一種高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型是涉及一種高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，所述系統包括定日鏡場、紅外熱輻射儀檢測組件、冷罐、第一循環泵、熔鹽上升管道、熔鹽入口容器、熔鹽吸熱器、熱防護、熔鹽出口容器、熔鹽下降管道、熱罐、第二循環泵、蒸汽發生器組件、汽輪發電組件、間接空冷組件、冷罐熔鹽管道、吸熱塔、主控制室、化水組件，所述間接空冷組件設置于所述定日鏡場中心，所述紅外熱輻射儀檢測組件設置于所述定日鏡場內，所述吸熱塔設置于所述間接空冷組件內，所述熔鹽吸熱器設置于所述吸熱塔頂部，所述熔鹽吸熱器兩端均設有熱防護所述用于塔式太陽能光熱發電站的直接空冷組件，采用間接空冷組件代替。
【專利說明】
一種高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于高溫太陽能光熱發電領域，具體涉及一種高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統。
【背景技術】
[0002]隨著化石燃料的逐漸短缺，可再生能源發電在市場上的占有比例也越來越大，而太陽能資源是所有可再生能源里儲量最大，太陽能發電的裝機容量已逐年增加。
[0003]塔式太陽能光熱發電站的各個系統已在US4407269、US5417052、US7685820、US6701711、US8365529、US6957536、CN101240947A、CN103485990A、US2008/0000231、US20120132193、與CN202754320U的專利中詳細說明。間接空冷組件的各個設備及塔結構已在US3300942、US4148850、US3945106、US5480594 A、US20140373466專利中詳細說明。
[0004]塔式太陽光熱發電站是通過布置在地面的定日反射鏡將太陽光的能量反射到位于塔頂吸熱器上，吸熱器安裝于塔高超過100米的上方，通過吸熱/導熱介質將太陽熱能收集并利用于發電系統。
[0005]現有的如圖1所示，熔鹽塔式太陽能光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、蒸汽發生器組件、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，定日鏡將跟蹤太陽將入射到其表面的太陽光反射到位于塔頂的熔鹽吸熱器，安裝在換熱器的鋼結構平臺的第一循環栗將從冷罐中290°C的熔鹽抽送到吸熱器上，吸收定日鏡場反射來的能量。熔鹽經吸熱后溫度被加熱至565°C，借重力通過熱熔鹽下降管道回到熱罐中。儲在熱罐中的熔鹽被蒸汽發生器組件循環栗栗入蒸汽發生器組件換熱，產生高壓過熱蒸汽來驅動汽輪發電機組發電，換熱后的熔鹽將流回到冷罐中，進行下一個循環。
[0006]通常太陽能熱發電站建設于太陽能直射輻射值高的戈壁或沙漠地區，這些地區的水資源非常缺乏，因此太陽熱發電站的冷卻系統都是采用直接空冷組件。空冷系統的占地面積小，便于安裝在定日鏡場中心的發電島區域。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于提供一種高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，提高電站的年發電量，降低發電成本。
[0008]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0009]—種高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，所述系統包括定日鏡場、紅外熱輻射儀檢測組件、冷罐、第一循環栗、熔鹽上升管道、熔鹽入口容器、熔鹽吸熱器、熱防護、熔鹽出口容器、熔鹽下降管道、熱罐、第二循環栗、蒸汽發生器組件、汽輪發電組件、間接空冷組件、冷罐熔鹽管道、吸熱塔、主控制室、化水組件，所述間接空冷組件設置于所述定日鏡場中心，所述紅外熱輻射儀檢測組件設置于所述定日鏡場內，所述吸熱塔設置于所述間接空冷組件內，所述熔鹽吸熱器設置于所述吸熱塔頂部，所述熔鹽吸熱器兩端均設有熱防護，所述第一循環栗與所述冷罐連接，所述熔鹽入口容器一端通過熔鹽上升管道與所述第一循環栗連接，所述熔鹽入口容器另一端通過管路與所述熔鹽吸熱器一端連接，所述熔鹽吸熱器另一端與所述熔鹽出口容器一端連接，所述熔鹽出口容器另一端通過所述熔鹽下降管道與所述熱罐連接，所述熱罐與所述蒸汽發生器組件循環栗連接，所述蒸汽發生器組件循環栗、間接空冷組件、汽輪發電組件通過管路與述蒸汽發生組件連接，所述蒸汽發生組件通過冷罐熔鹽管道與所述冷罐連接。
[0010]進一步的，所述間接空冷組件包括:空冷塔、換熱器，所述換熱器設置于空冷塔環梁處的獨立平臺上，所述吸熱塔設置于所述空冷塔內。
[0011]進一步的，所述間接空冷組件包括:空冷塔、換熱器，所述換熱器設置于空冷塔環梁處的獨立平臺上，所述吸熱塔、冷罐、熱罐與蒸汽發生組件均設置于所述空冷塔內的底部。
[0012]進一步的，所述空冷塔包括:混凝土塔、鋼結構塔、鋼索塔或其他型式的塔。
[0013]進一步的，所述吸熱塔高度高于所述空冷塔。
[0014]進一步的，所述蒸汽發生組件包括一組或多組預熱器、蒸發器、汽包、過熱器和再熱器，所述蒸汽發生器組件循環栗分別與所述再熱器和過熱器一端連接，所述再熱器和過熱器該端均與所述蒸發器一端連接，所述再熱器和過熱器另一端均與所述汽輪發電組件連接，所述汽包分別與所述蒸發器和過熱器連接，所述蒸發器兩端還分別與所述預熱器對應端連接，所述汽輪發電組件還分別與所述再熱器另一端、換熱器一端連接，所述換熱器另一端與所述預熱器一端連接，所述預熱器另一端通過冷罐熔鹽管道與所述冷罐連接。
[0015]進一步的，所述定日鏡場由多臺定日鏡組成，每臺定日鏡以雙軸轉動將太陽的能量反射至熔鹽吸熱器，所述定日鏡場在四個方向各設置一組紅外熱輻射儀檢測組件。
[0016]進一步的，所述主控制室通過線路與各部件連接，所述化水組件與高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統中任意管路連接。所述用于塔式太陽能光熱發電站的直接空冷組件，采用間接空冷組件代替，與直接空冷組件相比，該實用新型可以提供有效降低電站廠用電，提高電站的發電量。與水冷系統相比，該實用新型可以有效降低電站冷卻用水。
【附圖說明】
[0017]圖1為現有熔鹽塔式太陽能光熱發電站示意圖；
[0018]圖2本實用新型系統示意圖；
[0019]圖3本實用新型的系統布置圖；
[0020]圖4本實用新型的鋼索空冷塔結構圖；
[0021 ]圖5本實用實施例2的主視圖和左視圖(局部)；
[0022]圖6本實用實施例2的俯視圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0024]相反，本實用新型涵蓋任何由權利要求定義的在本實用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本實用新型有更好的了解，在下文對本實用新型的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本實用新型。
[0025]【實施例1】如圖2-4所示，一種高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，包括:定日鏡場1、紅外熱輻射儀檢測組件102、冷罐2、第一循環栗3、熔鹽上升管道4、熔鹽入口容器5、熔鹽吸熱器6、熱防護7、熔鹽出口容器8、熔鹽下降管道9、熱罐10、第二循環栗
11、蒸汽發生組件12、汽輪發電組件13、間接空冷組件14、冷罐熔鹽管道15、吸熱塔16、主控制室17、化水組件18。
[0026]所述間接空冷組件14設置于所述定日鏡場I中心，所述紅外熱輻射儀檢測組件102設置于所述定日鏡場I內，所述吸熱塔16設置于所述間接空冷組件14內，所述熔鹽吸熱器6設置于所述吸熱塔16頂部，所述熔鹽吸熱器6兩端均設有熱防護7，所述第一循環栗3與所述冷罐2連接，所述熔鹽入口容器5—端通過熔鹽上升管道4與所述第一循環栗3連接，所述熔鹽入口容器5另一端通過管路與所述熔鹽吸熱器6—端連接，所述熔鹽吸熱器6另一端與所述熔鹽出口容器8—端連接，所述熔鹽出口容器8另一端通過所述熔鹽下降管道9與所述熱罐10連接，所述熱罐10與所述蒸汽發生器組件循環栗11連接，所述蒸汽發生器組件循環栗U、間接空冷組件14、汽輪發電組件13通過管路與述蒸汽發生組件12連接，所述蒸汽發生組件12通過冷罐熔鹽管道15與所述冷罐2連接，所述主控制室17通過線路與各部件連接，遠程控制，所述化水組件18與高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統任意管路連接，對水進行軟化處理。
[0027]所述間接空冷組件14包括:空冷塔141、換熱器(管束)142、及檢測控制組件，所述空冷塔141包括:混凝土塔、鋼結構塔、鋼索塔或其他型式的塔，所述換熱器142設置于空冷塔141環梁處的獨立平臺上，所述間接空冷組件14還可以為混合式凝汽器間接空冷組件(海勒式間接空冷組件)和表面是凝汽器間接空冷組件(哈蒙式間接空冷組件)，及其他(凝汽器直接連接于汽機排氣)。所述吸熱塔16設置于所述空冷塔141內，可同心或不同心設置，所述吸熱塔16高度高于所述空冷塔141，所述吸熱塔16可以作為空冷塔141的承重支撐柱。
[0028]所述蒸汽發生組件12包括一組或多組預熱器121、蒸發器122、汽包123、過熱器124和再熱器125，所述蒸汽發生器組件循環栗11分別與所述再熱器125和過熱器124—端連接，所述再熱器125和過熱器124該端均與所述蒸發器122—端連接，所述再熱器125和過熱器124另一端均與所述汽輪發電組件13連接，所述汽包123分別與所述蒸發器122和過熱器124連接，所述蒸發器122兩端還分別與所述預熱器121對應端連接，所述汽輪發電組件13還分別與所述再熱器125另一端、換熱器(管束)142—端連接，所述換熱器(管束)142另一端與所述預熱器121 —端連接，所述預熱器121另一端通過冷罐熔鹽管道15與所述冷罐2連接。
[0029]所述蒸汽發生器122可以是管殼式換熱器或是斧式換熱器。
[0030]所述定日鏡場I由多臺定日鏡101組成，每臺定日鏡101都可以雙軸轉動將太陽的能量反射至熔鹽吸熱器6，所述定日鏡101，由反射鏡、鋼結構支架、支柱、控制器和雙軸轉動的驅動裝置組成，所述定日鏡101的雙軸轉動驅動裝置包括減速箱、電動推桿和液壓推桿，所述定日鏡場I在4個方向(東西南北)各設置一組紅外熱輻射儀檢測組件102，在吸熱器系統啟動或變工況時，時時監測吸熱器表面溫度在設計范圍內，保證吸熱器系統的安全。
[0031]第一循環栗3和第二循環栗11，都采用長軸栗，安裝于蒸汽發生組件12的鋼結構平臺上。
[0032]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于高塔16塔頂的吸熱器6，第一循環栗3將冷罐2內的熔鹽通過上升管道4栗到吸熱器進口容器5，然后熔鹽進口容器5的熔鹽流經整個熔鹽吸熱器6，溫度由290° C被加熱至設計溫度為565° C，被儲存到熔鹽出口容器8。熔鹽出口容器8內的高溫熔鹽借重力通過熱熔鹽下降管道9流回到熱罐里，為了減小從塔頂流下來高溫熔鹽的重力勢能對罐內熔鹽的沖擊，需在下降管道9末端安裝降壓噴嘴或阻尼設備，進而保護罐體的安全。熱罐內的高溫熔鹽被蒸汽發生器組件循環栗11栗到蒸汽發生組件12進行熱交換，產生高壓過熱蒸汽驅動汽輪發電組件13發電；熱交換后熔鹽的溫度被將到290°C通過冷罐熔鹽管道15流回到冷罐2內，進行下一循環。
[0033]所述用于塔式太陽能光熱發電站的直接空冷組件，采用間接空冷組件代替，與直接空冷組件相比，該實用新型可以提供有效降低電站廠用電，提高電站的發電量。與水冷系統相比，該實用新型可以有效降低電站冷卻用水。
[0034]該實施例在不改變系統的主體設計方案情況下，對系統重新布置。從汽機排氣至傳統的水冷組件或直接空冷組件，替換成間接空冷組件14。由于間接空冷塔占用位置大，為了減小間冷塔對鏡場效率的影響，本實用新型將間冷塔141與吸熱塔16—同建在發電島中心，吸熱塔16建在空冷塔141里面。圖3本實用新型的組件布置圖(發電島)，冷罐2、熱罐10、蒸汽發生組件12、汽輪發電組件13、主控制組件17、化水組件18等組件與廠房都將建設在空冷塔141的外面。蒸汽發生組件12將布置在冷罐2與熱罐10中間區域，根據組件大小而確定安裝位置。汽輪發電組件13將布置在靠近間冷組件14附近，減小揚程損失。
[0035]【實施例二】如圖5-6所示，本實施例與上述實施例基本相同，在此不在贅述，不同之處在于，所述吸熱塔16、冷罐2、熱罐10與蒸汽發生組件12均設置于所述空冷塔141內的底部，所述熔鹽上升管道4與所述熔鹽下降管道9與所述吸熱塔16平行設置。
[0036]本實施例中空冷器管束142立式布置在塔下方或者水平布置在塔內的鋼平臺上。管束高度足夠高，凝水可以自動疏水。冷罐2、熱罐10和換熱器組件12都將布置在空冷塔141的內部。汽輪發電機組13布置于空冷塔141外面，并處于一定高度。汽輪發電組件13將布置在靠近間冷組件14附近，有效的減小揚程損失。圖5的實用新型與圖2的區別在于減少了海勒式間冷的循環水栗，即減少了一定的廠用電。
[0037]為了更多降低廠用電，本實施例采用汽機排氣直接排入冷卻塔內的空冷凝汽器，空冷器管束立式布置在塔下方或者水平布置在塔內的鋼平臺上。管束高度足夠高，凝水可以自動疏水。空氣經過管束被加熱，空氣溫度升高后密度減小，因此塔內外由于空氣的密度差形成壓差，使外界溫度低的空氣不斷進入塔內的空冷器與水蒸氣進行換熱，使水蒸氣得到冷凝，維持汽輪機的排氣背壓。另外，吸熱器系統額定工況運行時，吸熱器表面溫度超過600攝氏度，如同一個的高溫熱源，能加速吸熱器附近的空氣對流，有效提高間冷塔的空氣對流量。從以上描述可見，整個電站蒸汽動力循環的冷端沒有采用風機水栗等大功率耗電設備。傳統的塔式熔鹽電站汽輪機的冷端采用直接空冷或者水冷與直接空冷混合間接空冷的形式。尤其是直接空冷，其風機耗電量占整個電站的I %-3% ο而直接空冷與水冷空冷混合型式，不僅需要風機和循環水栗，而且當使用水冷系統時需要大量的冷卻水，不適宜安裝在缺水的沙漠或戈壁灘地區。對于間接空冷，由于冷卻水在系統中循環，循環水栗用電也占廠用電相當一部分。
【主權項】
1.一種高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，所述系統包括定日鏡場(1)、紅外熱輻射儀檢測組件(102)、冷罐(2)、第一循環栗(3)、熔鹽上升管道(4)、熔鹽入口容器(5)、熔鹽吸熱器(6)、熱防護(7)、熔鹽出口容器(8)、熔鹽下降管道(9)、熱罐(10)、第二循環栗(11)、蒸汽發生器組件(12)、汽輪發電組件(13)、間接空冷組件(14)、冷罐熔鹽管道(15)、吸熱塔(16)、主控制室(17)、化水組件(18)，其特征在于，所述間接空冷組件(14)設置于所述定日鏡場(I)中心，所述紅外熱輻射儀檢測組件(102)設置于所述定日鏡場(I)內，所述吸熱塔(16)設置于所述間接空冷組件(14)內，所述熔鹽吸熱器(6)設置于所述吸熱塔(16)頂部，所述熔鹽吸熱器(6)兩端均設有熱防護(7)，所述第一循環栗(3)與所述冷罐(2)連接，所述熔鹽入口容器(5) —端通過熔鹽上升管道(4)與所述第一循環栗(3)連接，所述熔鹽入口容器(5)另一端通過管路與所述熔鹽吸熱器(6) —端連接，所述熔鹽吸熱器(6)另一端與所述熔鹽出口容器(8)—端連接，所述熔鹽出口容器(8)另一端通過所述熔鹽下降管道(9)與所述熱罐(10)連接，所述熱罐(10)與所述蒸汽發生器組件循環栗(11)連接，所述蒸汽發生器組件循環栗(11)、間接空冷組件(14)、汽輪發電組件(13)通過管路與述蒸汽發生組件(12)連接，所述蒸汽發生組件(12)通過冷罐熔鹽管道(15)與所述冷罐(2)連接。2.根據權利要求1所述的高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，其特征在于，所述間接空冷組件(14)包括:空冷塔(141)、換熱器(142)，所述換熱器(142)設置于空冷塔(141)環梁處的獨立平臺上，所述吸熱塔(16)設置于所述空冷塔(141)內。3.根據權利要求1所述的高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，其特征在于，所述間接空冷組件(14)包括:空冷塔(141)、換熱器(142)，所述換熱器(142)設置于空冷塔(141)環梁處的獨立平臺上，所述吸熱塔(16)、冷罐(2)、熱罐(10)與蒸汽發生組件(12)均設置于所述空冷塔(141)內的底部。4.根據權利要求2或3所述的高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，其特征在于，所述空冷塔(141)包括:混凝土塔、鋼結構塔、鋼索塔。5.根據權利要求2或3所述的高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，其特征在于，所述吸熱塔(16)高度高于所述空冷塔(141)。6.根據權利要求1所述的高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，其特征在于，所述蒸汽發生組件(12)包括一組或多組預熱器(121)、蒸發器(122)、汽包(123)、過熱器(124)和再熱器(125)，所述蒸汽發生器組件循環栗(11)分別與所述再熱器(125)和過熱器(124) —端連接，所述再熱器(125)和過熱器(124)該端均與所述蒸發器(122)—端連接，所述再熱器(125)和過熱器(124)另一端均與所述汽輪發電組件(13)連接，所述汽包(123)分別與所述蒸發器(122)和過熱器(124)連接，所述蒸發器(122)兩端還分別與所述預熱器(121)對應端連接，所述汽輪發電組件(13)還分別與所述再熱器(125)另一端、換熱器(142)一端連接，所述換熱器(142)另一端與所述預熱器(121)—端連接，所述預熱器(121)另一端通過冷罐熔鹽管道(15)與所述冷罐(2)連接。7.根據權利要求1所述的高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，其特征在于，所述定日鏡場(I)由多臺定日鏡(101)組成，每臺定日鏡(101)以雙軸轉動將太陽的能量反射至熔鹽吸熱器(6)，所述定日鏡場(I)在四個方向各設置一組紅外熱輻射儀檢測組件(102)。8.根據權利要求1所述的高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統，其特征在于，所述主控制室(17)通過線路與各部件連接，所述化水組件(18)與高效降低熔鹽塔式太陽能光熱發電站廠用電的系統任意管路連接。
【文檔編號】F03G6/06GK205654493SQ201620181632
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月10日 公開號201620181632.7, CN 201620181632, CN 205654493 U, CN 205654493U, CN-U-205654493, CN201620181632, CN201620181632.7, CN205654493 U, CN205654493U
【發明人】黃文博, 楊惠強, 王帥, 齊志鵬
【申請人】北京首航艾啟威節能技術股份有限公司