[发明专利]一种采用超临界水吸热器和熔盐蓄热的塔式太阳能热发电站

说明书

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热发电技术领域，特别涉及一种采用超临界水吸热器和熔盐蓄热的塔式太阳能热发电站。

 

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、空汽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、塔式等方式；采用的工质有水（水蒸汽）、熔盐、空汽、导热油、液态金属和其他导热介质等。

塔式聚焦的太阳能光热发电系统，聚焦倍数通常能达到500～1000倍，因而具有大容量、高参数等优点，在近年受到世界许多国家的关注。以水为工质的塔式太阳能热发电系统具有价格便宜、换热效果好、控制简单等特点，因此该类型的研究最先在太阳能塔式热发电上得以应用。但水工质几乎没有蓄热能力，无法在夜晚和天气不好时发电，并且受阴天、乌云等影响很大。而熔盐具有热容高、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产生电站需要的参数的蒸汽。

但是，熔盐的凝固点很高，如果上塔进入吸热器则非常容易凝固堵管，对管道预热、设备保温、运行维护等要求也更加严格。本发明希望结合水和熔盐的优势，在保证和提高热电效率的情况下尽量避免系统变得过于复杂。

水吸热器熔盐蓄热，在传统的水-蒸发-过热的模式下，由于水蒸汽的饱和温度有限而过热段能量较小，所以在换热给熔盐时无法将熔盐加热到较高的温度，除非用多级蓄热装置，否则蓄热系统的火用损失非常大。

 

发明内容

本发明为一种采用超临界水吸热器和熔盐蓄热的塔式太阳能热发电站，包括依次相连并形成第一发电回路的除氧器、给水泵、超临界水吸热器、汽轮机、凝汽器和凝结水泵，所述汽轮机与一发电机相连；初始状态下在所述除氧器的输入端进行补水，水经过所述除氧器除氧后，通过所述给水泵输送给设置在塔台上的所述超临界水吸热器，所述超临界水吸热器吸收太阳能将除氧后的水转变成超临界水输出，所述超临界水进入所述汽轮机带动所述发电机做功发电，所述超临界水放热做功后在所述凝汽器中重新冷凝成凝结水，在所述凝结水泵的作用下再次进入所述除氧器内。

较佳地，所述塔式太阳能发电站还包括熔盐蓄热系统，所述熔盐蓄热系统并联在所述超临界水吸热器和所述汽轮机之间的回路上；所述熔盐蓄热系统与所述除氧器的输入端相连，所述除氧器、给水泵、超临界水吸热器和所述熔盐蓄热系统形成一储能工作回路；所述熔盐蓄热系统还与所述给水泵的输出端相连，所述除氧器、给水泵、熔盐蓄热系统、汽轮机、凝汽器和凝结水泵形成第二发电回路。

较佳地，所述熔盐蓄热系统包括水-熔盐换热器、扩容器、冷盐罐、冷盐泵、热盐罐、热盐泵、熔盐-水换热器；

所述水-熔盐换热器的两端分别连接所述热盐罐和所述冷盐罐的一端，且所述水-熔盐换热器与所述热盐罐的连接端还与所述超临界水吸热器的输出端相连，所述水-熔盐换热器与所述冷盐罐的连接端还通过所述扩容器与所述除氧器的输入端相连；

所述熔盐-水换热器的两端分别连接所述热盐罐和所述冷盐罐的另一端，且所述熔盐-水换热器与所述热盐罐的连接端还与所述汽轮机的输入端相连，所述熔盐-水换热器与所述冷盐罐的连接端还与所述给水泵的输出端相连。

较佳地，所述水-熔盐换热器与所述冷盐罐之间设置有冷盐泵，所述热盐罐与所述熔盐-水换热器之间设置有热盐泵。

较佳地，所述给水泵的输出端与所述超临界水吸热器的输入端之间设置有一主给水调节阀，所述给水泵的输出端与所述熔盐-水换热器的输入端之间设置有一副给水调节阀，所述超临界水吸热器的输出端与所述汽轮机的输入端设置有一主蒸汽调节阀，所述超临界水吸热器的输出端与所述水-熔盐换热器的输入端设置有一蒸汽进口截止阀，所述熔盐-水换热器的输出端与汽轮机的输入端设置有一蒸汽出口调节阀。

较佳地，所述扩容器的输出端设置有一热量输出通道，用于向其他供热设备供热。

较佳地，当太阳辐射较好时，打开所述主给水调节阀、所述主蒸汽调节阀和所述蒸汽进口截止阀，关闭所述副给水调节阀和所述蒸汽出口调节阀；所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器，除氧后的水经过所述给水泵后进入所述超临界水吸热器，在太阳能辐射的作用下加热产生超临界水；一部分超临界水进入所述汽轮机带动所述发电机做功，放热做功后在所述凝汽器中重新冷凝成凝结水；另一部分超临界水通过所述水-熔盐换热器，将热量传给所述熔盐蓄热系统，然后可以通过所述扩容器减压闪蒸，得到的较低参数蒸汽可加热除氧器。