[实用新型]多塔式二元工质太阳能高温热发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多塔式二元工质太阳能高温热发电系统，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能高温热发电技术是太阳能规模利用的一个重要方向，对人类解决化石能源危机、空气污染等问题具有深远的意义。太阳能高温热发电有多种技术方向：根据聚焦方式的不同，可分为碟式、槽式、塔式三种方式；采用的工质有水(水蒸汽)、熔盐、空气、导热油、液态金属、其他有机物等。塔式聚焦方式，由于具有大容量、高参数等优点而受到世界许多国家的关注，以水(水蒸汽)为吸热介质的研究在美国、欧洲等地得以广泛开展。以水(水蒸汽)为载热工质的太阳能热发电系统，虽然具有介质常见、成本低廉、控制简单等诸多优点，但该系统也存在一些难以克服的问题：由于过热蒸汽的换热系数低、换热效果差，因此在有限的吸热面积上很难达到较高的蒸汽参数；如果通过增加吸热器上过热蒸汽的面积来提高过热度，这不但会增加吸热器的制造成本，还会增加吸热器的辐射及对流散热损失，这些因素都会限制系统的能量转换效率；同时蒸汽的热容小、传热性能差的特性也会影响到系统的安全性，塔式聚焦的太阳能热发电系统，聚焦倍数通常能达到500～1000倍，局部热负荷达到1000kW/m²，这么高的热流密度对吸热器上的过热区域是个严重的考验；尤其是在局部有云的气象条件下，当蒸发量受云量的影响快速变化时，更容易导致过热区域的超温、爆管，从而威胁到系统的安全运行。另一方面，由于熔盐具有热容高、液相温度范围宽、流动性好等特点，对其作为载热介质的研究越来越受到各国学者的重视。熔盐在吸热器中吸热升温，然后通过蒸汽发生装置(包括预热器、蒸发器、过热器等)产生需要的蒸汽参数，这种太阳能热发电技术具有较强的蓄热能力，并且产生的蒸汽参数高，这有利于提升太阳能热发电系统的效率。但熔盐系统管路复杂，再加上熔盐的凝固点很高，系统对管道预热、设备保温、运行维护等要求严格，因此降低了系统的安全性，同时也增加了系统的投资和运行成本。这些因素制约了太阳能热发电技术的发展。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种多塔式二元工质太阳能高温热发电系统，该系统充分发挥二元工质的特点和优势，采用与工质特性相适应的不同吸热器，把水的预热蒸发过程与水蒸汽的过热过程进行巧妙分析，并通过直接加热或间接加热的方式予以实现，这种解决方案在提高整个系统能量转换效率的同时，还具有安全性高、投资省、运行维护简单等特点。

本实用新型的技术解决方案：多塔式二元工质太阳能高温热发电系统，包括：除氧器1、给水泵2、多个相互并联的汽包3、多个相互并联连接的水工质吸热器4、饱和蓄热器5、蒸汽三通阀6、蒸汽过热器7、辅助加热器8、汽轮机9、发电机10、凝汽器11、凝结水泵12、熔盐罐13、熔盐泵14、熔盐旁通阀15和熔盐吸热器16；除氧器1通过蒸汽加热除去凝结水系统中的溶氧，这有助于防止管路及受热面的氧腐蚀；除氧后的水经过给水泵2后分别进入汽包3，汽包3是水和水蒸汽的储存容器，汽包内的水通过下降管后进入水工质吸热器4；在水工质吸热器4内吸热，并逐渐经历液相至气相的转换，变成饱和蒸汽；经汽水分离后的饱和蒸汽被引入饱和蓄热器5，饱和蓄热器5内维持有一定液面高度的饱和水，上部的空间内为对应压力下的饱和蒸汽；蒸汽从饱和蓄热器5出来后通过三通阀6进入到蒸汽过热器7，在蒸汽过热器7中被熔盐加热变成过热蒸汽，然后被引入汽轮机9做功，汽轮机9带动发电机10产生电能；从饱和蓄热器5出来的蒸汽还设置了备用的一条回路，通过蒸汽三通阀6的另一路至辅助加热器8，由辅助加热器8产生过热蒸汽进入汽轮机9，这个回路的设置可以在熔盐系统故障时提供辅助热源，使系统维持正常运行；还可以在汽轮机9冷态启动时，加快系统的启动速度；除氧器1的热源来自水工质吸热器4顶部的汽包3；

还包括熔盐回路，熔盐罐13中储存的熔盐，经熔盐泵14升压后进入到熔盐吸热器16，在吸热器16内升温，再流经蒸汽过热器7把热量传递给管内的蒸汽，冷却后的熔盐从蒸汽过热器7流出后回到熔盐罐13内，完成熔盐的循环过程。熔盐旁通阀15在熔盐吸热器16投入前开启，以建立熔盐的流通回路，当熔盐吸热器16正常工作后，熔盐旁通阀15关闭；

蒸汽在汽轮机9内完成膨胀做功过程，并带动发电机10做功；从汽轮机9排出的蒸汽在凝汽器11内被冷却、凝结成水；经凝结水泵12升压及预热后进入除氧器1，完成整个汽水系统的循环。