[发明专利]一种二元工质塔式太阳能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热应用领域，具体涉及一种二元工质塔式太阳能发电系统。

技术背景

塔式太阳能热发电系统具有聚光比高、易于实现较高的工作温度、系统容量大、效率高的特点，其传热工质主要有空气、水（蒸汽）及熔盐。多数国内外电站将水（蒸汽）或熔盐作为传热工质，以这两种物质作为传热工质的系统各有其优缺点：（1）以水为传热工质，由于水无毒、无腐蚀、易于运输，因此其在塔式太阳能系统中得到广泛应用。但是水工质系统没有蓄热功能，无法保证连续稳定供气，变工况条件下的适应性差，系统经济性差；（2）以熔盐为传热工质，熔盐在吸热器中吸热升温后通过蒸汽发生装置产生满足需要的蒸汽，熔盐系统无压运行，无相变，熔盐热容大，吸热器可承受较高的热流密度，产生的蒸汽参数高，有利于提高系统效率；但熔盐系统管路复杂，且由于熔盐凝固点较高，为防止熔盐凝固堵管，系统对管道预热、设备保温、运行维护等要求严格，因此系统控制难度大；此外，熔盐系统所需熔盐循环量大，熔盐成本在系统运营成本中占较大比例。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明突破在一系统中单纯使用水或熔盐作为吸热器传热工质的传统思路，提出一种二元工质塔式太阳能发电系统，在同一系统中同时使用水工质吸热器和熔盐吸热器，充分发挥这两种传热工质的优势，在提高系统效率、增强蓄热能力、提高系统供气稳定性的同时，降低了系统控制维护难度及运行成本。

一种二元工质塔式太阳能发电系统，包括：水工质吸热器、熔盐吸热器、蒸发器、熔盐过热器以及汽轮发电机组，其特征在于，水工质吸热器与熔盐过热器连接，熔盐吸热器分别与蒸发器和熔盐过热器连接，蒸发器与熔盐过热器连接，熔盐参与饱和蒸汽的生成及过热过程，给水分别进入水工质吸热器和蒸发器，进入水工质吸热器的给水在其中吸热升温，产生饱和蒸汽；熔盐在熔盐吸热器中吸热升温后进入蒸发器，与其内的水换热产生饱和蒸汽。熔盐过热器中的高温熔盐对水工质吸热器及蒸发器产生的饱和蒸汽进行过热，产生过热蒸汽以驱动汽轮发电机组发电。

优选地，所述二元工质塔式太阳能发电系统，还包括除氧器、给水泵、凝汽器、凝结水泵、高温熔盐罐、低温熔盐罐、高压加热器。

该二元工质塔式太阳能发电系统的具体流程为：汽轮机排汽在凝汽器内冷凝成水，经凝结水泵流入加热器加热升温后进入除氧器除氧，从除氧器出来的给水由给水泵加压，分别进入水工质吸热器和蒸发器，进入水工质吸热器的给水在其中吸热升温，产生饱和蒸汽。其中，水工质吸热器数量不限于一个，进入各水工质吸热器及蒸发器的水量分配根据实际情况进行设定。低温熔盐罐中的熔盐进入熔盐吸热器吸热后温度迅速升高，经过高温熔盐罐后进入熔盐过热器，与饱和蒸汽换热后熔盐进入蒸发器。为了提高给水温度，防止蒸发器熔盐出口温度过低导致熔盐凝固，给水先由高压加热器加热升温，之后进入蒸发器与熔盐换热形成饱和蒸汽，换热后的低温熔盐流入低温熔盐罐后进入熔盐吸热器重新吸热升温。熔盐过热器中的高温熔盐对蒸发器及水工质吸热器产生的饱和蒸汽进行过热，产生高温高压的过热蒸汽以驱动汽轮发电机组发电。蒸发器及水工质吸热器产生的饱和蒸汽可汇合后进入熔盐过热器，其中蒸发器及水工质吸热器产生的饱和蒸汽的温度、压力相等；也可分别进入各自相应的熔盐过热器，其中各熔盐过热器产生等温度、压力的过热蒸汽，熔盐过热器还可根据需要设置若干级。

本系统包括水/蒸汽循环回路和熔盐循环回路，给水从除氧器出来后经给水泵分别进入水工质吸热器及蒸发器产生饱和蒸汽，饱和蒸汽进入熔盐过热器形成过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组作功发电，作功后的乏汽经凝汽器重新凝结成水后再分别进入水工质吸热器及蒸发器，其中所涉及的除氧器、水工质吸热器、蒸发器、熔盐过热器、汽轮发电机组、凝汽器及装置间的连接管道构成水/蒸汽循环回路；低温熔盐罐中的熔盐进入熔盐吸热器吸热后温度迅速升高，经过高温熔盐罐后进入熔盐过热器，对其内的饱和蒸汽进行过热后熔盐进入蒸发器与给水进行换热，换热后的低温熔盐流入低温熔盐罐再进入熔盐吸热器重新吸热，熔盐在熔盐吸热器、高温熔盐罐、熔盐过热器、蒸发器、低温熔盐罐之间循环，其中所涉及的熔盐吸热器、高温熔盐罐、熔盐过热器、蒸发器、低温熔盐罐及装置间的连接管道构成熔盐循环回路。

由于水工质吸热器没有蓄热功能，因此光照无法满足要求时，如夜间或阴雨天，本系统采用纯熔盐运行。此时，高温熔盐罐中储存的高温熔盐经过熔盐过热器、蒸发器回到低温熔盐罐，给水仅进入蒸发器与熔盐进行换热产生饱和蒸汽，饱和蒸汽进入熔盐过热器生成过热蒸汽。

本发明的有益效果是：