨界二氧化碳發電系統位于吸熱器底部水平面之上2m-8m。
[0018]在本實用新型中:所述的二次反射聚光系統包括定日境場和二次反射塔，定日鏡場呈環形布置，二次反射塔位于定日鏡場中心，經定日鏡場和二次反射塔聚光后的太陽光線與水平面夾角為70?90°。
[0019]在本實用新型中:所述的二次反射聚光系統輸出的熱功率為20MW-100MW。
[0020]采用上述結構后，本實用新型有益效果為:
[0021]1.本實用新型基于二次反射太陽能聚光技術，吸熱器位于地面，吸熱器及管路不易凍堵，易于維護，減少了運行及維護成本，保障了熔鹽吸熱器的安全穩定運行；
[0022]2.本實用新型利用超臨界二氧化碳布雷頓循環及空氣冷卻系統，實現了電站的無水化運行，且具有較高的熱電轉換效率；
[0023]3.本實用新型將二次反射太陽能聚光技術、熔鹽儲能技術和超臨界二氧化碳布雷頓循環技術結合在一起，具有運行安全、穩定、效率高的特點。
[0024]【【附圖說明】】
[0025]此處所說明的附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，但并不構成對本實用新型的不當限定，在附圖中:
[0026]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0027]圖中:1.二次反射聚光系統；2.熔鹽吸熱儲能換熱系統；3.超臨界二氧化碳發電系統；4.定日鏡場；5.二次反射塔；6.太陽光線；7.吸熱器；8.管路一；9.熱熔鹽儲罐；10.熱熔鹽液下栗；11.管路二；12.主換熱器；13.冷熔鹽儲罐；14.冷熔鹽液下栗；15.管路三；16.超臨界二氧化碳透平；17.發電機；18.管路四；19.高溫回熱器；20.低溫回熱器；21.分流器；22.支管路一 ；23.支管路二 ；24.預冷器；25.管路五；26.主壓縮機；27.管路六；28.再壓縮機；29.管路七；30.匯流器；31、管路九；32.管路八。
[0028]【【具體實施方式】】
[0029]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本實用新型，其中的示意性實施例以及說明僅用來解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0030]如圖1所示，一種基于二次反射聚光吸熱技術的超臨界二氧化碳發電系統，包括二次反射聚光系統1、熔鹽吸熱儲能換熱系統2和超臨界二氧化碳發電系3統，其中所述的二次反射聚光系統1包括定日境場4、二次反射塔5，太陽光線6經定日鏡場4匯聚至二次反射塔5，二次反射塔5將定日鏡場4聚焦的太陽光線6進行二次聚焦，二次反射塔5將太陽光線6 二次聚焦至吸熱器7 ;
[0031]所述的熔鹽吸熱儲能換熱系統2包括吸熱器7、熱熔鹽儲罐9、冷熔鹽儲罐13和主換熱器12，熱熔鹽儲罐9的出口設有熱熔鹽液下栗10，吸熱器7通過管路一 8與熱熔鹽罐9相連、熱熔鹽液下栗10通過管路二 11與主換熱器12的一端相連，主換熱器12的另一端與冷熔鹽儲罐13相連，冷熔鹽儲罐13的出口設有冷熔鹽液下栗14，冷熔鹽液下栗14通過管路八32與吸熱器7相連；
[0032]所述的超臨界二氧化碳發電系統3包括超臨界二氧化碳透平16、發電機17、高溫回熱器19、低溫回熱器20、分流器21、主壓縮機26、再壓縮機28和匯流器30，二氧化碳透平16與發電機17、再壓縮機28和主壓縮機26之間用傳動軸連接，其中，超臨界二氧化碳透平16通過管路四18將做功后的超臨界二氧化碳流體工質送至高溫回熱器19，經過高溫回熱器19放熱后進入低溫回熱器20，低溫回熱器20出口的超臨界二氧化碳流體工質經分流器21分為兩路，一路經由支管路一 22進入預冷器24，另一路經由支管路二 23輸送至再壓縮機28，預冷器24出口的超臨界二氧化碳流體工質經管路五25輸送至主壓縮26機進行升壓，升壓后的超臨界二氧化碳流體工質經管路六27輸送至低