[发明专利]太阳能热发电用储热蒸发一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能热发电的储热蒸发一体化装置。

背景技术

太阳能热发电技术区别于其他可再生能源发电技术的一个显著优点就是它可以使用大规模的储热技术以克服太阳能的间歇性和非稳定性对于发电特性的影响，使太阳能热发电能够输出稳定的负荷到电网，保证电网的稳定性。同时，储热器的存在增加了太阳能热发电站的发电量和发电时数，降低了太阳能热发电的成本。目前商业用的最好的太阳能热发电储热技术主要是双罐的熔融盐储热。低温盐罐储存约290℃的低温熔融盐，由泵送系统送至吸热器中产生高温560℃左右的高温熔融盐，然后将高温熔融盐储存到高温盐罐中。当夜间或者云遮时，高温熔融盐被泵送系统送出至蒸发器放热，然后低温熔融盐流回低温盐罐。这种技术的主要缺点是成本高、使用熔融盐量大。为了解决上述问题，可以采用使用单个熔融盐罐，利用熔融盐在不同温度下密度不同会产生流体分层原理的单罐温跃层储热。单罐温跃层储热技术的关键在于温跃层的层化和保持。专利WO201000089、US2010031062、US4523629描述了在熔融盐罐中安装浮动板，使浮动板作为温跃层层化工具，热流体在浮动板的上部，冷流体在浮动板的下部。充放热过程中浮动板可以上下运动，阻止冷热流体混合保持温跃层的层化状态。通常情况下太阳能热发电站的容量非常大，依据储热时间的长短，需要成上万吨的熔融盐，因此，储热器的尺度非常大，所以，采用浮动板在制作和运行工艺上难度极大。论文《Thermal Analysis of Solar Thermal Energy Storage in a Molten-Salt Thermocline》和《Molten Salt Thermal Energy Storage in Thermoclines under Different EnvironmentBoundary Conditions》中描述了一种在熔融盐罐中添加石英砂和砾石等惰性固体材料，利用固体材料导热系数低强化层化的技术。专利200710028077.X和ZL200720051634.5描述了一种是用泡沫陶瓷实现层化的技术。不管是使用何种固体材料作为填料实现层化，都存在材料与熔融盐本身的相容性问题，以及对于熔融盐的污染问题。而且所有上述技术都需要一套高温熔融盐泵送系统，把高温熔融盐送出至蒸发器放热发生水蒸汽，因此，系统复杂成本高。ZL200810198461.9虽然描述了一种套管式的熔融盐水蒸发器，可以用于高温熔融盐的放热传热，但是，它又无法实现储热。

总之，现有单罐温跃层储热都存在温跃层层化困难、需要额外的高温泵送系统将高温熔融盐送至蒸发器、蒸发器外置启动过程预热时间长的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

1、单罐温跃层储热的温跃层层化问题；

2、储热器与蒸发器独立，需要额外的泵送系统的问题；

3、蒸发器启动过程预热时间长，影响电站运行时数的问题。

本发明解决上述技术问题采用的方案是：