槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，包括：汽輪發電機組、連接汽輪發電機組的汽水循環系統，以及分別連接汽水循環系統的中高溫導熱油系統和高溫熔鹽系統；上述槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其由中高溫導熱油系統和高溫熔鹽系統結合而成。中高溫導熱油系統通過導熱油傳熱以加熱預熱器與蒸汽發生器產生飽和蒸汽。高溫熔鹽系統通過熔鹽傳熱以加熱過熱器與再熱器產生高品位的過熱蒸汽以驅動汽輪發電機組。其優點是：提高了中高溫槽式太陽能發電系統的蒸汽品味，降低了高溫槽式太陽能熱發電系統的熱損，提高了槽式太陽能發電系統的熱發電效率，降低了槽式太陽能熱發電站的初始投資成本和運營維護成本。
【專利說明】
槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統
技術領域
[0001]本發明涉及太陽能發電技術領域，特別是涉及一種槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的發展和社會的進步，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能源成為當前人類面臨的迫切課題。太陽能是人類開發的一種新能源，其主要分為太陽能光伏發電和太陽能光熱發電。其中，太陽能光熱發電是先將太陽能轉化為熱能，熱能再轉化為機械能，機械能轉化為電能。目前，槽式太陽能熱發電系統是太陽能光熱發電方式中比較常見的方式之一，在美國、西班牙等國家已有比較成熟的商業電站，但在國內還處于示范階段。相比光伏電站，配有儲熱系統的槽式太陽能熱發電系統的優勢在于能夠輸出穩定的電能，根據設計要求甚至可實現24小時輸出穩定的電能，在如今棄風、棄光比較嚴重的地區起到很好的調峰作用。該槽式太陽能熱發電系統由集熱系統、熱傳輸與熱交換系統、發電系統、儲熱系統以及輔助加熱系統組成。集熱系統由集熱器、反射器、集熱管、追日系統等核心部件組成。該槽式太陽能熱發電系統的發電原理為:直射的太陽光被反射鏡反射聚焦在處于槽式拋物面集熱器的焦線上，聚焦的陽光被安裝在焦線處的集熱管吸收加熱流經集熱管的傳熱介質，傳熱介質與水進行熱交換產生蒸汽，蒸汽驅動汽輪機組發電。現如今建設的槽式太陽能熱發電系統一般也都是由以上幾大系統組成。差別在于:
[0003]1、集熱系統是采用中高溫系統(3930C)還是高溫系統(550°C)；
[0004]2、熱傳輸系統是采用導熱油還是熔鹽；
[0005]3、發電系統的汽輪機是采用390°C以下的過熱蒸汽還是540°C以下的過熱蒸汽，溫度越高壓力越大汽輪機的朗肯循環效率越高；
[0006]4、有沒有儲熱系統(一般商業電站均有儲熱系統只有極少數沒有儲熱系統)。
[0007]目前，建成或在建的槽式太陽能熱發電系統的集熱系統和熱傳輸系統及儲熱系統一般采用以下兩種方式:
[0008]1、中高溫槽式太陽能熱發電系統:集熱系統采用中高溫系統，熱傳輸介質采用導熱油，儲熱系統采用雙罐間接儲熱方式。這種方式的優勢在于導熱油易流動、系統熱損小、防凝系統設置簡單。缺點在于只能提供10MPa/380°C/380°C過熱蒸汽汽輪機朗肯循環效率只能達到38%-40% ;導熱油回路壓力較大;儲能成本較高。
[0009]2、高溫槽式太陽能熱發電系統:集熱系統采用高溫系統，熱傳輸介質采用熔鹽，儲熱系統采用雙罐直接儲熱方式。這種方式的優勢在于可提供14MPa或16.7MPa/535°C/535°C高參數過熱蒸汽，從而可以選用高參數的汽輪機組，汽輪機朗肯循環效率可達41 %-43%;系統壓力低;儲熱成本相對較低。缺點在于集熱回路及主管路的熱損較大，防凝系統設置復雜O

【發明內容】

[0010]基于此，提供一種提高熱發電效率和減少系統熱損的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統。
[0011]—種槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，包括:汽輪發電機組、連接汽輪發電機組的汽水循環系統，以及分別連接汽水循環系統的中高溫導熱油系統和高溫熔鹽系統；
[0012]汽輪發電機組包括:依次連接的高壓缸、中壓缸、低壓缸以及發電機；
[0013]汽水循環系統包括:再熱器、預熱器、蒸汽發生器、過熱器、汽水循環換熱機組、冷凝系統和補水系統;再熱器連接高壓缸;預熱器、蒸汽發生器和過熱器依次連接;預熱器連接汽水循環換熱機組;過熱器連接高壓缸;汽水循環換熱機組分別連接高壓缸、中壓缸以及低壓缸;冷凝系統分別連接蒸汽發生器、低壓缸、補水系統以及汽水循環換熱機組；
[0014]中高溫導熱油系統包括:第一太陽能集熱器、膨脹罐、導熱油/熔鹽換熱系統以及熔鹽儲熱系統;第一太陽能集熱器的輸入端連接膨脹罐的輸出端;第一太陽能集熱器的輸出端連接蒸汽發生器;膨脹罐的輸入端連接預熱器;導熱油/熔鹽換熱系統連接在第一太陽能集熱器的輸出端與輸入端之間;熔鹽儲熱系統連接導熱油/熔鹽換熱系統；
[0015]高溫熔鹽系統包括:第二太陽能集熱器、高溫熱熔鹽罐和高溫冷熔鹽罐;第二太陽能集熱器的輸入端連接高溫冷熔鹽罐的輸出端;第二太陽能集熱器的輸出端連接高溫熱熔鹽罐的輸入端;高溫冷熔鹽罐的輸入端分別連接過熱器和再熱器;高溫熱熔鹽罐的輸出端分別連接過熱器和再熱器;高溫熱熔鹽罐與高溫冷熔鹽罐連接。
[0016]上述槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其由中高溫導熱油系統和高溫熔鹽系統結合而成。中高溫導熱油系統通過導熱油傳熱以加熱預熱器與蒸汽發生器產生飽和蒸汽。高溫熔鹽系統通過熔鹽傳熱以加熱過熱器與再熱器產生高品位的過熱蒸汽以驅動汽輪發電機組。這種槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統與傳統的中高溫槽式太陽能熱發電系統、高溫槽式太陽能熱發電系統相比，其優點是:提高了中高溫槽式太陽能發電系統的蒸汽品味，降低了高溫槽式太陽能熱發電系統的熱損，提高了槽式太陽能發電系統的熱發電效率，降低了槽式太陽能熱發電站的初始投資成本和運營維護成本。
[0017]在其中一個實施例中，汽水循環換熱機組包括:依次連接的第一低壓段換熱器、第二低壓段換熱器、第三低壓段換熱器、前置栗、除氧器、第一高壓段換熱器以及第二高壓段換熱器;第一低壓段換熱器分別連接冷凝系統和低壓缸;第二低壓段換熱器連接低壓缸;第三低壓段換熱器連接低壓缸;除氧器分別連接中壓缸和第一高壓段換熱器;第一高壓段換熱器連接中壓缸;第二高壓段換熱器分別連接高壓缸和預熱器。
[0018]在其中一個實施例中，補水系統包括:軟水處理設備和補給水箱;冷凝系統包括:冷凝器、冷卻塔和凝結水栗;軟水處理設備、補給水箱、冷凝器和凝結水栗依次連接;冷凝器分別連接蒸汽發生器、低壓缸以及冷卻塔;凝結水栗連接第一低壓段換熱器。
[0019]在其中一個實施例中，冷凝器和再熱器之間設有減壓閥。
[0020]在其中一個實施例中，第一太陽能集熱器為中高溫太陽能集熱陣列。
[0021]在其中一個實施例中，膨脹罐具有第一防凝輔助加熱系統和第一氮封系統。
[0022]在其中一個實施例中，熔鹽儲熱系統包括:依次連接的中高溫熱熔鹽罐、第二氮封系統和中高溫冷熔鹽罐；中高溫熱熔鹽罐連接導熱油/熔鹽換熱系統；中高溫冷熔鹽罐連接導熱油/熔鹽換熱系統。
[0023]在其中一個實施例中，導熱油/恪鹽換熱系統為換熱器陣列。
[0024]在其中一個實施例中，第二太陽能集熱器為高溫太陽能集熱陣列。
[0025]在其中一個實施例中，高溫熱熔鹽罐和高溫冷熔鹽罐之間設有第二防凝輔助加熱系統和第三氮封系統。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明一種實施例的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統的示意圖；
[0027]附圖中各標號的含義為:
[0028]10-槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統；
[0029 ]20-汽輪發電機組，21 -高壓缸，22-中壓缸，23-低壓缸，24-發電機；
[0030]30-汽水循環系統，31-汽水循環換熱機組，32-補水系統，33-冷凝系統；
[0031]40-中高溫導熱油系統，41-第一太陽能集熱器，42-導熱油/熔鹽換熱機組；
[0032]50-高溫熔鹽系統，51-第二太陽能集熱器。
【具體實施方式】
[0033]為能進一步了解本發明的特征、技術手段以及所達到的具體目的、功能，解析本發明的優點與精神，藉由以下結合附圖與【具體實施方式】對本發明的詳述得到進一步的了解。
[0034]如圖1所示，為本發明一種實施例的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統10的示意圖。
[0035]該種槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統10，包括:汽輪發電機組20、連接汽輪發電機組20的汽水循環系統30，以及分別連接汽水循環系統30的中高溫導熱油系統40和高溫熔鹽系統50。
[0036]該汽輪發電機組20包括:依次連接的高壓缸、中壓缸、低壓缸以及發電機。
[0037]該汽水循環系統30包括:再熱器、預熱器、蒸汽發生器、過熱器、汽水循環換熱機組31、補水系統32和冷凝系統33。再熱器連接高壓缸。預熱器、蒸汽發生器和過熱器依次連接。預熱器連接汽水循環換熱機組。過熱器連接高壓缸。汽水循環換熱機組31分別連接高壓缸、中壓缸以及低壓缸。冷凝系統33分別連接蒸汽發生器、低壓缸以及汽水循環換熱機組。其中，汽水循環換熱機組21包括:依次連接的第一低壓段換熱器、第二低壓段換熱器、第三低壓段換熱器、前置栗、除氧器、第一高壓段換熱器以及第二高壓段換熱器。第一低壓段換熱器分別連接冷凝系統33和低壓缸。第二低壓段換熱器連接低壓缸。第三低壓段換熱器連接低壓缸。除氧器分別連接中壓缸和第一高壓段換熱器。第一高壓段換熱器連接中壓缸。第二高壓段換熱器分別連接高壓缸和預熱器。補水系統32包括:軟水處理設備和補給水箱。冷凝系統33包括:冷凝器、冷卻塔和凝結水栗。軟水處理設備、補給水箱、冷凝器和凝結水栗依次連接。冷凝器分別連接蒸汽發生器、低壓缸以及冷卻塔。凝結水栗連接第一低壓段換熱器。冷凝器和再熱器之間設有減壓閥。為了便于標示，圖1中的第一低壓段換熱器、第二低壓段換熱器、第三低壓段換熱器、第一高壓段換熱器、第二高壓段換熱器依次標示為FWH6、FWH5、FffH4、FWH3、FWH2、FWHl0
[0038]該中高溫導熱油系統40包括:第一太陽能集熱器41、膨脹罐、導熱油/熔鹽換熱系統42以及熔鹽儲熱系統。第一太陽能集熱器41的輸入端連接膨脹罐的輸出端。第一太陽能集熱器41的輸出端連接蒸汽發生器。膨脹罐的輸入端連接預熱器。導熱油/熔鹽換熱系統42連接在第一太陽能集熱器41的輸出端與輸入端之間。熔鹽儲熱系統連接導熱油/熔鹽換熱系統42。其中，第一太陽能集熱器41為若干中高溫槽式太陽能集熱器組成的太陽能集熱陣列。膨脹罐具有第一防凝輔助加熱系統和第一氮封系統。熔鹽儲熱系統包括:依次連接的中高溫熱熔鹽罐、第二氮封系統和中高溫冷熔鹽罐。中高溫熱熔鹽罐連接導熱油/熔鹽換熱系統42。中高溫冷熔鹽罐連接導熱油/熔鹽換熱系統42。導熱油/熔鹽換熱系統42為換熱器陣列。
[0039]該高溫熔鹽系統50包括:第二太陽能集熱器51、高溫熱熔鹽罐和高溫冷熔鹽罐。第二太陽能集熱器51的輸入端連接高溫冷熔鹽罐的輸出端。第二太陽能集熱器51的輸出端連接高溫熱熔鹽罐的輸入端。高溫冷熔鹽罐的輸入端分別連接過熱器和再熱器。高溫熱熔鹽罐的輸出端分別連接過熱器和再熱器。高溫熱熔鹽罐與高溫冷熔鹽罐連接。其中，第二太陽能集熱器51為若干高溫槽式太陽能集熱器組成的太陽能集熱陣列。高溫熱熔鹽罐和高溫冷熔鹽罐之間設有第二防凝輔助加熱系統(圖未示)和第三氮封系統。
[0040]補充說明的是，在本實施例中，膨脹罐輸出端口和中高溫熱熔鹽罐、中高溫冷熔鹽罐、高溫熱熔鹽罐以及高溫冷熔鹽罐的罐體上均安裝了栗以輔助液體的輸入和輸出。
[0041]工作原理:
[0042]對于中高溫導熱油系統40:有太陽時，膨脹罐中的導熱油(293°C)通過栗輸入到第一太陽能集熱器41，導熱油被第一太陽能集熱器41加熱到393°C，然后一部分導熱油依次進入蒸汽發生器、預熱器與高壓熱水換熱產生高壓蒸汽，換熱后導熱油溫度降至293°C進入膨脹罐；另外一部分導熱油進入導熱油/熔鹽換熱系統42與冷熔鹽(280°C?290°C)換熱將熱量儲存在中高溫熱熔鹽罐中，換熱后導熱油溫度降至293°C進入膨脹罐。沒太陽時，膨脹罐中的導熱油通過栗進入導熱油/熔鹽換熱系統42與熱熔鹽(380°C?390°C)換熱，導熱油被加熱至393°C，然后依次進入蒸汽發生器、預熱器與高壓熱水換熱產生高壓蒸汽，換熱后導熱油溫度降至293°C進入膨脹罐。
[0043]對于高溫熔鹽系統50:有太陽時，高溫冷熔鹽罐中的熔鹽(350°C)通過栗輸入到第二太陽能集熱器51，熔鹽被第二太陽能集熱器51加熱到550 0C后進入高溫熱熔鹽罐，一部分熱熔鹽被儲存起來，一部分熱熔鹽分別進入過熱器和再熱器產生過熱蒸汽和再熱蒸汽用于發電，熔鹽溫度將降至350°C進入高溫冷融鹽罐。沒太陽時，高溫熱熔鹽罐中儲存的熱熔鹽通過栗分別進入過熱器和再熱器產生過熱蒸汽和再熱蒸汽用于發電，熔鹽溫度將降至350°C進入高溫冷融鹽罐。
[0044]對于汽水循環系統30:高壓熱水依次進入預熱器、蒸汽發生器與中高溫系統中的導熱油換熱產生高壓飽和蒸汽，飽和蒸汽進入過熱器與高溫系統中的熔鹽換熱產生高壓過熱蒸汽，高壓過熱蒸汽依次進入汽輪發電機組20的高壓缸、再熱器、中壓缸、低壓缸帶動發發電機的葉輪產生機械能然后發電，低壓缸末端的低壓蒸汽進入冷凝器冷卻成凝結水然后與補水系統32中補水一起通過凝結水栗依次進入第一低壓段換熱器(FWH6)、第二低壓段換熱器(FWH5)、第三低壓段換熱器(FWH4)與從低壓缸中抽出的蒸汽換熱，然后進入除氧器脫氧，再通過前置栗依次進入第一高壓段換熱器(FWH2)、第二高壓段換熱器(FWHl)與從汽輪發電機組20中抽出的蒸汽換熱成為高壓熱水。
[0045]上述槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統10，其由中高溫導熱油系統40和高溫熔鹽系統50結合而成。中高溫導熱油系統40通過導熱油傳熱以加熱預熱器32與蒸汽發生器33產生飽和蒸汽。高溫熔鹽系統50通過熔鹽傳熱以加熱過熱器34與再熱器31產生高品位的過熱蒸汽以驅動汽輪發電機組20。這種槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統10與傳統的中高溫槽式太陽能熱發電系統、高溫槽式太陽能熱發電系統相比，其優點是:提高了中高溫槽式太陽能發電系統的蒸汽品味，降低了高溫槽式太陽能熱發電系統的熱損，提高了槽式太陽能發電系統的熱發電效率，降低了槽式太陽能熱發電站的初始投資成本和運營維護成本。
[0046]以上實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0047]以上實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，包括:汽輪發電機組、連接所述汽輪發電機組的汽水循環系統，以及分別連接所述汽水循環系統的中高溫導熱油系統和高溫熔鹽系統； 所述汽輪發電機組包括:依次連接的高壓缸、中壓缸、低壓缸以及發電機； 所述汽水循環系統包括:再熱器、預熱器、蒸汽發生器、過熱器、汽水循環換熱機組、冷凝系統和補水系統;所述再熱器連接所述汽輪機的中壓缸;所述預熱器、所述蒸汽發生器和所述過熱器依次連接;所述預熱器連接所述汽水循環換熱機組;所述過熱器連接所述汽輪機的高壓缸;所述汽水循環換熱機組分別連接所述高壓缸、所述中壓缸以及所述低壓缸;所述冷凝系統分別連接所述蒸汽發生器、所述低壓缸以、所述補水系統及所述汽水循環換熱機組； 所述中高溫導熱油系統包括:第一太陽能集熱器、膨脹罐、導熱油/熔鹽換熱系統以及熔鹽儲熱系統;所述第一太陽能集熱器的輸入端連接所述膨脹罐的輸出端;所述第一太陽能集熱器的輸出端連接所述蒸汽發生器;所述膨脹罐的輸入端連接所述預熱器;所述導熱油/熔鹽換熱系統連接在所述第一太陽能集熱器的輸出端與輸入端之間；所述熔鹽儲熱系統連接所述導熱油/熔鹽換熱系統； 所述高溫熔鹽系統包括:第二太陽能集熱器、高溫熱熔鹽罐和高溫冷熔鹽罐;所述第二太陽能集熱器的輸入端連接所述高溫冷熔鹽罐的輸出端;所述第二太陽能集熱器的輸出端連接所述高溫熱熔鹽罐的輸入端;所述高溫冷熔鹽罐的輸入端分別連接所述過熱器和所述再熱器;所述高溫熱熔鹽罐的輸出端分別連接所述過熱器和所述再熱器;所述高溫熱熔鹽罐與所述高溫冷熔鹽罐連接。2.根據權利要求1所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述汽水循環換熱機組包括:依次連接的第一低壓段換熱器、第二低壓段換熱器、第三低壓段換熱器、前置栗、除氧器、第一高壓段換熱器以及第二高壓段換熱器;所述第一低壓段換熱器分別連接所述冷凝系統和所述低壓缸;所述第二低壓段換熱器連接所述低壓缸;所述第三低壓段換熱器連接所述低壓缸;所述除氧器分別連接所述中壓缸和所述第一高壓段換熱器;所述第一高壓段換熱器連接所述中壓缸;所述第二高壓段換熱器分別連接所述高壓缸和所述預熱器。3.根據權利要求2所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述補水系統包括:軟水處理設備和補給水箱;所述冷凝系統包括:冷凝器、冷卻塔和凝結水栗；所述軟水處理設備、所述補給水箱、所述冷凝器和所述凝結水栗依次連接;所述冷凝器分別連接所述蒸汽發生器、所述低壓缸以及所述冷卻塔;所述凝結水栗連接所述第一低壓段換熱器。4.根據權利要求3所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述冷凝器和所述再熱器之間設有減壓閥。5.根據權利要求1所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述第一太陽能集熱器為中高溫太陽能集熱陣列。6.根據權利要求1所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述膨脹罐具有第一防凝輔助加熱系統和第一氮封系統。7.根據權利要求1所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述熔鹽儲熱系統包括:依次連接的中高溫熱熔鹽罐、第二氮封系統和中高溫冷熔鹽罐;所述中高溫熱熔鹽罐連接所述導熱油/熔鹽換熱系統;所述中高溫冷熔鹽罐連接所述導熱油/熔鹽換熱系統。8.根據權利要求1所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述導熱油/熔鹽換熱系統為換熱器陣列。9.根據權利要求1所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述第二太陽能集熱器為高溫太陽能集熱陣列。10.根據權利要求1所述的槽式太陽能導熱油與熔鹽混合熱發電系統，其特征在于，所述高溫熱熔鹽罐和所述高溫冷熔鹽罐之間設有第二防凝輔助加熱系統和第三氮封系統。
【文檔編號】F01K11/02GK106089340SQ201610598813
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610598813.4, CN 106089340 A, CN 106089340A, CN 201610598813, CN-A-106089340, CN106089340 A, CN106089340A, CN201610598813, CN201610598813.4
【發明人】趙華平, 沈劍山, 周福云, 趙文澤, 賀冬枚
【申請人】康達新能源設備股份有限公司