槽式太陽能熱發電防凝結構及槽式太陽能熱發電系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型為一種槽式太陽能熱發電防凝結構及槽式太陽能熱發電系統，在集熱子系統的管路上包含依次設置的膨脹油箱和導熱油泵，膨脹油箱頂部設減壓閥，其出口與導熱油泵出口連接，還包含儲油箱，其相對膨脹油箱低位布置，其兩端分別通過導熱油疏放管路連接于膨脹油箱的進口和出口，導熱油疏放管路上分別設疏放閥門，膨脹油箱與儲油箱之間還連接有注油泵，與集熱子系統并聯設置有儲熱子系統、蒸汽發生子系統，蒸汽子系統與發電子系統連接，本實用新型的防凝結構可大幅降低槽式太陽能熱發電系統內的導熱油在夜間循環過程中的熱損失，明顯降低槽式太陽能熱發電站輔助系統的天然氣耗量。
【專利說明】
槽式太陽能熱發電防凝結構及槽式太陽能熱發電系統
技術領域
[0001]本實用新型有關于一種新型槽式太陽能熱發電導熱油防凝結構及設置該防凝結構的槽式太陽能熱發電系統。【背景技術】
[0002]槽式太陽能熱發電全稱為“槽式拋物面聚光太陽能熱發電”，其裝置是一種借助槽式拋物面反光鏡將太陽光反射并聚焦到集熱管上，加熱集熱管中的導熱流體，管中導熱流體通過換熱系統將水加熱成水蒸汽，驅動汽輪發電機組發電的清潔能源利用裝置。
[0003]現有槽式太陽能熱發電系統主要包括以下五個子系統。
[0004](1)集熱子系統，是系統的核心，由槽式拋物面反光鏡、接收器和跟蹤裝置構成。熱接收器采用真空管式;跟蹤方式采用一維跟蹤，有南北、東西布置方式。
[0005](2)蒸汽發生子系統，由預熱器、蒸汽發生器、過熱器和再熱器組成。當工質為導熱油時，采用雙回路，即接收器中導熱油被加熱后，進入蒸汽發生子系統中產生過熱蒸汽，過熱蒸汽進入汽輪發電子系統發電。采用水為工質，可以直接產生水蒸汽。
[0006](3)發電子系統，基本組成與常規發電設備類似，但需要配置一種專用控制裝置， 用于太陽能加熱系統與輔助能源系統之間的切換，或用于太陽能加熱系統與輔助能源加熱系統混合工作。
[0007](4)儲熱子系統，在夜間情況下，太陽能熱發電系統可以依靠熱儲能系統儲存的能量維持系統正常運行一定的時間。
[0008](5)輔助能源子系統。在夜間、陰天或其他無太陽光照射的情況下，可以采用輔助能源系統供熱。[〇〇〇9]槽式太陽能熱發電技術是目前世界上最成熟的，也是目前唯一實現商業化運行的太陽能熱發電技術。槽式太陽能熱發電技術的優勢在于:系統結構緊湊，其太陽能熱輻射收集裝置占地面積比塔式系統要小30%_50%;槽式拋物面集熱裝置的制造所需的構件形式不多，容易實現標準化，適合批量生產；用于聚焦太陽光的槽式拋物面聚光器加工簡單，制造成本較低;太陽能槽式發電不需太高的建筑，其跟蹤系統只需一維同軸跟蹤即可實現多個集熱器的實時跟蹤，減少跟蹤系統難度和費用。[〇〇1〇]目前，槽式太陽能熱發電技術的主要技術制約難點是吸熱傳熱工質(導熱油)受材料特性限制，只能加熱至390°C左右，產生的蒸汽溫度為370°C左右，其凝固點為12°C，在電站運行期間，應保持全廠導熱油不發生凝固現象。如圖1所示，在太陽能集熱場夜間停運且氣候寒冷時，通過導熱油防凝加熱鍋爐1與導熱油防凝栗2配合，以達到管路內導熱油防凝作用。當系統內導熱油溫度達到50°C時，啟動導熱油防凝模式，通過導熱油防凝栗2驅動導熱油通過導熱油防凝加熱鍋爐1，將導熱油逐步提溫至150°C。當導熱油溫度達到約150°C 時，則退出導熱油防凝模式。同時現有的系統中還在回流管路上設置膨脹油箱3及配合使用的導熱油栗4。
[0011]但是上述現有槽式太陽能熱發電導熱油防凝系統中導熱油在系統內不斷循環，系統熱損失較大，還需要依靠燃燒天然氣為導熱油升溫以防止導熱油凝固，消耗大量的天然氣能源，發電廠成本高。【實用新型內容】
[0012]本實用新型所解決的技術問題即在提供一種槽式太陽能熱發電防凝結構及采用該防凝結構的槽式太陽能熱發電系統。
[0013]本實用新型所采用的技術手段如下所述。
[0014]—種槽式太陽能熱發電防凝結構，管路上包含依次設置的膨脹油箱和導熱油栗， 所述膨脹油箱頂部設減壓閥，該減壓閥的出口與導熱油栗出口連接，還包含儲油箱，其兩端分別通過導熱油疏放管路連接于膨脹油箱的進口和出口，導熱油疏放管路上各設疏放閥門，所述膨脹油箱與儲油箱之間還連接有注油栗。
[0015]所述儲油箱為低位布置。
[0016]—種包含上述防凝結構的槽式太陽能熱發電系統，該發電系統包含集熱子系統及與其并聯設置的儲熱子系統、蒸汽發生子系統，蒸汽子系統還與發電子系統連接，所述槽式太陽能熱發電防凝結構設置于集熱子系統的導熱油管路上，以設置于集熱鏡場管路入口之前為最佳。
[0017]本實用新型所產生的技術效果:可以大幅降低循環過程中導熱油的熱損失，同時在儲油箱內的導熱油由于保溫措施其散熱量也極低，明顯有效降低槽式太陽能熱發電站輔助系統的天然氣耗量。
[0018]以采用現有防凝模式的50MW常規槽式太陽能熱電項目為例，每年用于采暖及機組啟動所需消耗的天然氣量為60萬Nm3,而用于系統導熱油防凝的天然氣耗量約240?300萬 Nm3,由此可見，常規槽式太陽能熱發電年項目中導熱油防凝天然氣消耗占全部天然氣消耗的80%以上。通過采用本實用新型的防凝系統，每年可省去用于導熱油防凝所需的天然氣耗量，極大的減少了槽式太陽能熱發電項目對輔助天然氣的依賴以及槽式發電廠的成本。【附圖說明】
[0019]圖1為現有槽式太陽能熱發電系統及防凝裝置示意圖。
[0020]圖2為本實用新型槽式太陽能熱發電系統及防凝結構的最佳實施例示意圖。【具體實施方式】
[0021]本實用新型涉及的槽式太陽能熱發電防凝結構，在導熱油管路上包含依次設置的膨脹油箱3和導熱油栗4,所述膨脹油箱3頂部設減壓閥5,減壓閥5的管路出口與導熱油栗4 出口連接。還包含有儲油箱6,其兩端分別通過導熱油疏放管路連接于膨脹油箱3的進口和出口，導熱油疏放管路上分別設疏放閥門71、72，膨脹油箱3與儲油箱6之間還連接有注油栗 8〇
[0022]上述防凝結構，應用于槽式太陽能熱發電系統中，如圖2所示，包含集熱子系統A及與其并聯設置的儲熱子系統B、蒸汽發生子系統C，蒸汽子系統C還與發電子系統D連接。上述防凝結構設置于集熱子系統A的管路上。儲熱子系統B可采用如圖中所示的通過冷熔融鹽罐、熱熔融鹽罐和導熱油-熔融鹽換熱器組成的，或者采用現有的其他熔融鹽儲熱結構。蒸汽發生子系統C如圖中所示，包含依次連接的過熱器、蒸發器和預熱器，以及單獨設置的再熱器。發電子系統D如圖中所示，包含依順序設置的汽輪機、冷凝設備和凝結水栗。
[0023]以現有的槽式太陽能熱發電系統來說，上述槽式太陽能熱發電防凝結構一般設置于集熱子系統A的集熱鏡場管路入口之前，當然，設置于其他的位置，只要可以達到本實用新型的目的和效果，均在本實用新型的保護范圍之內。
[0024]以下簡述本實用新型的防凝結構最佳實施案例的防凝過程。[〇〇25]在系統正常運行時，膨脹油箱3頂部被不低于1.2MPa的保護氮氣覆蓋，用于防止導熱油在正常運行時發生氣化。在夜間全廠停運后，膨脹油箱3內留有一定量導熱油，導熱油溫度約為290°C。通過調節安裝于膨脹油箱3頂部的減壓閥5,逐漸降低膨脹油箱3內氮氣壓力，隨著膨脹油箱3內氮氣壓力的降低，根據道爾頓分壓定律，膨脹油箱3內導熱油逐漸氣化變為導熱油蒸氣。導熱油蒸氣通過管路輸送至集熱鏡場、蒸汽發生子系統C及儲熱子系統B 的導熱油管路內，液態導熱油則在導熱油蒸氣的推動下經導熱油疏放管路進入低位布置的儲油箱6內，由于儲油箱低位設置的緣故，液態的導熱油隨著自然坡度自流至儲油箱6內。為了維持膨脹油箱3內導熱油液位，一小部分被輸送至儲油箱6內的導熱油通過注油栗8栗入膨脹油箱3內繼續變為導熱油蒸氣，直至系統內全部液態導熱油被送至儲油箱6內。儲油箱內導熱油做好相應的保溫措施，可加入電加熱器進行系統防凝。當導熱油管路內全部變為導熱油蒸氣后，關斷管路上全部閥門，將導熱油蒸氣封存在管路內，隨著夜間溫度的降低， 導熱油蒸氣逐漸冷凝為少量液態導熱油，覆蓋在管路底部。隨著溫度的持續降低，導熱油溫度低于12°C則凝結為固態。由于系統內不存在液態導熱油循環，大大減少了循環過程中導熱油的熱損失，同時在儲油箱內的導熱油由于保溫措施其散熱量也極低，可大大減少夜間系統防凝所需消耗的天然氣耗量。
[0026]在次日機組啟動時，關閉膨脹油箱3上的減壓閥5及導熱油疏放閥71、72,逐漸增大膨脹油箱3內氮氣壓力，通過注油栗8將液態導熱油逐漸打入膨脹油箱3內，通過導熱油栗4 栗入全廠導熱油系統管路內。隨著高溫導熱油被栗入系統內，覆蓋在管路底部的少量液態或固態導熱油逐漸升溫，隨著系統內的大量高溫導熱油繼續循環。
【主權項】
1.一種槽式太陽能熱發電防凝結構，管路上包含依次設置的膨脹油箱(3)和導熱油栗 (4)，其特征在于，所述膨脹油箱(3)頂部設減壓閥(5)，該減壓閥(5)的出口與導熱油栗(4) 出口連接，還包含儲油箱(6)，其兩端分別通過導熱油疏放管路連接于膨脹油箱(3)的進口 和出口，導熱油疏放管路上各設疏放閥門(71、72)，所述膨脹油箱(3)與儲油箱(6)之間還連 接有注油栗(8)。2.如權利要求1所述的槽式太陽能熱發電防凝結構，其特征在于，所述儲油箱(6)為低 位布置。3.—種包含權利要求1或2的防凝結構的槽式太陽能熱發電系統，其特征在于，包含集 熱子系統(A)及與其并聯設置的儲熱子系統(B)、蒸汽發生子系統(C)，蒸汽子系統(C)還與 發電子系統(D)連接，所述槽式太陽能熱發電防凝結構設置于集熱子系統(A)的導熱油管路上。4.如權利要求3所述的槽式太陽能熱發電系統，其特征在于，所述槽式太陽能熱發電防 凝結構設置于集熱子系統(A)的集熱鏡場管路入口之前。
【文檔編號】F03G6/00GK205714612SQ201620539903
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】田增華, 李惠民, 魏春嶺, 田景奎, 張鈞, 武耀勇, 吳真
【申請人】中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司