[发明专利]一种用于光热电站的混合储热系统及其运行方法

权利要求书

1.一种用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：包括聚光集热系统、混合储热系统、动力作功系统和控制系统(16)；

所述的聚光集热系统包括集热塔(7)以及设置在集热塔(7)周围用于加热集热塔内工质的定日镜(8)；

所述的混合储热系统包括填充床储热器(1)、热罐(9)和冷罐(5)，其中填充床储热器(1)上、下端口分别通过带有与控制系统(16)相连的第一、二三通阀(12、2)的管道与集热塔(7)相连通形成循环回路，且在填充床储热器(1)上端口与第一三通阀(12)之间通过双管道连接有热罐(9)，填充床储热器(1)下端口与第二三通阀(2)之间通过双管道连接有冷罐(5)，在填充床储热器(1)的上、下端口、热罐(9)和冷罐(5)的出口均安装有与控制系统(16)连接的温度传感器；

所述的动力作功系统包括依次串联的入口与第一三通阀12相连、出口与第二三通阀(2)相连的过热器(13)、蒸发器(14)和预热器(22)，作功工质经预热器(22)、蒸发器(14)及过热器(13)后与高压蒸汽透平(15)的入口相连，高压蒸汽透平(15)的输出端分为两路，分别进入除氧器(20)和低压蒸汽透平(23)，高压蒸汽透平(15)、低压蒸汽透平(23)与发电机(17)同轴连接，作功工质从低压蒸汽透平(23)流出后，依次流经冷凝器(18)、低压泵(19)、除氧器(20)和高压泵(21)后进入预热器(22)。

2.根据权利要求1所述的用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：所述的热罐(9)的双管道的入口管道设置有与控制系统(16)相连的热罐阀门(10)，出口管道设置有与控制系统(16)相连的热罐液体泵(11)。

3.根据权利要求1所述的用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：所述的冷罐(5)的双管道的入口管道上设置有与控制系统(16)相连的冷罐阀门(4)，出口管道上设置有与控制系统(16)相连的冷罐液体泵(3)。

4.根据权利要求1所述的用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：所述的集热塔(7)入口管道上安装有集热塔液体泵(6)。

5.根据权利要求1所述的用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：所述的填充床储热器(1)包括罐体、外部的保温层以及内部填充的储热填料。

6.根据权利要求5所述的用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：所述的储热填料为显热固体储热材料或进行固液相变储热的相变储热胶囊。

7.根据权利要求6所述的用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：所述的相变储热胶囊包含的相变储热材料为硝酸盐、氯化盐、碳酸盐、硫酸盐、氟化盐或以上几种盐以任意组分组成的共晶盐。

8.根据权利要求1所述的用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：所述的填充床储热器(1)的罐体为圆柱形，采用316L或310S不锈钢制成。

9.根据权利要求1所述的用于光热电站的混合储热系统，其特征在于：所述的热罐(9)与冷罐(5)均为尺寸相同的圆柱状结构，且在其外部均包裹有保温层。

10.一种如权利要求1所述系统的用于光热电站的混合储热运行方法，其特征在于：

1)储热过程：

控制系统(16)根据填充床储热器(1)和冷罐(5)的出口温度，基于所要求的储热系统出口温度，通过第一三通阀(12)、热罐阀门(10)和冷罐阀门(4)分配流经填充床储热器(1)、热罐(9)和冷罐(5)的传热流体流量，来自集热塔(7)的传热流体通过第一三通阀(12)进入混合储热系统，在通过热罐阀门(10)和热罐液体泵(11)的调节后分别进入热罐(9)和填充床储热器(1)，传热流体自填充床储热器(1)流出后和冷罐(5)的传热流体进行混合，随后通过第二三通阀(2)进入集热塔(7)进行再次加热，完成一个储热循环；

2)放热过程：

控制系统(16)根据填充床储热器(1)和热罐(9)的出口温度，基于所要求的储热系统出口温度，通过第二三通阀(2)、冷罐阀门(4)和热罐阀门(10)分配流经填充床储热器(1)、热罐(9)和冷罐(5)的传热流体流量，来自动力作功系统的传热流体通过第二三通阀(2)进入混合储热系统，在通过冷罐阀门(4)和冷罐液体泵(3)的调节后分别进入冷罐(5)和填充床储热器(1)，传热流体自填充床储热器(1)流出后和热罐(9)的传热流体进行混合，随后通过第一三通阀(12)进入动力作功系统，分别流经过热器(13)、蒸发器(14)和预热器(22)，冷却至低温后再次从第二三通阀(2)进入混合储热系统，而动力作功系统中的水经过预热器(22)、蒸发器(14)和过热器(13)加热至高温蒸汽，在高压蒸汽透平(15)和低压蒸汽透平(23)中作功后，经冷凝器(18)冷却，依次经过低压泵(19)、除氧器(20)和高压泵(21)再次进入预热器(22)，完成一个放热循环。